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 после водорода и гелия , это третий по распространенности элемент во Вселенной. При стандартной температуре и давлении два атома элемента связываются , образуя дикислород , бесцветный и не имеющий запаха двухатомный газ с формулой O
2. Двухатомный кислородный газ в настоящее время составляет 20,95% атмосферы Земли , хотя это значительно изменилось за длительные периоды времени. Кислород составляет почти половину земной коры в виде оксидов. [5]

Всем растениям , животным и грибам нужен кислород для клеточного дыхания , которое извлекает энергию путем реакции кислорода с молекулами, полученными из пищи, и производит углекислый газ в качестве побочного продукта. У четвероногих дыхание приносит кислород в легкие, где происходит газообмен, углекислый газ диффундирует из крови, а кислород диффундирует в кровь. Кровеносная система организма переносит кислород в клетки, где происходит клеточное дыхание. [6] [7]

Многие основные классы органических молекул в живых организмах содержат атомы кислорода, такие как белки , нуклеиновые кислоты , углеводы и жиры , как и основные составляющие неорганические соединения животных панцирей, зубов и костей. Большая часть массы живых организмов — это кислород как компонент воды , основного компонента форм жизни. Кислород непрерывно пополняется в атмосфере Земли посредством 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 фотосинтетическим действием живых организмов. Другая форма ( аллотроп ) кислорода, озон ( O
3), сильно поглощает ультрафиолетовое излучение UVB , а высотный озоновый слой помогает защищать биосферу от ультрафиолетового излучения . Однако озон, присутствующий на поверхности, является побочным продуктом смога и, следовательно, загрязняющим веществом.

Кислород был выделен Михаэлем Сендивогием до 1604 года, но обычно считается, что элемент был открыт независимо Карлом Вильгельмом Шееле в Уппсале в 1773 году или ранее и Джозефом Пристли в Уилтшире в 1774 году. Приоритет часто отдают Пристли, поскольку его работа была опубликована первой. Пристли, однако, называл кислород «дефлогистированным воздухом» и не признавал его как химический элемент. Название кислород было придумано в 1777 году Антуаном Лавуазье , который первым распознал кислород как химический элемент и правильно охарактеризовал роль, которую он играет в горении.

Распространенные области применения кислорода включают 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 изучения

Ранние эксперименты

Один из первых известных экспериментов по взаимосвязи горения и воздуха был проведен греческим писателем по механике II века до н. э. Филоном Византийским . В своей работе «Пневматика» Филон заметил, что переворачивание сосуда над горящей свечой и окружение горлышка сосуда водой приводит к тому, что некоторое количество воды поднимается в горлышко. [8] Филон ошибочно предположил, что части воздуха в сосуде превращаются в классический элемент огонь и, таким образом, могут выходить через поры в стекле. Много столетий спустя Леонардо да Винчи развил работу Филона, заметив, что часть воздуха потребляется во время горения и дыхания . [9]

В конце XVII века Роберт Бойль доказал, что для горения необходим воздух. Английский химик Джон Мейоу (1641–1679) усовершенствовал эту работу, показав, что для огня требуется только часть воздуха, которую он назвал spiritus nitroaereus . [10] В одном эксперименте он обнаружил, что помещение мыши или зажженной свечи в закрытый сосуд над водой заставляло воду подниматься и замещать одну четырнадцатую объема воздуха, прежде чем погасить предметы. [11] Из этого он предположил, что nitroaereus расходуется как при дыхании, так и при горении.

Мейоу заметил, что сурьма увеличивается в весе при нагревании, и сделал вывод, что нитроаэрей, должно быть, соединяется с ней. [10] Он также считал, что легкие отделяют нитроаэрей от воздуха и передают его в кровь, и что тепло животных и движение мышц являются результатом реакции нитроаэрей с определенными веществами в организме. [10] Отчеты об этих и других экспериментах и ​​идеях были опубликованы в 1668 году в его работе Tractatus duo в трактате «De respiratione». [11]

Теория флогистона

Роберт Гук , Оле Борх , Михаил Ломоносов и Пьер Байен — все они получили кислород в экспериментах в 17-м и 18-м веках, но никто из них не признал его в качестве химического элемента . [12] Это могло быть отчасти связано с преобладанием философии горения и коррозии , называемой теорией флогистона , которая тогда была предпочтительным объяснением этих процессов. [13]

Созданная в 1667 году немецким алхимиком Й. Й. Бехером и измененная химиком Георгом Эрнстом Шталем к 1731 году [14] , теория флогистона утверждала, что все горючие материалы состоят из двух частей. Одна часть, называемая флогистоном, выделялась при сгорании содержащего ее вещества, в то время как дефлогистированная часть считалась его истинной формой, или окалиной [9] .

