stringtranslate.com

Кислород

Кислород — химический элемент ; он имеет символ  O и атомный номер 8. Он является членом группы халькогенов в периодической таблице , высокореактивным неметаллом и окислителем , который легко образует оксиды с большинством элементов, а также с другими соединениями . Кислород — самый распространенный элемент в земной коре и третий по распространенности элемент во Вселенной после водорода и гелия . При стандартной температуре и давлении два атома элемента связываются с образованием дикислорода , двухатомного газа без цвета и запаха с формулой O.
2. Двухатомный кислород в настоящее время составляет 20,95% атмосферы Земли , хотя за долгие периоды времени ситуация значительно изменилась . Кислород составляет почти половину земной коры в виде оксидов. [4]

Всем растениям , животным и грибам кислород необходим для клеточного дыхания , которое извлекает энергию за счет реакции кислорода с молекулами, полученными из пищи, и производит углекислый газ в качестве отходного продукта. У четвероногих дыхание приносит кислород в легкие, где происходит газообмен, углекислый газ диффундирует из крови, а кислород диффундирует в кровь. Система кровообращения организма транспортирует кислород к клеткам, где происходит клеточное дыхание. [5] [6]

Многие основные классы органических молекул в живых организмах содержат атомы кислорода, такие как белки , нуклеиновые кислоты , углеводы и жиры , а также основные составляющие неорганические соединения панцирей, зубов и костей животных. Большую часть массы живых организмов составляет кислород как компонент воды , основной составляющей форм жизни. Кислород постоянно пополняется в атмосфере Земли за счет фотосинтеза , который использует энергию солнечного света для производства кислорода из воды и углекислого газа. Кислород слишком химически активен, чтобы оставаться свободным элементом в воздухе без постоянного пополнения в результате фотосинтетической деятельности живых организмов. Другая форма ( аллотропная ) кислорода, озон ( O
3), сильно поглощает ультрафиолетовое UVB- излучение, а высотный озоновый слой помогает защитить биосферу от ультрафиолетового излучения . Однако озон, присутствующий на поверхности, является побочным продуктом смога и, следовательно, загрязнителем.

Кислород был выделен Майклом Сендивогием до 1604 года, но принято считать, что этот элемент был открыт независимо Карлом Вильгельмом Шееле в Уппсале в 1773 году или ранее и Джозефом Пристли в Уилтшире в 1774 году. Приоритет часто отдается Пристли, поскольку его работа была опубликована первой. Пристли, однако, называл кислород «дефлогистированным воздухом» и не признавал его химическим элементом. Название кислород было придумано в 1777 году Антуаном Лавуазье , который впервые признал кислород химическим элементом и правильно охарактеризовал роль, которую он играет в горении.

Обычное использование кислорода включает производство стали , пластмасс и текстиля , пайку, сварку и резку стали и других металлов , ракетное топливо , кислородную терапию и системы жизнеобеспечения в самолетах , подводных лодках , космических полетах и ​​дайвинге .

История обучения

Ранние эксперименты

Один из первых известных экспериментов по изучению связи между горением и воздухом был проведен греческим писателем-механиком II века до нашей эры Филоном Византийским . В своей работе «Пневматика» Филон заметил, что если перевернуть сосуд над горящей свечой и окружить горлышко сосуда водой, то в горлышко поднимется некоторое количество воды. [7] Филон ошибочно предположил, что часть воздуха в сосуде превратилась в классический элемент огня и, таким образом, смогла выйти через поры в стекле. Много веков спустя Леонардо да Винчи опирался на работу Филона, наблюдая, что часть воздуха расходуется при горении и дыхании . [8]

В конце 17 века Роберт Бойль доказал, что для горения необходим воздух. Английский химик Джон Мэйоу (1641–1679) усовершенствовал эту работу, показав, что для огня требуется лишь часть воздуха, которую он назвал Spiritus nitroaereus . [9] В одном эксперименте он обнаружил, что помещение мыши или зажженной свечи в закрытый контейнер над водой вызывало подъем воды и замещение одной четырнадцатой объема воздуха, прежде чем гасить испытуемых. [10] Исходя из этого, он предположил, что nitroaereus расходуется как при дыхании, так и при горении.

Мэйоу заметил, что сурьма увеличивается в весе при нагревании, и сделал вывод, что нитроэрей, должно быть, соединился с ней. [9] Он также считал, что легкие отделяют нитроаэрей от воздуха и передают его в кровь, а тепло и мышечные движения животных возникают в результате реакции нитроареуса с определенными веществами в организме. [9] Отчеты об этих и других экспериментах и ​​идеях были опубликованы в 1668 году в его работе Tractatus duo в трактате «De respiratione». [10]

Теория флогистона

Роберт Гук , Оле Борх , Михаил Ломоносов и Пьер Байен получили кислород в экспериментах 17 и 18 веков, но никто из них не признал его химическим элементом . [11] Частично это могло быть связано с преобладанием философии горения и коррозии , называемой теорией флогистона , которая в то время была излюбленным объяснением этих процессов. [12]

Теория флогистона , основанная в 1667 году немецким алхимиком И. Я. Бехером и модифицированная химиком Георгом Эрнстом Сталем в 1731 году, [13] утверждала, что все горючие материалы состоят из двух частей. Одна часть, называемая флогистоном, выделялась при сгорании содержащего его вещества, тогда как дефлогистизированная часть считалась его истинной формой, или окалиной . [8]

Считалось , что легковоспламеняющиеся материалы, оставляющие мало остатков , такие как древесина или уголь, состоят в основном из флогистона; негорючих веществ, подверженных коррозии, например железа, содержалось очень мало. Воздух не играл роли в теории флогистона, и не проводилось никаких первоначальных количественных экспериментов для проверки этой идеи; вместо этого он был основан на наблюдениях за тем, что происходит, когда что-то горит: большинство обычных предметов кажутся легче и что-то теряют в процессе. [8]

Открытие

Рисунок пожилого мужчины, сидящего за столом лицом параллельно рисунку. Его левая рука лежит на блокноте, скрещены ноги.
Джозефу Пристли обычно отдается приоритет в открытии.

Польский алхимик , философ и врач Михаил Сендивогий (Михал Сендзивой) в своей работе De Lapide Philosophorum Tractatus duodecim e naturae fonte et manuali experientia depromti [«Двенадцать трактатов о философском камне, взятые из источника природы и ручного опыта»] (1604 г.) описал вещество, содержащееся в воздухе, назвав его «cibus vitae» (пища жизни, [14] ), и, по мнению польского историка Романа Бугая, это вещество идентично кислороду. [15] Сендивогий во время своих экспериментов, проведенных между 1598 и 1604 годами, правильно осознал, что это вещество эквивалентно газообразному побочному продукту, выделяющемуся при термическом разложении нитрата калия . По мнению Бугая, выделение кислорода и правильное соединение этого вещества с той частью воздуха, которая необходима для жизни, дает достаточные доказательства открытия кислорода Сендивогием. [15] Однако это открытие Сендивогия часто отрицалось последующими за ним поколениями ученых и химиков. [14]

Также широко распространено мнение, что кислород был впервые открыт шведским фармацевтом Карлом Вильгельмом Шееле . В 1771–1772 годах он получил газообразный кислород путем нагревания оксида ртути (HgO) и различных нитратов . [16] [17] [8] Шееле назвал газ «огненным воздухом», потому что в то время он был единственным известным агентом , поддерживающим горение. Он написал отчет об этом открытии в рукописи под названием «Трактат о воздухе и огне» , которую отправил своему издателю в 1775 году. Этот документ был опубликован в 1777 году. [18]

Тем временем 1 августа 1774 года британский священнослужитель Джозеф Пристли в ходе эксперимента сосредоточил солнечный свет на оксиде ртути, содержащемся в стеклянной трубке, в результате чего высвободился газ, который он назвал «дефлогистизированным воздухом». [17] Он отметил, что свечи горели ярче в газе, а мышь была более активной и жила дольше, вдыхая его. Вдохнув газ самому, Пристли написал: «Ощущение этого газа в моих легких существенно не отличалось от ощущения обычного воздуха , но мне казалось, что некоторое время после этого моя грудь казалась особенно легкой и легкой». [11] Пристли опубликовал свои открытия в 1775 году в статье под названием «Отчет о дальнейших открытиях в воздухе», которая была включена во второй том его книги под названием « Эксперименты и наблюдения над различными видами воздуха» . [8] [19] Поскольку Пристли первым опубликовал свои открытия, ему обычно отдается приоритет в открытии.

Французский химик Антуан Лоран Лавуазье позже утверждал, что открыл новое вещество независимо. Пристли посетил Лавуазье в октябре 1774 года и рассказал ему о своем эксперименте и о том, как он освободил новый газ. Шееле также отправил письмо Лавуазье 30 сентября 1774 года, в котором описывалось его открытие ранее неизвестного вещества, но Лавуазье так и не подтвердил его получение. (Копия письма была найдена в вещах Шееле после его смерти.) [18]

Вклад Лавуазье

Рисунок молодого человека, обращенного к зрителю, но смотрящего в сторону. Он носит белый вьющийся парик, темный костюм и белый шарф.
Антуан Лавуазье дискредитировал теорию флогистона.

Лавуазье провел первые адекватные количественные эксперименты по окислению и дал первое правильное объяснение того, как происходит горение. [17] Он использовал эти и подобные эксперименты, начатые в 1774 году, чтобы дискредитировать теорию флогистона и доказать, что вещество, открытое Пристли и Шееле, является химическим элементом .

В одном эксперименте Лавуазье заметил, что при нагревании олова и воздуха в закрытом контейнере общего увеличения веса не наблюдалось . [17] Он отметил, что воздух хлынул внутрь, когда он открыл контейнер, что указывало на то, что часть захваченного воздуха была израсходована. Он также отметил, что вес олова увеличился, и это увеличение было таким же, как вес воздуха, который устремился обратно. Этот и другие эксперименты по горению были задокументированы в его книге Sur la burnen en général , опубликованной в 1777 году. [17] В этой работе он доказал, что воздух представляет собой смесь двух газов; «жизненный воздух», необходимый для горения и дыхания, и азот (греч. ἄζωτον «безжизненный»), который не поддерживал ни того, ни другого. Позже азот стал называться азотом на английском языке, хотя во французском и некоторых других европейских языках он сохранил прежнее название. [17]

Этимология

Лавуазье переименовал «жизненный воздух» в кислород в 1777 году от греческих корней ὀξύς (оксис) ( кислота , буквально «острый», от вкуса кислот) и -γενής (-genēs) (производитель, буквально порождающий), поскольку он ошибочно считал что кислород входит в состав всех кислот. [20] Химики (такие как сэр Хамфри Дэви в 1812 году) в конечном итоге пришли к выводу, что Лавуазье ошибался в этом отношении, но к тому времени это имя уже слишком устоялось. [21]

Кислород вошел в английский язык, несмотря на противодействие со стороны английских ученых и тот факт, что англичанин Пристли первым выделил газ и написал о нем. Частично это связано со стихотворением, восхваляющим газ, под названием «Кислород» в популярной книге « Ботанический сад» (1791) Эразма Дарвина , дедушки Чарльза Дарвина . [18]

Более поздняя история

Металлическая каркасная конструкция стоит на снегу возле дерева. Мужчина средних лет в пальто, ботинках, кожаных перчатках и кепке стоит возле конструкции и держит ее правой рукой.
Роберт Х. Годдард и ракета на жидком кислороде и бензине

Первоначальная атомная гипотеза Джона Дальтона предполагала, что все элементы одноатомны и что атомы в соединениях обычно имеют простейшие атомные соотношения по отношению друг к другу. Например, Дальтон предположил, что формула воды — HO, что привело к выводу, что атомная масса кислорода в 8 раз больше, чем у водорода, вместо современного значения примерно в 16. [22] В 1805 году Жозеф Луи Гей-Люссак и Александр фон Гумбольдт показал, что вода образуется из двух объемов водорода и одного объема кислорода; а к 1811 году Амедео Авогадро пришел к правильной интерпретации состава воды, основанной на том, что сейчас называется законом Авогадро, и двухатомных элементарных молекулах в этих газах. [23] [а]

Первым коммерческим методом получения кислорода был химический, так называемый процесс Брина , включающий обратимую реакцию оксида бария . Он был изобретен в 1852 году и коммерциализирован в 1884 году, но в начале 20 века был заменен более новыми методами.

К концу XIX века ученые поняли, что воздух можно сжижать, а его компоненты изолировать, сжимая и охлаждая. Используя каскадный метод, швейцарский химик и физик Рауль Пьер Пикте испарял жидкий диоксид серы , чтобы сжижать углекислый газ, который, в свою очередь, испарялся для охлаждения газообразного кислорода, достаточного для его сжижения. 22 декабря 1877 года он отправил телеграмму во Французскую академию наук в Париже, объявляя о своем открытии жидкого кислорода . [24] Всего два дня спустя французский физик Луи Поль Кайлете объявил о своем собственном методе сжижения молекулярного кислорода. [24] В каждом случае выделялось лишь несколько капель жидкости, и никакой значимый анализ провести не удалось. Кислород был впервые сжижен в стабильном состоянии 29 марта 1883 года польскими учеными из Ягеллонского университета Зигмунтом Врублевским и Каролем Ольшевским . [25]

Экспериментальная установка с пробирками для приготовления кислорода
Экспериментальная установка по приготовлению кислорода в академических лабораториях

В 1891 году шотландский химик Джеймс Дьюар смог получить достаточно жидкого кислорода для исследований. [26] Первый коммерчески жизнеспособный процесс производства жидкого кислорода был независимо разработан в 1895 году немецким инженером Карлом фон Линде и британским инженером Уильямом Хэмпсоном . Оба человека понижали температуру воздуха до тех пор, пока он не сжижался, а затем перегоняли составляющие газы, выпаривая их по одному и улавливая по отдельности. [27] Позже, в 1901 году, впервые была продемонстрирована ацетиленовая сварка путем сжигания смеси ацетилена и сжатого O.
2. Этот метод сварки и резки металла позже получил распространение. [27]

В 1923 году американский учёный Роберт Х. Годдард стал первым человеком, разработавшим ракетный двигатель , сжигающий жидкое топливо; двигатель использовал бензин в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя . Годдард успешно запустил небольшую ракету на жидком топливе на высоту 56 м со скоростью 97 км/ч 16 марта 1926 года в Оберне, штат Массачусетс , США. [27] [28]

В академических лабораториях кислород можно получить путем нагревания хлората калия, смешанного с небольшой долей диоксида марганца. [29]

Уровень кислорода в атмосфере во всем мире имеет тенденцию к небольшому снижению, возможно, из-за сжигания ископаемого топлива. [30]

Характеристики

Свойства и молекулярная структура

Орбитальная диаграмма по Барретту (2002), [31] показывает участвующие атомные орбитали каждого атома кислорода, молекулярные орбитали, возникающие в результате их перекрытия, и заполнение орбиталей aufbau 12 электронами, по 6 от каждого атома O, начиная с от орбиталей с самой низкой энергией, что приводит к характеру ковалентной двойной связи от заполненных орбиталей (и аннулированию вкладов пар орбиталей σ и σ * и π и π * ).

При стандартной температуре и давлении кислород представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса с молекулярной формулой O.
2, называемый дикислородом. [32]

В диоксиде два атома кислорода химически связаны друг с другом. Связь можно описывать по-разному, исходя из уровня теории, но разумно и просто она описывается как ковалентная двойная связь , возникающая в результате заполнения молекулярных орбиталей , образованных из атомных орбиталей отдельных атомов кислорода, заполнение которых приводит к образованию связи. порядок двух. Более конкретно, двойная связь является результатом последовательного заполнения орбиталей от низкой к высокой энергии, или Aufbau , и результирующего аннулирования вкладов 2s-электронов после последовательного заполнения низких σ и σ * орбиталей; σ перекрытие двух атомных 2p-орбиталей, лежащих вдоль оси молекулы O–O, и π-перекрытие двух пар атомных 2p-орбиталей, перпендикулярных оси молекулы O–O, а затем аннулирование вкладов оставшихся двух 2p-электронов после их частичного заполнение π * -орбиталей. [31]

Эта комбинация аннулирования и перекрытия σ и π приводит к характеру и реакционной способности двойной связи дикислорода, а также к триплетному основному электронному состоянию . Электронная конфигурация с двумя неспаренными электронами, как это происходит на дикислородных орбиталях (см. заполненные π*-орбитали на диаграмме), которые имеют одинаковую энергию, т. е. вырожденную , представляет собой конфигурацию, называемую спиновым триплетным состоянием. Следовательно, основное состояние O
2молекулу называют триплетным кислородом . [33] [b] Частично заполненные орбитали с самой высокой энергией являются разрыхляющими , и поэтому их заполнение ослабляет порядок связи с трех до двух. Из-за наличия неспаренных электронов триплетный кислород очень медленно реагирует с большинством органических молекул, имеющих спаренные электронные спины; это предотвращает самовозгорание. [34]

Жидкий кислород, временно подвешенный в магните из-за его парамагнетизма.

В тройной форме O
2Молекулы парамагнитны . То есть они придают кислороду магнитный характер, когда он находится в магнитном поле, из-за спиновых магнитных моментов неспаренных электронов в молекуле и отрицательной обменной энергии между соседними O
2молекулы. [26] Жидкий кислород настолько магнитен , что в лабораторных экспериментах мостик из жидкого кислорода можно удерживать под собственным весом между полюсами мощного магнита. [35] [с]

Синглетный кислород - это название, данное нескольким более высокоэнергетическим видам молекулярного O.
2в котором все спины электронов спарены. Он гораздо более реакционноспособен с обычными органическими молекулами , чем обычный (триплетный) молекулярный кислород. В природе синглетный кислород обычно образуется из воды в процессе фотосинтеза с использованием энергии солнечного света. [36] Он также вырабатывается в тропосфере в результате фотолиза озона коротковолновым светом [37] и иммунной системой в качестве источника активного кислорода. [38] Каротиноиды в фотосинтезирующих организмах (и, возможно, у животных) играют важную роль в поглощении энергии синглетного кислорода и преобразовании его в невозбужденное основное состояние, прежде чем он сможет нанести вред тканям. [39]

Аллотропы

Модельное представление молекулы дикислорода (O 2 ), заполняющее пространство.

Распространенный аллотроп элементарного кислорода на Земле называется дикислород , O
2, основная часть атмосферного кислорода Земли (см. Происхождение). O 2 имеет длину связи 121  пм и энергию связи 498  кДж/моль . [40] O 2 используется сложными формами жизни, такими как животные, в клеточном дыхании . Другие аспекты О
2рассматриваются в оставшейся части этой статьи.

Трикислород ( O
3) обычно известен как озон и представляет собой очень реактивный аллотроп кислорода, повреждающий легочную ткань. [41] Озон образуется в верхних слоях атмосферы , когда O
2соединяется с атомарным кислородом, образующимся в результате расщепления O
2ультрафиолетовым (УФ) излучением . [20] Поскольку озон сильно поглощает ультрафиолетовую область спектра , озоновый слой верхних слоев атмосферы действует как защитный радиационный щит для планеты. [20] У поверхности Земли это загрязняющее вещество , образующееся как побочный продукт автомобильных выхлопов . [41] На низких околоземных орбитах присутствует достаточное количество атомарного кислорода, чтобы вызвать коррозию космических кораблей . [42]

Метастабильная молекула тетракислорода ( O _
4) был открыт в 2001 году [43] [44] и предполагалось, что он существует в одной из шести фаз твердого кислорода . В 2006 году было доказано, что эта фаза, создаваемая давлением O
2до 20  ГПа , на самом деле представляет собой ромбоэдрический O
8 кластер . [45] Этот кластер потенциально может стать гораздо более мощным окислителем , чем любой O
2или О
3и поэтому может использоваться в ракетном топливе . [43] [44] Металлическая фаза была обнаружена в 1990 году, когда твердый кислород подвергается давлению выше 96 ГПа [46] , а в 1998 году было показано, что при очень низких температурах эта фаза становится сверхпроводящей . [47]

Физические свойства

Кислородная разрядная (спектральная) трубка

Кислород легче растворяется в воде, чем азот, а в пресной воде легче, чем в морской. Вода в равновесии с воздухом содержит примерно 1 молекулу растворенного О.
2на каждые 2 молекулы N
2(1:2) по сравнению с атмосферным соотношением примерно 1:4. Растворимость кислорода в воде зависит от температуры и примерно в два раза больше (14,6  мг/л ) растворяется при 0 °С, чем при 20 °С (7,6  мг/л ). [11] [48] При 25 °C и давлении воздуха  в 1 стандартную атмосферу (101,3  кПа ) пресная вода может растворить около 6,04 миллилитра  (мл) кислорода на литр , а морская вода содержит около 4,95 мл на литр. [49] При 5 °C растворимость увеличивается до 9,0 мл (на 50% больше, чем при 25 °C) на литр пресной воды и 7,2 мл (на 45% больше) на литр морской воды.

Кислород конденсируется при 90,20  К (-182,95 ° C, -297,31 ° F) и замерзает при 54,36 К (-218,79 ° C, -361,82 ° F). [50] Как жидкий , так и твердый O
2— прозрачные вещества светлого небесно-голубого цвета, обусловленного поглощением красного цвета (в отличие от голубого цвета неба, обусловленного рэлеевским рассеянием синего света). Высокочистая жидкость О
2обычно получают фракционной перегонкой сжиженного воздуха. [51] Жидкий кислород также можно конденсировать из воздуха, используя жидкий азот в качестве хладагента. [52]

Жидкий кислород является высокореактивным веществом и его необходимо отделять от горючих материалов. [52]

Спектроскопия молекулярного кислорода связана с атмосферными процессами полярного сияния и свечения неба . [53] Поглощение в континууме Герцберга и полосах Шумана-Рунге в ультрафиолете приводит к образованию атомарного кислорода, который важен в химии средней атмосферы. [54] Синглетный молекулярный кислород в возбужденном состоянии отвечает за красную хемилюминесценцию в растворе. [55]

Таблица теплофизических свойств кислорода (О 2 ) при атмосферном давлении: [56] [57]

Изотопы и звездное происхождение

Диаграмма концентрической сферы, показывающая от ядра до внешней оболочки слои железа, кремния, кислорода, неона, углерода, гелия и водорода.
В конце жизни массивной звезды 16 О концентрируется в О-оболочке, 17 О — в Н-оболочке и 18 О — в He-оболочке.