Считалось , что легковоспламеняющиеся материалы, которые оставляют мало остатков , такие как дерево или уголь, в основном состоят из флогистона; негорючие вещества, которые корродируют, такие как железо, содержат очень мало. Воздух не играл роли в теории флогистона, и не было никаких первоначальных количественных экспериментов для проверки этой идеи; вместо этого она основывалась на наблюдениях за тем, что происходит, когда что-то горит, что большинство обычных объектов, по-видимому, становятся легче и, по-видимому, теряют что-то в этом процессе. [9]

Открытие

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

Польский алхимик , философ и врач Михал Сендзивой в своей работе De Lapide Philosophorum Tractatus duodecim e naturae fonte et manuali experientia depromti [«Двенадцать трактатов о философском камне, извлеченных из источника природы и ручного опыта»] (1604) описал вещество, содержащееся в воздухе, назвав его «cibus vitae» (пища жизни, [15] ), и, по словам польского историка Романа Бугая, это вещество идентично кислороду. [16] Сендивогий во время своих экспериментов, проведенных между 1598 и 1604 годами, правильно понял, что это вещество эквивалентно газообразному побочному продукту, выделяемому при термическом разложении нитрата калия . По мнению Бугая, выделение кислорода и правильная ассоциация этого вещества с той частью воздуха, которая необходима для жизни, дает достаточно доказательств для открытия кислорода Сендивогием. [16] Однако это открытие Сендивогия часто отрицалось поколениями ученых и химиков, которые следовали за ним. [15]

Также обычно утверждается, что кислород был впервые открыт шведским фармацевтом Карлом Вильгельмом Шееле . Он получил газообразный кислород путем нагревания оксида ртути (HgO) и различных нитратов в 1771–72 годах. [17] [18] [9] Шееле назвал газ «огненным воздухом», потому что тогда это был единственный известный агент , поддерживающий горение. Он написал отчет об этом открытии в рукописи под названием « Трактат о воздухе и огне» , которую он отправил своему издателю в 1775 году. Этот документ был опубликован в 1777 году. [19]

Тем временем, 1 августа 1774 года, британский священник Джозеф Пристли провел эксперимент, в ходе которого солнечный свет был сфокусирован на оксиде ртути, содержащемся в стеклянной трубке, который высвободил газ, названный им «дефлогистированным воздухом». [18] Он отметил, что свечи горели ярче в газе, а мышь была более активной и жила дольше, дыша им. После того, как он сам вдохнул этот газ, Пристли написал: «Ощущение его в моих легких не отличалось ощутимо от ощущения обычного воздуха , но мне показалось, что моя грудь некоторое время после этого чувствовала себя особенно легкой и легкой». [12] Пристли опубликовал свои выводы 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» . [9] [20] Поскольку он опубликовал свои выводы первым, Пристли обычно отдают 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 выделил новый газ. Шееле также отправил Лавуазье письмо 30 сентября 1774 года, в котором описывал свое открытие ранее неизвестного вещества, но Лавуазье никогда не признавал, что получил его (копия письма была найдена в вещах Шееле после его смерти). [19]

Вклад Лавуазье

Рисунок молодого человека, обращенного к зрителю, но смотрящего в сторону. Он носит белый кудрявый 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 работает горение. [18] Он использовал эти и подобные эксперименты, все начатые в 1774 году, чтобы дискредитировать теорию флогистона и доказать, что вещество, открытое Пристли и Шееле, было химическим элементом .

В одном эксперименте Лавуазье заметил, что не было общего увеличения веса, когда олово и воздух нагревались в закрытом контейнере. [18] Он отметил, что воздух устремился внутрь, когда он открыл контейнер, что указывало на то, что часть захваченного воздуха была израсходована. Он также отметил, что олово увеличилось в весе, 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 burn en général , которая была опубликована в 1777 году. [18] В этой работе он доказал, что воздух представляет собой смесь двух газов: «жизненного воздуха», который необходим для горения и дыхания, и азота (греч. ἄζωτον «безжизненный»), что не подтвердило ни то, ни другое. Азот позже стал азотом в английском языке, хотя он сохранил свое прежнее название во французском и нескольких других европейских языках. [18]

Этимология

В 1777 году Лавуазье переименовал «жизненный воздух» в oxygène, образованный от греческих корней ὀξύς (oxys) ( кислота , буквально «острый», от вкуса кислот) и -γενής (-genēs) (производитель, буквально порождающий), поскольку он ошибочно полагал, что кислород является составной частью всех кислот. [21] Химики (например, сэр Гемфри Дэви в 1812 году) в конечном итоге определили, что Лавуазье ошибался в этом отношении, но к тому времени название уже слишком устоялось. [22]