Природный кислород состоит из трех стабильных изотопов : 16 O , 17 O и 18 O , причем 16 O является наиболее распространенным (99,762% естественного содержания ). [58]

Большая часть 16 O синтезируется в конце процесса синтеза гелия в массивных звездах , но некоторая часть образуется в процессе горения неона . [59] 17 O в основном образуется в результате сгорания водорода в гелий во время цикла CNO , что делает его распространенным изотопом в зонах горения водорода звезд. [59] Большая часть 18 O образуется, когда 14 N (в изобилии образующийся в результате сгорания CNO) захватывает ядро ​​4 He , в результате чего 18 O становится обычным явлением в богатых гелием зонах эволюционировавших массивных звезд . [59]

Охарактеризовано пятнадцать радиоизотопов в диапазоне от 11 O до 28 O. [60] [61] Наиболее стабильными являются 15 O с периодом полураспада 122,24 секунды и 14 O с периодом полураспада 70,606 секунды. [58] Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 27 секунд, а у большинства из них период полураспада составляет менее 83 миллисекунд. [58] Наиболее распространенным способом распада изотопов легче 16 O является β + распад [62] [63] [64] с образованием азота, а наиболее распространенным способом распада изотопов тяжелее 18 O является бета-распад с образованием фтора . . [58]

Вхождение

Кислород — самый распространенный по массе химический элемент в биосфере Земли , в воздухе, на море и на суше. Кислород — третий по распространенности химический элемент во Вселенной после водорода и гелия. [66] Около 0,9% массы Солнца составляет кислород. [17] Кислород составляет 49,2% земной коры по массе [67] как часть оксидных соединений, таких как диоксид кремния , и является наиболее распространенным по массе элементом в земной коре . Это также основной компонент мирового океана (88,8% по массе). [17] Газообразный кислород является вторым наиболее распространенным компонентом атмосферы Земли , занимая 20,8% ее объема и 23,1% ее массы (около 10 15 тонн). [17] [68] [d] Земля необычна среди планет Солнечной системы тем, что в ее атмосфере имеется такая высокая концентрация газообразного кислорода: Марс (с 0,1% O
2по объему), а у Венеры гораздо меньше. О _
2окружающее эти планеты, образуется исключительно в результате воздействия ультрафиолетового излучения на кислородсодержащие молекулы, такие как углекислый газ.

Карта мира, показывающая, что количество кислорода на поверхности моря истощается вокруг экватора и увеличивается к полюсам.
Холодная вода удерживает больше растворенного O
2.

Необычно высокая концентрация газообразного кислорода на Земле является результатом кислородного цикла . Этот биогеохимический цикл описывает движение кислорода внутри и между тремя его основными резервуарами на Земле: атмосферой, биосферой и литосферой . Основным движущим фактором круговорота кислорода является фотосинтез , который отвечает за формирование современной атмосферы Земли. Фотосинтез выделяет кислород в атмосферу, а дыхание , распад и горение удаляют его из атмосферы. В современном равновесии производство и потребление происходят с одинаковой скоростью. [69]

Свободный кислород также встречается в растворе в водоемах мира. Повышенная растворимость O
2при более низких температурах (см. «Физические свойства») имеет важные последствия для жизни в океане, поскольку в полярных океанах поддерживается гораздо более высокая плотность жизни из-за более высокого содержания кислорода. [70] Вода, загрязненная питательными веществами для растений, такими как нитраты или фосфаты, может стимулировать рост водорослей в результате процесса, называемого эвтрофикацией , а распад этих организмов и других биоматериалов может снизить содержание O
2содержание в эвтрофных водоемах. Ученые оценивают этот аспект качества воды, измеряя биохимическую потребность воды в кислороде или количество O.
2необходимо восстановить его до нормальной концентрации. [71]

Анализ

Временная эволюция концентрации кислорода-18 в масштабе 500 миллионов лет демонстрирует множество локальных пиков.
500 миллионов лет изменения климата против 18 O

Палеоклиматологи измеряют соотношение кислорода-18 и кислорода-16 в раковинах и скелетах морских организмов, чтобы определить климат миллионы лет назад (см. цикл соотношения изотопов кислорода ). Молекулы морской воды , содержащие более легкий изотоп кислорода-16, испаряются немного быстрее, чем молекулы воды, содержащие на 12% более тяжелый изотоп кислорода-18, и это неравенство увеличивается при более низких температурах. [72] В периоды более низких глобальных температур снег и дождь из испаряемой воды, как правило, содержат больше кислорода-16, а оставшаяся морская вода, как правило, содержит больше кислорода-18. Морские организмы затем включают в свои скелеты и панцири больше кислорода-18, чем в более теплом климате. [72] Палеоклиматологи также напрямую измеряют это соотношение в молекулах воды в образцах ледяных кернов возрастом в сотни тысяч лет.

Планетарные геологи измерили относительные количества изотопов кислорода в образцах с Земли , Луны , Марса и метеоритов , но долгое время не могли получить эталонные значения соотношений изотопов на Солнце , которые, как полагают, были такими же, как и у первобытных людей . Солнечная туманность . Анализ кремниевой пластины, подвергшейся воздействию солнечного ветра в космосе и доставленной разбившимся космическим кораблем «Генезис», показал, что на Солнце содержится более высокая доля кислорода-16, чем на Земле. Измерение предполагает, что неизвестный процесс истощил кислород-16 из протопланетного материала солнечного диска до слияния пылевых частиц, которые сформировали Землю. [73]

Кислород имеет две спектрофотометрические полосы поглощения с максимумом на длинах волн 687 и 760  нм . Некоторые ученые, занимающиеся дистанционным зондированием , предложили использовать измерение излучения, исходящего от растительных пологов в этих полосах, для характеристики состояния здоровья растений со спутниковой платформы. [74] Этот подход использует тот факт, что в этих полосах можно отличить отражательную способность растительности от ее флуоресценции , которая намного слабее. Измерение технически сложно из-за низкого отношения сигнал/шум и физической структуры растительности; но он был предложен как возможный метод мониторинга углеродного цикла со спутников в глобальном масштабе.

Биологическое производство и роль O 2

Фотосинтез и дыхание

Схема процессов фотосинтеза, включающая поступление воды и углекислого газа, освещение и выделение кислорода. В результате реакций образуются АТФ и НАДФН в цикле Кальвина с сахаром в качестве побочного продукта.
Фотосинтез расщепляет воду с выделением O.
2и исправляет CO
2в сахар в так называемом цикле Кальвина .

В природе свободный кислород образуется в результате расщепления воды под воздействием света в ходе кислородного фотосинтеза . По некоторым оценкам, зеленые водоросли и цианобактерии в морской среде обеспечивают около 70% свободного кислорода, вырабатываемого на Земле, а остальная часть вырабатывается наземными растениями. [75] Другие оценки вклада океана в атмосферный кислород выше, а некоторые оценки ниже, что позволяет предположить, что океаны производят ~ 45% атмосферного кислорода Земли каждый год. [76]

Упрощенная общая формула фотосинтеза: [77]

6 СО 2 + 6 Н
2О + фотоны → С
6ЧАС
12О
6+ 6 О
2

или просто

углекислый газ + вода + солнечный свет → глюкоза + дикислород

Фотолитическое выделение кислорода происходит в тилакоидных мембранах фотосинтезирующих организмов и требует энергии четырёх фотонов . [e] Требуется много этапов, но результатом является образование протонного градиента через тилакоидную мембрану, который используется для синтеза аденозинтрифосфата (АТФ) посредством фотофосфорилирования . [78 ] О
2оставшееся (после образования молекулы воды) выбрасывается в атмосферу. [ф]

Кислород используется в митохондриях для образования АТФ во время окислительного фосфорилирования . Реакция аэробного дыхания по существу обратна фотосинтезу и упрощается как

С
6ЧАС
12О
6+ 6 О
2→ 6 СО 2 + 6 Н
2О + 2880 кДж/моль

У позвоночных О _
2 диффундирует через мембраны легких и в эритроциты . Гемоглобин связывает О
2, меняющий цвет от синевато-красного до ярко-красного [41] ( CO
2высвобождается из другой части гемоглобина за счет эффекта Бора ). Другие животные используют гемоцианин ( моллюски и некоторые членистоногие ) или гемеритрин ( пауки и омары ). [68] Литр крови способен растворить 200 см 3 O.
2. [68]

До открытия анаэробных многоклеточных животных [79] считалось , что кислород необходим для всей сложной жизни. [80]

Активные формы кислорода , такие как ион супероксида ( O−
2) и перекись водорода ( H
2О
2), являются реактивными побочными продуктами использования кислорода в организмах. [68] Части иммунной системы высших организмов вырабатывают перекись, супероксид и синглетный кислород для уничтожения вторгшихся микробов. Активные формы кислорода также играют важную роль в сверхчувствительной реакции растений на атаку патогенов. [78] Кислород повреждает облигатно анаэробные организмы , которые были доминирующей формой ранней жизни на Земле до тех пор, пока O
2начали накапливаться в атмосфере около 2,5 миллиардов лет назад во время Великой оксигенации , примерно через миллиард лет после первого появления этих организмов. [81] [82]

Взрослый человек в состоянии покоя вдыхает от 1,8 до 2,4 грамма кислорода в минуту. [83] Это составляет более 6 миллиардов тонн кислорода, вдыхаемого человечеством в год. [г]

Живые организмы

Парциальное давление свободного кислорода в организме живого позвоночного организма наиболее велико в дыхательной системе и снижается по ходу любой артериальной системы , периферических тканей и венозной системы соответственно. Парциальное давление — это давление, которое имел бы кислород, если бы он один занимал весь объем. [86]

Накопление в атмосфере

График, показывающий изменение давления кислорода на Земле во времени; давление возрастает от нуля до 0,2 атмосферы.
О
2накопление в атмосфере Земли: 1) нет O
2произведено; 2) О
2производится, но поглощается океанами и донными породами; 3) О
2начинает выделять газ из океанов, но поглощается поверхностью суши и образует озоновый слой; 4–5) О
2Раковины заполнены и газ накапливается

Свободного газообразного кислорода почти не существовало в атмосфере Земли до того, как появились фотосинтезирующие археи и бактерии , вероятно, около 3,5 миллиардов лет назад. Свободный кислород впервые появился в значительных количествах в палеопротерозойскую эру (между 3,0 и 2,3 миллиарда лет назад). [87] Даже если в океанах было много растворенного железа , когда кислородный фотосинтез становился все более распространенным, похоже, что полосчатые железные образования были созданы аноксиенными или микроаэрофильными железоокисляющими бактериями, которые доминировали в более глубоких областях фотической зоны , в то время как мелководье покрылось производящими кислород цианобактериями. [88] Свободный кислород начал выделяться из океанов 3–2,7 миллиарда лет назад, достигнув 10% от нынешнего уровня около 1,7 миллиарда лет назад. [87] [89]

Присутствие большого количества растворенного и свободного кислорода в океанах и атмосфере, возможно, привело к вымиранию большинства современных анаэробных организмов во время Великого оксигенационного события ( кислородной катастрофы ) около 2,4 миллиарда лет назад. Клеточное дыхание с использованием O
2позволяет аэробным организмам производить гораздо больше АТФ , чем анаэробным организмам. [90] Клеточное дыхание O
2Встречается у всех эукариот , включая все сложные многоклеточные организмы, такие как растения и животные.

С начала кембрийского периода 540 миллионов лет назад атмосферный O
2уровни колебались между 15% и 30% по объему. [91] К концу каменноугольного периода (около 300 миллионов лет назад) атмосферный O
2уровни достигали максимум 35% по объему, [91] что, возможно, способствовало большому размеру насекомых и земноводных в это время. [92]

Изменения концентрации кислорода в атмосфере сформировали климат прошлого. Когда кислорода стало меньше, плотность атмосферы упала, что, в свою очередь, увеличило испарение с поверхности, что привело к увеличению количества осадков и повышению температуры. [93]

При нынешних темпах фотосинтеза потребуется около 2000 лет, чтобы восстановить весь кислород.
2в нынешней атмосфере. [94]

Подсчитано, что кислорода на Земле хватит примерно на один миллиард лет. [95] [96]

Внеземной свободный кислород

В области астробиологии и в поисках внеземной жизни кислород играет важную роль в биосигнатуре . Тем не менее, это не может быть определенной биосигнатурой, возможно, оно вырабатывается абиотически на небесных телах с процессами и условиями (такими как своеобразная гидросфера ), которые допускают свободный кислород, [97] [98] [99] как в случае с тонкими кислородными атмосферами Европы и Ганимеда . . [100]

Индустриальное производство

Чертеж трех вертикальных труб, соединенных внизу и наполненных кислородом (левая труба), водой (средняя) и водородом (справа). Анодный и катодный электроды вставлены в левую и правую трубки и подключены к батарее снаружи.
Электролизный аппарат Гофмана, используемый для электролиза воды.

Сто миллионов тонн O
2ежегодно извлекаются из воздуха для промышленного использования двумя основными методами. [18] Наиболее распространенным методом является фракционная перегонка сжиженного воздуха с N
2 перегоняется в виде пара, а O
2остается в виде жидкости. [18]

Другой основной метод производства O
2пропускает поток чистого, сухого воздуха через один слой пары идентичных цеолитовых молекулярных сит, которые поглощают азот и создают газовый поток, содержащий от 90% до 93% O.
2. [18] Одновременно газообразный азот высвобождается из другого слоя цеолита, насыщенного азотом, за счет снижения рабочего давления камеры и отклонения части газообразного кислорода из слоя производителя через нее в обратном направлении потока. По истечении заданного времени цикла работа двух слоев меняется местами, что позволяет обеспечить непрерывную подачу газообразного кислорода по трубопроводу. Это известно как адсорбция при переменном давлении . Газообразный кислород все чаще получают с помощью этих некриогенных технологий (см. также соответствующую вакуумную адсорбцию ). [101]

Газообразный кислород также можно получить путем электролиза воды с образованием молекулярного кислорода и водорода. Необходимо использовать электричество постоянного тока: если используется переменный ток, газы в каждой конечности состоят из водорода и кислорода во взрывоопасном соотношении 2:1. Похожий метод - электрокаталитический O
2эволюция из оксидов и оксокислот . Также могут использоваться химические катализаторы, например, в химических генераторах кислорода или кислородных свечах, которые используются как часть оборудования жизнеобеспечения на подводных лодках и до сих пор являются частью стандартного оборудования коммерческих авиалайнеров на случай аварийной разгерметизации. Другой метод разделения воздуха заключается в принудительном растворении воздуха через керамические мембраны на основе диоксида циркония под высоким давлением или электрическим током с получением почти чистого O.
2газ. [71]

Хранилище

Баллоны со сжатым газом кислородом и МАПП с регуляторами

Методы хранения кислорода включают кислородные баллоны под высоким давлением , криогенику и химические соединения. Из соображений экономии кислород часто перевозят наливом в жидком виде в специально изолированных цистернах, поскольку один литр сжиженного кислорода эквивалентен 840 литрам газообразного кислорода при атмосферном давлении и температуре 20 ° C (68 ° F). [18] Такие танкеры используются для заправки емкостей для хранения жидкого кислорода, которые стоят возле больниц и других учреждений, которым необходимы большие объемы чистого газообразного кислорода. Жидкий кислород пропускается через теплообменники , которые преобразуют криогенную жидкость в газ перед ее попаданием в здание. Кислород также хранится и транспортируется в баллонах меньшего размера, содержащих сжатый газ; форма, которая полезна в некоторых портативных медицинских приложениях, а также в газокислородной сварке и резке . [18]

Приложения

Медицинский

Серое устройство с надписью DeVILBISS LT4000 и каким-то текстом на передней панели. От устройства идет зеленая пластиковая трубка.
Кислородный концентратор в доме больного эмфиземой

Поглощение О
2Из воздуха является основной целью дыхания , поэтому кислородные добавки используются в медицине . Лечение не только повышает уровень кислорода в крови пациента, но и имеет вторичный эффект, заключающийся в уменьшении сопротивления кровотоку при многих типах больных легких, что снижает нагрузку на сердце. Кислородная терапия используется для лечения эмфиземы , пневмонии , некоторых заболеваний сердца ( застойной сердечной недостаточности ), некоторых заболеваний, вызывающих повышение давления в легочной артерии , а также любых заболеваний , которые ухудшают способность организма поглощать и использовать газообразный кислород. [102]

Лечение достаточно гибкое, чтобы его можно было использовать в больницах, дома у пациента или, все чаще, с помощью портативных устройств. Кислородные палатки когда-то широко использовались для подачи кислорода, но с тех пор их в основном заменили кислородные маски или назальные канюли . [103]

Гипербарическая медицина (высокого давления) использует специальные кислородные камеры для повышения парциального давления O.
2вокруг пациента и, при необходимости, медицинского персонала. [104] С помощью этой терапии иногда лечат отравление угарным газом , газовую гангрену и декомпрессионную болезнь («изгибы»). [105] Увеличение О
2концентрация в легких способствует вытеснению угарного газа из гемовой группы гемоглобина . [106] [107] Газообразный кислород ядовит для анаэробных бактерий , вызывающих газовую гангрену, поэтому увеличение его парциального давления помогает их убить. [108] [109] Декомпрессионная болезнь возникает у дайверов, которые слишком быстро выполняют декомпрессию после погружения, в результате чего в крови образуются пузырьки инертного газа, в основном азота и гелия. Повышение давления О
2как можно скорее помогает растворить пузырьки обратно в кровь, чтобы эти излишки газов можно было выдохнуть естественным путем через легкие. [102] [110] [111] Введение нормобарического кислорода в максимально доступной концентрации часто используется в качестве первой помощи при любой травме, связанной с дайвингом, которая может привести к образованию пузырьков инертного газа в тканях. Эпидемиологическое обоснование его использования основано на статистическом изучении случаев, зарегистрированных в долгосрочной базе данных. [112] [113] [114]

Жизнеобеспечение и рекреационное использование

Чистый O низкого давления
2используется в скафандрах .

Приложение О
2как дыхательный газ низкого давления в современных скафандрах , которые окружают тело обитателя дыхательным газом. Эти устройства используют почти чистый кислород при давлении примерно одной трети нормального, что приводит к нормальному парциальному давлению крови O.
2. Этот компромисс между более высокой концентрацией кислорода и более низким давлением необходим для сохранения гибкости костюма. [115] [116]

Аквалангисты и подводники с надводным питанием и подводники также полагаются на искусственно доставляемый O.
2. Подводные лодки, подводные аппараты и атмосферные водолазные костюмы обычно работают при нормальном атмосферном давлении. Воздух для дыхания очищается от углекислого газа путем химической экстракции, а кислород заменяется для поддержания постоянного парциального давления. Водолазы, работающие под давлением окружающей среды, дышат воздухом или газовыми смесями с фракцией кислорода, соответствующей рабочей глубине. Чистый или почти чистый O
2использование при дайвинге при давлении выше атмосферного обычно ограничивается ребризерами или декомпрессией на относительно небольших глубинах (глубина ~6 метров или меньше) [117] [118] или лечением в рекомпрессионных камерах при давлении до 2,8 бар, где острую кислородную токсичность можно контролировать без риска утопления. Более глубокое погружение требует значительного разбавления O.
2с другими газами, такими как азот или гелий, для предотвращения токсичности кислорода . [117]

Люди, которые поднимаются на горы или летают на самолетах без наддува, иногда имеют дополнительный кислород.
2запасы. [i] Коммерческие самолеты под давлением имеют аварийный запас O.
2автоматически подается пассажирам в случае разгерметизации салона. Внезапная потеря давления в кабине активирует химические генераторы кислорода над каждым сиденьем, в результате чего кислородные маски падают. Надевание маски, «чтобы начать подачу кислорода», как предписывают инструкции по безопасности в кабине, приводит к попаданию железных опилок в хлорат натрия внутри канистры. [71] Затем в результате экзотермической реакции образуется постоянный поток газообразного кислорода .

Кислород, как средство легкой эйфории , имеет историю использования в рекреационных целях в кислородных барах и в спорте . Кислородные бары — это заведения, открытые в США с конца 1990-х годов и предлагающие повышенное содержание кислорода.
2экспозиция за минимальную плату. [119] Профессиональные спортсмены, особенно в американском футболе , иногда уходят за пределы поля между играми, чтобы надеть кислородные маски для повышения производительности. Фармакологический эффект сомнительный; эффект плацебо является более вероятным объяснением. [119] Доступные исследования подтверждают повышение производительности от обогащенных кислородом смесей только в том случае, если они вдыхаются во время аэробных упражнений . [120]

Другие виды рекреационного использования, не требующие дыхания, включают пиротехнические применения, такие как пятисекундное зажигание грилей для барбекю Джорджем Гоблом . [121]

Промышленный

Пожилой рабочий в каске стоит лицом к зрителю в промышленном зале. В зале темно, но он освещен желтыми светящимися брызгами расплавленного вещества.
Наиболее коммерчески производимый O
2используется для выплавки и/или обезуглероживания железа .

При выплавке железной руды в сталь потребляется 55% промышленно производимого кислорода. [71] В этом процессе О
2впрыскивается через фурму высокого давления в расплавленный чугун, который удаляет примеси серы и избыток углерода в виде соответствующих оксидов SO
2и CO
2. Реакции экзотермические , поэтому температура повышается до 1700° С . [71]

Еще 25% промышленного кислорода используется химической промышленностью. [71] Этилен реагирует с O
2для создания оксида этилена , который, в свою очередь, превращается в этиленгликоль ; основной загружаемый материал, используемый для производства множества продуктов, включая антифризы и полиэфирные полимеры (предшественники многих пластмасс и тканей ). [71]

Большая часть оставшихся 20% промышленного производства кислорода используется в медицинских целях, резке и сварке металлов , в качестве окислителя в ракетном топливе и при очистке воды . [71] Кислород используется при ацетиленовой сварке , сжигании ацетилена с O.
2для получения очень горячего пламени. В этом процессе металл толщиной до 60 см (24 дюйма) сначала нагревается небольшим кислородно-ацетиленовым пламенем, а затем быстро разрезается большим потоком O.
2. [122]

Соединения

Вода течет из бутылки в стакан.
Вода ( Н
2О ) — самое известное соединение кислорода.

Степень окисления кислорода почти во всех известных соединениях кислорода равна -2. Степень окисления -1 встречается в некоторых соединениях, таких как пероксиды . [123] Очень редки соединения, содержащие кислород в других степенях окисления: -1/2 ( супероксиды ), -1/3 ( озониды ), 0 ( элементарные , гипофтористые кислоты ), +1/2 ( диоксигенил ), +1 ( дикислород дифторид ) и +2 ( дифторид кислорода ). [124]

Оксиды и другие неорганические соединения

Вода ( Н
2О ) — оксид водорода и самое известное соединение кислорода. Атомы водорода ковалентно связаны с кислородом в молекуле воды, но также обладают дополнительным притяжением (около 23,3 кДж/моль на атом водорода) к соседнему атому кислорода в отдельной молекуле. [125] Эти водородные связи между молекулами воды удерживают их примерно на 15% ближе, чем можно было бы ожидать в простой жидкости с действием только сил Ван-дер-Ваальса . [126] [й]

Ржавый кусок болта.
Оксиды, такие как оксид железа или ржавчина , образуются при соединении кислорода с другими элементами.

Благодаря своей электроотрицательности кислород образует химические связи почти со всеми другими элементами, образуя соответствующие оксиды . Поверхность большинства металлов, таких как алюминий и титан , окисляется в присутствии воздуха и покрывается тонкой пленкой оксида, которая пассивирует металл и замедляет дальнейшую коррозию . Многие оксиды переходных металлов представляют собой нестехиометрические соединения , содержащие немного меньше металла, чем следует из химической формулы . Например, минерал FeO ( вюстит ) записывается как , где x обычно составляет около 0,05. [127]

Кислород присутствует в атмосфере в следовых количествах в виде углекислого газа ( CO
2). Порода земной коры состоит в основном из оксидов кремния ( кремнезем SiO
2, как содержится в граните и кварце ), алюминий ( оксид алюминия Al
2О
3, в боксите и корунде ), железо ( оксид железа(III) Fe
2О
3, в гематите и ржавчине ) и карбонат кальция (в известняке ). Остальная часть земной коры также состоит из кислородных соединений, в частности различных сложных силикатов (в силикатных минералах ). Мантия Земли, имеющая гораздо большую массу, чем земная кора, в основном состоит из силикатов магния и железа.

Водорастворимые силикаты в виде Na
4SiO
4, На
2SiO
3и На
2Си
2О
5используются в качестве моющих средств и клеев . [128]

Кислород также действует как лиганд для переходных металлов, образуя дикислородные комплексы переходных металлов , которые содержат металл- O.
2. К этому классу соединений относятся гемовые белки гемоглобин и миоглобин . [129] С PtF происходит экзотическая и необычная реакция.6, который окисляет кислород с образованием O 2 + PtF 6 − , диоксигенилгексафторплатината . [130]

Органические соединения

Шаровая структура молекулы. Его основа представляет собой зигзагообразную цепочку из трех атомов углерода, соединенных в центре с атомом кислорода, а на конце - с 6 атомами водорода.
Ацетон является важным сырьевым материалом в химической промышленности.
  Кислород
  Углерод
  Водород

К наиболее важным классам органических соединений, содержащих кислород, относятся (где «R» — органическая группа): спирты (R-OH); эфиры (РОР); кетоны (R-CO-R); альдегиды (R-CO-H); карбоновые кислоты (R-СООН); сложные эфиры (R-COO-R); ангидриды кислот (R-CO-O-CO-R); и амиды ( R-CO-NR
2). Существует множество важных органических растворителей , содержащих кислород, в том числе: ацетон , метанол , этанол , изопропанол , фуран , ТГФ , диэтиловый эфир , диоксан , этилацетат , ДМФ , ДМСО , уксусная кислота и муравьиная кислота . Ацетон ( (CH
3)
2CO ) и фенол ( C
6ЧАС
5OH ) используются в качестве питающих материалов при синтезе множества различных веществ. Другими важными органическими соединениями, содержащими кислород, являются: глицерин , формальдегид , глутаровый альдегид , лимонная кислота , уксусный ангидрид и ацетамид . Эпоксиды – это простые эфиры, в которых атом кислорода входит в кольцо из трех атомов. Этот элемент также содержится почти во всех биомолекулах , которые важны для жизни (или генерируются ею).

Кислород самопроизвольно реагирует со многими органическими соединениями при комнатной температуре или ниже в процессе, называемом автоокислением . [131] Большинство органических соединений , содержащих кислород, не образуются под прямым действием O.
2. Органические соединения, важные в промышленности и торговле, полученные путем прямого окисления предшественника, включают оксид этилена и надуксусную кислоту . [128]

Безопасность и меры предосторожности

Стандарт NFPA 704 оценивает сжатый газообразный кислород как неопасный для здоровья, негорючий и нереакционноспособный, но являющийся окислителем. Охлажденному жидкому кислороду (LOX) присвоен рейтинг опасности для здоровья 3 (за повышенный риск гипероксии из-за конденсированных паров, а также за опасности, общие для криогенных жидкостей, такие как обморожение), а все остальные рейтинги такие же, как и для сжатого газа. [132]

Токсичность

Схема, показывающая мужской торс и перечисляющая симптомы кислородного отравления: Глаза – потеря полей зрения, близорукость, образование катаракты, кровотечение, фиброз; Голова – судороги; Мышцы – подергивания; Со стороны дыхательной системы – прерывистое дыхание, раздражение, кашель, боль, одышка, трахеобронхит, острый респираторный дистресс-синдром.
Основные симптомы кислородной интоксикации [133]

Газообразный кислород ( O
2) может быть токсичным при повышенном парциальном давлении , приводя к судорогам и другим проблемам со здоровьем. [117] [k] [134] Кислородная токсичность обычно начинается при парциальном давлении более 50 кПа ,  что соответствует примерно 50%-ному составу кислорода при стандартном давлении или в 2,5 раза превышает нормальный уровень моря O.
2парциальное давление около 21 кПа. Это не проблема, за исключением пациентов, находящихся на аппаратах искусственной вентиляции легких , поскольку газ, подаваемый через кислородные маски в медицинских целях, обычно состоит только из 30–50% O.
2по объему (около 30 кПа при стандартном давлении). [11]

Одно время недоношенных детей помещали в инкубаторы, содержащие О
2-богатый воздух, но эта практика была прекращена после того, как некоторые младенцы ослепли из-за слишком высокого содержания кислорода. [11]

Дыхание чистое О
2в космических приложениях, например, в некоторых современных скафандрах или в ранних космических кораблях, таких как « Аполлон» , не вызывает повреждений из-за низкого общего давления. [115] [135] В случае скафандров O
2парциальное давление дыхательного газа обычно составляет около 30 кПа (в 1,4 раза больше нормы), а результирующий O
2парциальное давление в артериальной крови космонавта лишь незначительно превышает нормальный уровень моря O
2частичное давление. [136]

Токсическое воздействие кислорода на легкие и центральную нервную систему может также возникнуть при глубоководном подводном плавании и нырянии с поверхности . [11] [117] Длительное вдыхание воздушной смеси с О
2парциальное давление более 60 кПа может в конечном итоге привести к необратимому легочному фиброзу . [137] Воздействие О
2парциальное давление более 160 кПа (около 1,6 атм) может привести к судорогам (обычно смертельным для дайверов). Острая кислородная токсичность (вызывающая судороги, наиболее опасный эффект для дайверов) может возникнуть при вдыхании воздушной смеси с 21% O.
2на глубине 66 м (217 футов) или более; то же самое может произойти при вдыхании 100% O
2всего на высоте 6 м (20 футов). [137] [138] [139] [140]

Возгорание и другие опасности

Внутри небольшого космического корабля, обгоревшего и, по-видимому, разрушенного.
Интерьер командного модуля Аполлона-1 . Чистый О
2при давлении выше нормального и искра привела к пожару и гибели экипажа Аполлона-1 .

Высококонцентрированные источники кислорода способствуют быстрому горению. Опасность пожара и взрыва существует, когда концентрированные окислители и топливо находятся в непосредственной близости; событие воспламенения, такое как тепло или искра, необходимо для запуска горения. [34] Кислород является окислителем, а не топливом.

Концентрированный О
2позволит горению протекать быстро и энергично. [34] Стальные трубы и резервуары для хранения, используемые для хранения и транспортировки как газообразного, так и жидкого кислорода, будут выступать в качестве топлива; и поэтому разработка и производство О
2системы требуют специальной подготовки, чтобы гарантировать минимизацию источников возгорания. [34] Пожар, в результате которого погиб экипаж «Аполлона-1» во время испытаний на стартовой площадке, распространился так быстро, потому что капсула находилась под давлением чистого O.
2но при давлении чуть больше атмосферного, вместо 1/3 нормального давления , которое использовалось бы в миссии. [л] [142]

Разливы жидкого кислорода, если им дать возможность проникнуть в органические вещества, такие как древесина , нефтехимические продукты и асфальт , могут привести к непредсказуемой детонации этих материалов при последующем механическом воздействии. [34]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Эти результаты в основном игнорировались до 1860 года. Частично это неприятие было связано с убеждением, что атомы одного элемента не будут иметь химического сродства к атомам того же элемента, а частично - с очевидными исключениями из закона Авогадро, которые не были объяснены до тех пор, пока позже с точки зрения диссоциации молекул.
  2. ^ Орбиталь — это концепция квантовой механики , которая моделирует электрон как волнообразную частицу , имеющую пространственное распределение вокруг атома или молекулы.
  3. ^ Парамагнетизм кислорода можно использовать аналитически в газоанализаторах парамагнитного кислорода, которые определяют чистоту газообразного кислорода. ( «Фирменная литература по анализаторам кислорода (триплет)». Servomex. Архивировано из оригинала 8 марта 2008 года . Проверено 15 декабря 2007 года .)
  4. ^ Приведенные цифры относятся к значениям на высоте до 80 км (50 миль) над поверхностью.
  5. ^ Мембраны тилакоидов являются частью хлоропластов водорослей и растений, а у цианобактерий они просто являются одной из многих мембранных структур. Фактически, считается, что хлоропласты произошли от цианобактерий , которые когда-то были симбиотическими партнерами с прародителями растений и водорослей.
  6. ^ Окисление воды катализируется марганецсодержащим ферментным комплексом , известным как комплекс , выделяющий кислород (OEC), или комплекс, расщепляющий воду, обнаруженный на люменальной стороне тилакоидных мембран. Марганец является важным кофактором , а для протекания реакции также необходимы кальций и хлорид . (Ворон, 2005 г.)
  7. ^ (1,8 грамм/мин/человек) × (60 минут/час) × (24 часа в день) × (365 дней в году) × (6,6 миллиарда человек)/1 000 000 г/т = 6,24 миллиарда тонн
  8. ^ abcd Получено на основе значений мм рт.ст. с использованием 0,133322 кПа/мм рт.ст.
  9. ^ Причина в том, что увеличение доли кислорода в дыхательном газе при низком давлении приводит к увеличению вдыхаемого кислорода.
    2    парциальное давление ближе к тому, которое наблюдается на уровне моря.
  10. ^ Кроме того, поскольку кислород имеет более высокую электроотрицательность, чем водород, разница зарядов делает его полярной молекулой . Взаимодействия между различными диполями каждой молекулы вызывают результирующую силу притяжения.
  11. ^ Поскольку О
    2    парциальное давление - это доля O
    2    раз больше общего давления, повышенное парциальное давление может возникать либо из-за высокого O
    2    фракции дыхательного газа или из-за высокого давления дыхательного газа, или комбинации того и другого.
  12. ^ Ни один источник возгорания окончательно не идентифицирован, хотя некоторые данные указывают на дугу от электрической искры. [141]

Рекомендации

  1. ^ «Стандартные атомные веса: кислород». ЦИАВ . 2009.
  2. ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; и другие. (4 мая 2022 г.). «Стандартные атомные массы элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . doi : 10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  3. ^ Уэст, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство компании Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  4. ^ Аткинс, П.; Джонс, Л.; Лаверман, Л. (2016). Химические основы , 7-е издание. Фриман. ISBN 978-1-4641-8395-9 
  5. ^ Холл, Джон (2011). Учебник Гайтона и Холла по медицинской физиологии (12-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс/Эльзевир. п. 5. ISBN 978-1-4160-4574-8.
  6. ^ Покок, Джиллиан; Ричардс, Кристофер Д. (2006). Физиология человека: основы медицины (3-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. п. 311. ИСБН 978-0-19-856878-0.
  7. ^ Ястроу, Джозеф (1936). История человеческой ошибки. Айер Паблишинг. п. 171. ИСБН 978-0-8369-0568-7. Архивировано из оригинала 1 октября 2021 года . Проверено 23 августа 2020 г.
  8. ^ abcde Cook & Lauer 1968, с. 499.
  9. ^ abc Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Мэйоу, Джон»  . Британская энциклопедия . Том. 17 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 938–39.
  10. ^ ab "Джон Мэйоу". Мир химии . Томсон Гейл. 2005. ISBN 978-0-669-32727-4. Архивировано из оригинала 17 апреля 2020 года . Проверено 16 декабря 2007 г.
  11. ^ abcdef Эмсли 2001, стр. 299
  12. ^ Бест, Николас В. (2015). «Размышления Лавуазье о флогистоне I: против теории флогистона». Основы химии . 17 (2): 137–51. дои : 10.1007/s10698-015-9220-5. S2CID  170422925.
  13. ^ Моррис, Ричард (2003). Последние колдуны: Путь от алхимии к таблице Менделеева . Вашингтон, округ Колумбия: Джозеф Генри Пресс. ISBN 978-0-309-08905-0.
  14. ^ аб Марплс, брат Джеймс А. «Майкл Сендивогий, розенкрейцер и отец исследований кислорода» (PDF) . Societas Rosicruciana в Civitatibus Foederatis, Колледж Небраски. стр. 3–4. Архивировано (PDF) из оригинала 8 мая 2020 г. Проверено 25 мая 2018 г.
  15. ^ Аб Бугай, Роман (1971). «Михал Сендзивой – Трактат о философских камнях». Библиотека проблем (на польском языке). 164 : 83–84. ISSN  0137-5032. Архивировано из оригинала 1 октября 2021 года . Проверено 23 августа 2020 г.
  16. ^ «Кислород». РСК.орг. Архивировано из оригинала 28 января 2017 года . Проверено 12 декабря 2016 г.
  17. ^ abcdefghi Cook & Lauer 1968, с. 500
  18. ^ abcdefgh Эмсли 2001, с. 300
  19. ^ Пристли, Джозеф (1775). «Отчет о дальнейших открытиях в воздухе». Философские труды . 65 : 384–94. дои : 10.1098/rstl.1775.0039 .
  20. ^ abc Паркс, Джорджия; Меллор, JW (1939). Современная неорганическая химия Меллора (6-е изд.). Лондон: Лонгманс, Грин и Ко.
  21. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 793. ИСБН 978-0-08-037941-8.
  22. ^ ДеТурк, Деннис; Глэдни, Ларри; Пьетровито, Энтони (1997). «Принимаем ли мы атомы как должное?». Интерактивный учебник PFP96. Пенсильванский университет. Архивировано из оригинала 17 января 2008 года . Проверено 28 января 2008 г.
  23. ^ Роско, Генри Энфилд; Шорлеммер, Карл (1883). Трактат по химии . Д. Эпплтон и Ко. р. 38.
  24. ^ аб Дэйнтит, Джон (1994). Биографическая энциклопедия учёных . ЦРК Пресс. п. 707. ИСБН 978-0-7503-0287-6.
  25. ^ Папанелопулу, Фаидра (2013). «Луи Поль Кайлете: Сжижение кислорода и появление низкотемпературных исследований». Заметки и отчеты Лондонского королевского общества . 67 (4): 355–73. дои : 10.1098/rsnr.2013.0047. ПМЦ 3826198 . 
  26. ^ аб Эмсли 2001, с. 303
  27. ^ азбука «Кислород». Как производятся продукты . The Gale Group, Inc. 2002. Архивировано из оригинала 3 апреля 2019 года . Проверено 16 декабря 2007 г.
  28. ^ "Годдард-1926". НАСА. Архивировано из оригинала 8 ноября 2007 года . Проверено 18 ноября 2007 г.
  29. ^ Флекер, Ориэл Джойс (1924). Школьная химия. Библиотеки Массачусетского технологического института. Оксфорд, Кларендон пресс. п. 30.
  30. ^ Институт Скриппса. «Исследование атмосферного кислорода». Архивировано из оригинала 25 июля 2017 года . Проверено 8 октября 2011 г.
  31. ^ ab Джек Барретт, 2002, «Атомная структура и периодичность», (Основные понятия химии, Том 9 учебных пособий по химии), Кембридж, Великобритания: Королевское химическое общество, стр. 9. 153, ISBN 0854046577 . См. Google Книги. Архивировано 30 мая 2020 г. на Wayback Machine , по состоянию на 31 января 2015 г. 
  32. ^ «Факты о кислороде». Дети науки. 6 февраля 2015 года. Архивировано из оригинала 7 мая 2020 года . Проверено 14 ноября 2015 г.
  33. ^ Якубовский, Генри. «Глава 8: Окисление-фосфорилирование, химия дикислорода». Биохимия онлайн . Университет Сент-Джонс. Архивировано из оригинала 5 октября 2018 года . Проверено 28 января 2008 г.
  34. ^ abcde Верли, Барри Л., изд. (1991). Техническое профессиональное обучение ASTM . Опасность пожара в кислородных системах . Филадельфия: Международный подкомитет ASTM G-4.05.
  35. ^ «Демонстрация моста из жидкого кислорода, поддерживаемого собственным весом между полюсами мощного магнита». Демонстрационная лаборатория химического факультета Университета Висконсин-Мэдисон. Архивировано из оригинала 17 декабря 2007 года . Проверено 15 декабря 2007 г.
  36. ↑ Кригер-Лишкай, Аня (13 октября 2004 г.). «Производство синглетного кислорода при фотосинтезе». Журнал экспериментальной ботаники . 56 (411): 337–346. дои : 10.1093/jxb/erh237 . ПМИД  15310815.
  37. ^ Харрисон, Рой М. (1990). Загрязнение: причины, последствия и контроль (2-е изд.). Кембридж: Королевское химическое общество . ISBN 978-0-85186-283-5.
  38. ^ Вентворт, Пол; Макданн, Дж. Э.; Вентворт, AD; Такеучи, К.; Ньева, Дж.; Джонс, Т.; Баутиста, К.; Руди, Дж. М.; Гутьеррес, А.; Янда, К.Д.; Бабиор, Б.М.; Эшенмозер, А.; Лернер, Р.А. (13 декабря 2002 г.). «Доказательства катализируемого антителами образования озона при уничтожении бактерий и воспалении». Наука . 298 (5601): 2195–2219. Бибкод : 2002Sci...298.2195W. дои : 10.1126/science.1077642 . PMID  12434011. S2CID  36537588.
  39. ^ Хираяма, Осаму; Накамура, Кёко; Хамада, Сёко; Кобаяси, Йоко (1994). «Способность гашения синглетного кислорода природных каротиноидов». Липиды . 29 (2): 149–150. дои : 10.1007/BF02537155. PMID  8152349. S2CID  3965039.
  40. ^ Чи, Чанг. «Длина связи и энергия». Университет Ватерлоо. Архивировано из оригинала 14 декабря 2007 года . Проверено 16 декабря 2007 г.
  41. ^ abc Stwertka, Альберт (1998). Путеводитель по элементам (пересмотренная ред.). Издательство Оксфордского университета. стр. 48–49. ISBN 978-0-19-508083-4.
  42. ^ «Атомно-кислородная эрозия». Архивировано из оригинала 13 июня 2007 года . Проверено 8 августа 2009 г.
  43. ^ аб Какаче, Фульвио; де Петрис, Джулия; Трояни, Анна (2001). «Экспериментальное обнаружение тетракислорода». Angewandte Chemie, международное издание . 40 (21): 4062–65. doi :10.1002/1521-3773(20011105)40:21<4062::AID-ANIE4062>3.0.CO;2-X. ПМИД  12404493.
  44. ^ Аб Болл, Филипп (16 сентября 2001 г.). «Обнаружена новая форма кислорода». Новости природы . Архивировано из оригинала 21 октября 2013 года . Проверено 9 января 2008 г.
  45. ^ Лундегаард, Ларс Ф.; Век, Гуннар; МакМахон, Малкольм И.; Дегренье, Серж; и другие. (2006). «Наблюдение за О.
    8    молекулярная решетка в фазе твердого кислорода». Nature . 443 (7108): 201–04. Bibcode : 2006Natur.443..201L. doi : 10.1038/nature05174. PMID  16971946. S2CID  4384225.
  46. ^ Дегренье, С.; Вогра, Ю.К.; Руофф, Алабама (1990). «Оптический отклик твердого кислорода очень высокой плотности до 132 ГПа». Дж. Физ. Хим . 94 (3): 1117–22. дои : 10.1021/j100366a020.
  47. ^ Симидзу, К.; Сухара, К.; Икумо, М.; Еремец, Мичиган ; и другие. (1998). «Сверхпроводимость в кислороде». Природа . 393 (6687): 767–69. Бибкод : 1998Natur.393..767S. дои : 10.1038/31656. S2CID  205001394.
  48. ^ «Растворимость воздуха в воде». Инженерный набор инструментов. Архивировано из оригинала 4 апреля 2019 года . Проверено 21 декабря 2007 г.
  49. ^ Эванс, Дэвид Хадсон; Клэйборн, Джеймс Б. (2005). Физиология рыб (3-е изд.). ЦРК Пресс. п. 88. ИСБН 978-0-8493-2022-4.
  50. ^ Лиде, Дэвид Р. (2003). «Раздел 4. Свойства элементов и неорганических соединений. Плавление, кипение и критические температуры элементов». Справочник CRC по химии и физике (84-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 978-0-8493-0595-5.
  51. ^ «Обзор криогенных систем разделения воздуха и ожижителей». Universal Industrial Gases, Inc. Архивировано из оригинала 21 октября 2018 года . Проверено 15 декабря 2007 г.
  52. ^ ab «Паспорт безопасности жидкого кислорода» (PDF) . Мэтисон Три Газ. Архивировано из оригинала (PDF) 27 февраля 2008 г. Проверено 15 декабря 2007 г.
  53. ^ Крупение, Пол Х. (1972). «Спектр молекулярного кислорода». Журнал физических и химических справочных данных . 1 (2): 423–534. Бибкод : 1972JPCRD...1..423K. дои : 10.1063/1.3253101. S2CID  96242703.
  54. ^ Гай П. Брассер; Сьюзан Соломон (15 января 2006 г.). Аэрономия средней атмосферы: химия и физика стратосферы и мезосферы. Springer Science & Business Media. стр. 220–. ISBN 978-1-4020-3824-2. Архивировано из оригинала 2 февраля 2017 года . Проверено 2 июля 2015 г.
  55. ^ Кернс, Дэвид Р. (1971). «Физические и химические свойства синглетного молекулярного кислорода». Химические обзоры . 71 (4): 395–427. дои : 10.1021/cr60272a004.
  56. ^ Холман, Джек П. (2002). Теплопередача (9-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies, Inc., стр. 600–606. ISBN 9780072406559. ОСЛК  46959719.
  57. ^ Incropera 1 Девитт 2 Бергман 3 Лавин 4, Фрэнк П. 1 Дэвид П. 2 Теодор Л. 3 Адриенн С. 4 (2007). Основы тепломассообмена (6-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley and Sons, Inc., стр. 941–950. ISBN 9780471457282. ОСЛК  62532755.{{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  58. ^ abcd «Нуклиды / изотопы кислорода». EnvironmentalChemistry.com. Архивировано из оригинала 12 июля 2012 года . Проверено 17 декабря 2007 г.
  59. ^ abc Meyer, BS (19–21 сентября 2005 г.). Нуклеосинтез и галактическая химическая эволюция изотопов кислорода (PDF) . Рабочая группа по кислороду в древней Солнечной системе. Труды Программы космохимии НАСА и Лунного и Планетарного института . Гатлинбург, Теннесси. 9022. Архивировано (PDF) из оригинала 29 декабря 2010 г. . Проверено 22 января 2007 г.
  60. ^ Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  61. ↑ Старр, Мишель (30 августа 2023 г.). «Ученые обнаружили невиданную ранее форму кислорода». НаукаАлерт . Проверено 30 августа 2023 г.
  62. ^ "НУДАТ 13О". Архивировано из оригинала 9 июня 2022 года . Проверено 6 июля 2009 г.
  63. ^ "НУДАТ 14О". Архивировано из оригинала 7 июня 2022 года . Проверено 6 июля 2009 г.
  64. ^ "НУДАТ 15О". Архивировано из оригинала 7 июня 2022 года . Проверено 6 июля 2009 г.
  65. ^ Кросвелл, Кен (1996). Алхимия Небес. Якорь. ISBN 978-0-385-47214-2. Архивировано из оригинала 13 мая 2011 года . Проверено 2 декабря 2011 г.
  66. ^ Эмсли 2001, с. 297
  67. ^ «Кислород». Лос-Аламосская национальная лаборатория. Архивировано из оригинала 26 октября 2007 года . Проверено 16 декабря 2007 г.
  68. ^ abcd Эмсли 2001, с. 298
  69. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 602. ИСБН 978-0-08-037941-8.
  70. ^ Из книги Х. В. Харви «Химия и плодородие морских вод», 1955, со ссылкой на К. Дж. Фокса, «О коэффициентах поглощения атмосферных газов в морской воде», Опубл. Цирк. Минусы. Исследовать. Мер, нет. 41, 1907. Харви отмечает, что, согласно более поздним статьям в журнале Nature , значения кажутся завышенными примерно на 3%.
  71. ^ abcdefgh Эмсли 2001, с. 301
  72. ^ аб Эмсли 2001, с. 304
  73. ↑ Хэнд, Эрик (13 марта 2008 г.). «Первое дыхание Солнечной системы». Природа . 452 (7185): 259. Бибкод : 2008Natur.452..259H. дои : 10.1038/452259а . PMID  18354437. S2CID  789382.
  74. ^ Миллер, младший; Бергер, М.; Алонсо, Л.; Церович З.; и другие. (2003). Прогресс в разработке интегрированной модели флуоресценции купола . Симпозиум по геонаукам и дистанционному зондированию, 2003 г. IGARSS '03. Слушания. 2003 IEEE Международный . Том. 1. С. 601–603. CiteSeerX 10.1.1.473.9500 . дои :10.1109/IGARSS.2003.1293855. ISBN  0-7803-7929-2.
  75. ^ Феникал, Уильям (сентябрь 1983 г.). «Морские растения: уникальный и неизведанный ресурс». Растения: возможности извлечения белка, лекарств и других полезных химических веществ (материалы семинара) . Издательство Диана. п. 147. ИСБН 978-1-4289-2397-3. Архивировано из оригинала 25 марта 2015 года . Проверено 23 августа 2020 г.
  76. ^ Уокер, JCG (1980). Круговорот кислорода в природной среде и биогеохимические циклы . Берлин: Springer-Verlag.
  77. ^ Браун, Теодор Л.; ЛеМэй, Бурслен (2003). Химия: Центральная наука . Прентис Холл/Пирсон Образование. п. 958. ИСБН 978-0-13-048450-5.
  78. ^ аб Рэйвен 2005, 115–27.
  79. ^ Дановаро Р; Делл'анно А; Пушедду А; Гамби С; и другие. (апрель 2010 г.). «Первые многоклеточные животные, живущие в постоянно бескислородных условиях». БМК Биология . 8 (1): 30. дои : 10.1186/1741-7007-8-30 . ПМЦ 2907586 . ПМИД  20370908. 
  80. ^ Уорд, Питер Д.; Браунли, Дональд (2000). Редкая земля: почему сложная жизнь во Вселенной встречается редко . Книги Коперника (Springer Verlag). п. 217. ИСБН 978-0-387-98701-9.
  81. ^ «Исследование НАСА указывает на наличие кислорода на Земле 2,5 миллиарда лет назад» (пресс-релиз). НАСА . 27 сентября 2007 года. Архивировано из оригинала 13 марта 2008 года . Проверено 13 марта 2008 г.
  82. ↑ Циммер, Карл (3 октября 2013 г.). «Кислород Земли: загадка, которую легко принять как должное». Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 16 мая 2020 года . Проверено 3 октября 2013 г.
  83. ^ «Ограничитель потока для измерения параметров дыхания» . Архивировано из оригинала 8 мая 2020 года . Проверено 4 августа 2019 г.
  84. ^ ab Таблица нормальных эталонных диапазонов. Архивировано 25 декабря 2011 года в Wayback Machine Юго-западного медицинского центра Техасского университета в Далласе. Используется в интерактивном тематическом исследовании, дополняющем патологическую основу заболевания.
  85. ^ ab Отдел медицинского образования Brookside Associates -> ABG (газ артериальной крови). Архивировано 12 августа 2017 г., на Wayback Machine. Получено 6 декабря 2009 г.
  86. ^ Чарльз Хенриксон (2005). Химия. Заметки Клиффса. ISBN 978-0-7645-7419-1.
  87. ^ аб Кроу, SA; Дёссинг, Л.Н.; Бьюкс, Нью-Джерси; Бау, М.; Крюгер, С.Дж.; Фрей, Р.; Кэнфилд, Делавэр (2013). «Атмосферная оксигенация три миллиарда лет назад». Природа . 501 (7468): 535–38. Бибкод : 2013Natur.501..535C. дои : 10.1038/nature12426. PMID  24067713. S2CID  4464710.
  88. ↑ Железо в первобытных морях, заржавевшее бактериями. Архивировано 11 марта 2020 г., в Wayback Machine , ScienceDaily, 23 апреля 2013 г.
  89. ^ Кэмпбелл, Нил А.; Рис, Джейн Б. (2005). Биология (7-е изд.). Сан-Франциско: Пирсон – Бенджамин Каммингс. стр. 522–23. ISBN 978-0-8053-7171-0.
  90. ^ Фриман, Скотт (2005). Биологические науки, 2-й. Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси: Пирсон – Прентис-Холл. стр. 214, 586. ISBN. 978-0-13-140941-5.
  91. ^ Аб Бернер, Роберт А. (1999). «Атмосферный кислород в фанерозойское время». Труды Национальной академии наук США . 96 (20): 10955–57. Бибкод : 1999PNAS...9610955B. дои : 10.1073/pnas.96.20.10955 . ПМК 34224 . ПМИД  10500106. 
  92. ^ Баттерфилд, Нью-Джерси (2009). «Кислород, животные и вентиляция океана: альтернативный взгляд». Геобиология . 7 (1): 1–7. Бибкод : 2009Gbio....7....1B. дои : 10.1111/j.1472-4669.2009.00188.x. PMID  19200141. S2CID  31074331.
  93. ^ Поулсен, Кристофер Дж.; Табор, Клей; Уайт, Джозеф Д. (2015). «Долгосрочное воздействие на климат концентрацией кислорода в атмосфере». Наука . 348 (6240): 1238–41. Бибкод : 2015Sci...348.1238P. дои : 10.1126/science.1260670. PMID  26068848. S2CID  206562386. Архивировано из оригинала 13 июля 2017 года . Проверено 12 июня 2015 г.
  94. ^ Доул, Малькольм (1965). «Естественная история кислорода». Журнал общей физиологии . 49 (1): 5–27. дои : 10.1085/jgp.49.1.5. ПМК 2195461 . ПМИД  5859927. 
  95. ^ Одзаки, Кадзуми; Рейнхард, Кристофер Т. (9 марта 2021 г.). «Будущая продолжительность жизни насыщенной кислородом атмосферы Земли». Природа Геонауки . 14 (3): 138–142. arXiv : 2103.02694 . Бибкод : 2021NatGe..14..138O. дои : 10.1038/s41561-021-00693-5. S2CID  232083548 – через www.nature.com.
  96. ^ «Как долго на Земле будет сохраняться богатая кислородом атмосфера?» ЭврекАлерт! .
  97. ↑ Пол Скотт Андерсон (3 января 2019 г.). «Кислород и жизнь: поучительная история». Архивировано из оригинала 22 января 2021 года . Проверено 29 декабря 2020 г.
  98. ^ Люгер Р., Барнс Р. (февраль 2015 г.). «Чрезвычайная потеря воды и накопление абиотического O2 на планетах во всех обитаемых зонах М-карликов». Астробиология . 15 (2): 119–43. arXiv : 1411.7412 . Бибкод : 2015AsBio..15..119L. дои : 10.1089/ast.2014.1231. ПМЦ 4323125 . ПМИД  25629240. 
  99. ^ Вордсворт, Робин; Пьеррембер, Раймонд (1 апреля 2014 г.). «Атмосферы с преобладанием абиотического кислорода на планетах земной обитаемой зоны». Астрофизический журнал . 785 (2): Л20. arXiv : 1403.2713 . Бибкод : 2014ApJ...785L..20W. дои : 10.1088/2041-8205/785/2/L20. S2CID  17414970.
  100. ^ Холл, DT; Фельдман, PD; и другие. (1998). «Кислородное свечение Европы и Ганимеда в дальнем ультрафиолете». Астрофизический журнал . 499 (1): 475–81. Бибкод : 1998ApJ...499..475H. дои : 10.1086/305604 .
  101. ^ «Некриогенные процессы разделения воздуха». UIG Inc. 2003. Архивировано из оригинала 3 октября 2018 года . Проверено 16 декабря 2007 г.
  102. ^ ab Cook & Lauer 1968, с. 510
  103. ^ Сим М.А.; Дин П; Кинселла Дж; Черный Р; и другие. (2008). «Работа устройств доставки кислорода при моделировании дыхательной модели дыхательной недостаточности». Анестезия . 63 (9): 938–40. дои : 10.1111/j.1365-2044.2008.05536.x . PMID  18540928. S2CID  205248111.
  104. ^ Стивенсон Р.Н.; Маккензи I; Ватт С.Дж.; Росс Дж. А. (1996). «Измерение концентрации кислорода в системах доставки, используемых для гипербарической оксигенации». Подводный Гиперб Мед . 23 (3): 185–88. PMID  8931286. Архивировано из оригинала 11 августа 2011 года . Проверено 22 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  105. ^ Общество подводной и гипербарической медицины . «Показания к гипербарической оксигенации». Архивировано из оригинала 12 сентября 2008 года . Проверено 22 сентября 2008 г.
  106. ^ Общество подводной и гипербарической медицины. "Монооксид углерода". Архивировано из оригинала 25 июля 2008 года . Проверено 22 сентября 2008 г.
  107. ^ Пиантадоси, Калифорния (2004). "Отравление угарным газом". Подводный Гиперб Мед . 31 (1): 167–77. PMID  15233173. Архивировано из оригинала 3 февраля 2011 года . Проверено 22 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  108. ^ Харт ГБ; Штраус М.Б. (1990). «Газовая гангрена - клостридиальный мионекроз: обзор». Дж. Гипербарическая Мед . 5 (2): 125–44. Архивировано из оригинала 3 февраля 2011 года . Проверено 22 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  109. ^ Замбони, Вашингтон; Райзман Дж.А.; Кучан Д.О. (1990). «Лечение гангрены Фурнье и роль гипербарического кислорода». Дж. Гипербарическая Мед . 5 (3): 177–86. Архивировано из оригинала 3 февраля 2011 года . Проверено 22 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  110. ^ Общество подводной и гипербарической медицины. «Декомпрессионная болезнь или болезнь и артериальная газовая эмболия». Архивировано из оригинала 5 июля 2008 года . Проверено 22 сентября 2008 г.
  111. ^ Экотт, К. (1999). «Краткая история дайвинга и декомпрессионной болезни». Журнал Общества подводной медицины Южно-Тихоокеанского региона . 29 (2). Архивировано из оригинала 5 сентября 2011 года . Проверено 22 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  112. ^ Лонгфр, Дж. М.; Денобл, П.Дж.; Луна, РЕ; Ванн, доктор медицинских наук; Фрайбергер, Джей Джей (2007). «Первая помощь при нормобарическом кислороде при лечении травм, связанных с дайвингом» (PDF) . Подводная и гипербарическая медицина . 34 (1): 43–49. PMID  17393938. S2CID  3236557. Архивировано из оригинала (PDF) 1 октября 2018 г. - через репозиторий Rubicon Research.
  113. ^ «Аварийный кислород при травмах при подводном плавании» . Сеть оповещения дайверов. Архивировано из оригинала 20 апреля 2020 года . Проверено 1 октября 2018 г.
  114. ^ «Кислородная первая помощь при травмах, связанных с подводным плаванием» . Сеть оповещения дайверов в Европе. Архивировано из оригинала 10 июня 2020 года . Проверено 1 октября 2018 г.
  115. ^ ab Моргенталер Г.В.; Фестер Д.А.; Кули К.Г. (1994). «Как оценка давления в среде обитания, содержания кислорода и конструкции костюма для выхода в открытый космос для космических операций». Акта Астронавтика . 32 (1): 39–49. Бибкод : 1994AcAau..32...39M. дои : 10.1016/0094-5765(94)90146-5. ПМИД  11541018.
  116. ^ Уэбб Дж. Т.; Олсон Р.М.; Круц Р.В.; Диксон Дж; Барникотт П.Т. (1989). «Толерантность человека к 100% кислороду при давлении 9,5 фунтов на квадратный дюйм во время пяти ежедневных моделируемых 8-часовых выходов в открытый космос». Авиат Спейс Энвайрон Мед . 60 (5): 415–21. дои : 10.4271/881071. ПМИД  2730484.
  117. ^ abcd Экотт, К. (1999). «Кислородная токсичность: краткая история использования кислорода в дайвинге». Журнал Общества подводной медицины Южно-Тихоокеанского региона . 29 (3). Архивировано из оригинала 25 декабря 2010 года . Проверено 21 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  118. ^ Лонгфр, Дж. М.; Денобл, П.Дж.; Луна, РЕ; Ванн, доктор медицинских наук; и другие. (2007). «Первая помощь нормобарического кислорода при лечении травм, связанных с дайвингом». Подводный гиперб. Мед . 34 (1): 43–49. PMID  17393938. Архивировано из оригинала 13 июня 2008 года . Проверено 21 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  119. ^ Аб Брен, Линда (ноябрь – декабрь 2002 г.). «Кислородные бары: стоит ли глоток свежего воздуха?». Журнал потребителей FDA . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США. 36 (6): 9–11. PMID  12523293. Архивировано из оригинала 18 октября 2007 года . Проверено 23 декабря 2007 г.
  120. ^ «Эргогенные средства». Пиковая производительность в Интернете. Архивировано из оригинала 28 сентября 2007 года . Проверено 4 января 2008 г.
  121. ^ "Расширенная домашняя страница Джорджа Гобла (зеркало)" . Архивировано из оригинала 11 февраля 2009 года . Проверено 14 марта 2008 г.
  122. ^ Кук и Лауэр 1968, с. 508
  123. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8., п. 28
  124. ^ ИЮПАК : Красная книга. Архивировано 9 июля 2018 года в Wayback Machine , стр. 73, 320.
  125. ^ Максютенко, П.; Риццо, ТР; Бояркин, О.В. (2006). «Прямое измерение энергии диссоциации воды». Дж. Хим. Физ . 125 (18): 181101. Бибкод : 2006ЖЧФ.125р1101М. дои : 10.1063/1.2387163. ПМИД  17115729.
  126. ↑ Чаплин, Мартин (4 января 2008 г.). «Водоводородная связь». Архивировано из оригинала 10 октября 2007 года . Проверено 6 января 2008 г.
  127. ^ Смарт, Лесли Э.; Мур, Элейн А. (2005). Химия твердого тела: Введение (3-е изд.). ЦРК Пресс. п. 214. ИСБН 978-0-7487-7516-3.
  128. ^ ab Cook & Lauer 1968, с. 507
  129. ^ Крэбтри, Р. (2001). Металлоорганическая химия переходных металлов (3-е изд.). Джон Уайли и сыновья. п. 152. ИСБН 978-0-471-18423-2.
  130. ^ Кук и Лауэр 1968, стр.505.
  131. ^ Кук и Лауэр 1968, с. 506
  132. ^ «Рейтинги и идентификационные номера NFPA 704 для распространенных опасных материалов» (PDF) . Департамент гигиены окружающей среды округа Риверсайд. Архивировано (PDF) из оригинала 11 июля 2019 г. Проверено 22 августа 2017 г.
  133. ^ Дхармешкумар Н. Патель; Ашиш Гоэль; СБ Агарвал; Правеенкумар Гарг; и другие. (2003). «Токсичность кислорода» (PDF) . Индийская академия клинической медицины . 4 (3): 234. Архивировано из оригинала (PDF) 22 сентября 2015 года . Проверено 26 апреля 2009 г.
  134. ^ Кук и Лауэр 1968, с. 511
  135. ^ Уэйд, Марк (2007). «Космические скафандры». Энциклопедия космонавтики. Архивировано из оригинала 13 декабря 2007 года . Проверено 16 декабря 2007 г.
  136. ^ Мартин, Лоуренс. «Четыре наиболее важных уравнения в клинической практике». ГлобалРФ . Дэвид Маколи. Архивировано из оригинала 5 сентября 2018 года . Проверено 19 июня 2013 г.
  137. ^ аб Уилмшерст П (1998). «Дайвинг и кислород». БМЖ . 317 (7164): 996–99. дои : 10.1136/bmj.317.7164.996. ПМК 1114047 . ПМИД  9765173. 
  138. ^ Дональд, Кеннет (1992). Кислород и дайвер . Англия: СПА совместно с К. Дональдом. ISBN 978-1-85421-176-7.
  139. ^ Дональд К.В. (1947). «Кислородное отравление у человека: Часть I». Бр Мед Дж . 1 (4506): 667–72. дои : 10.1136/bmj.1.4506.667. ПМК 2053251 . ПМИД  20248086. 
  140. ^ Дональд К.В. (1947). «Кислородное отравление у человека: Часть II». Бр Мед Дж . 1 (4507): 712–17. дои : 10.1136/bmj.1.4507.712. ПМК 2053400 . ПМИД  20248096. 
  141. ^ Отчет Совета по обзору Аполлона-204. Коллекция исторических справок НАСА, Управление истории НАСА, штаб-квартира НАСА, Вашингтон, округ Колумбия.
  142. ^ Чайлз, Джеймс Р. (2001). Приглашая катастрофу: уроки на грани технологий: взгляд изнутри на катастрофы и почему они происходят . Нью-Йорк: ISBN HarperCollins Publishers Inc. 978-0-06-662082-4.

Общие ссылки

Внешние ссылки

Послушайте эту статью ( 3 минуты )
Разговорная иконка Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 23 июня 2008 г. и не отражает последующие изменения. (2008-06-23)
( Аудио помощь  · Больше устных статей )