Кислород вошел в английский язык, несмотря на противодействие английских ученых и тот факт, что англичанин Пристли первым выделил газ и написал о нем. Это отчасти связано с восхваляющим газ стихотворением под названием «Кислород» в популярной книге « Ботанический сад» (1791) Эразма Дарвина , деда Чарльза Дарвина . [19]

Более поздняя история

На снегу возле дерева стоит металлическая каркасная конструкция. Возле конструкции стоит мужчина средних лет в пальто, ботинках, кожаных перчатках и кепке, держась за нее 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 около 16. [23] В 1805 году Жозеф Луи Гей-Люссак и Александр фон Гумбольдт показали, что вода состоит из двух объемов водорода и одного объема кислорода; и 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. [24] [a]

Первый коммерческий метод получения кислорода был химическим, так называемый процесс Брина, включающий обратимую реакцию оксида бария . Он был изобретен в 1852 году и коммерциализирован в 1884 году, но был вытеснен более новыми методами в начале 20-го века.

К концу 19 века ученые поняли, что воздух можно сжижать, а его компоненты изолировать путем сжатия и охлаждения. Используя каскадный метод, швейцарский химик и физик Рауль Пьер Пикте испарял жидкий диоксид серы , чтобы сжижать диоксид углерода, который, в свою очередь, испарялся, чтобы охладить газообразный кислород достаточно для его сжижения. 22 декабря 1877 года он отправил телеграмму во Французскую академию наук в Париже, объявляя о своем открытии жидкого кислорода . [25] Всего два дня спустя французский физик Луи Поль Кайете объявил о своем собственном методе сжижения молекулярного кислорода. [25] В каждом случае было получено всего несколько капель жидкости, и никакого осмысленного анализа провести не удалось. Кислород был впервые сжижен в стабильном состоянии 29 марта 1883 года польскими учеными из Ягеллонского университета Зигмунтом Врублевским и Каролем Ольшевским . [26]

Экспериментальная установка с пробирками для приготовления кислорода
Экспериментальная установка для получения кислорода в академических лабораториях

В 1891 году шотландский химик Джеймс Дьюар смог получить достаточно жидкого кислорода для изучения. [27] Первый коммерчески жизнеспособный процесс получения жидкого кислорода был независимо разработан в 1895 году немецким инженером Карлом фон Линде и британским инженером Уильямом Хэмпсоном . Оба мужчины понижали температуру воздуха до тех пор, пока он не стал жидким, а затем перегоняли составляющие газы, выпаривая их по одному и захватывая их по отдельности. [28] Позже, в 1901 году, впервые была продемонстрирована кислородно-ацетиленовая сварка путем сжигания смеси ацетилена и сжатого O
2. Этот метод сварки и резки металла впоследствии стал общепринятым. [28]

В 1923 году американский ученый Роберт Х. Годдард стал первым человеком, который разработал ракетный двигатель , сжигающий жидкое топливо; двигатель использовал бензин в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя . Годдард успешно запустил небольшую жидкотопливную ракету на расстояние 56 м со скоростью 97 км/ч 16 марта 1926 года в Оберне, Массачусетс , США. [28] [29]

В академических лабораториях кислород можно получить путем нагревания хлората калия, смешанного с небольшой долей диоксида марганца. [30]

Уровень кислорода в атмосфере имеет тенденцию к небольшому снижению во всем мире, возможно, из-за сжигания ископаемого топлива. [31]

Характеристики

Свойства и молекулярная структура

Орбитальная диаграмма, по Барретту (2002), [32] , показывающая участвующие атомные орбитали от каждого атома кислорода, молекулярные орбитали, которые возникают в результате их перекрытия, и заполнение орбиталей 12 электронами, по 6 от каждого атома O, начиная с орбиталей с самой низкой энергией, и приводящее к характеру ковалентной двойной связи от заполненных орбиталей (и отмене вкладов пар орбиталей σ и σ * и π и π * ).

При стандартной температуре и давлении кислород представляет собой бесцветный, не имеющий запаха и вкуса газ с молекулярной формулой O
2, называемый дикислородом. [33]

Как дикислород , два атома кислорода химически связаны друг с другом. Связь может быть описана по-разному на основе уровня теории, но разумно и просто описывается как ковалентная двойная связь , которая возникает в результате заполнения молекулярных орбиталей , образованных из атомных орбиталей отдельных атомов кислорода, заполнение которых приводит к порядку связи два. Более конкретно, двойная связь является результатом последовательного заполнения орбиталей от низкой к высокой энергии, или Aufbau , и результирующей отмены вкладов от 2s-электронов после последовательного заполнения низких σ- и σ * -орбиталей; σ-перекрытие двух атомных 2p-орбиталей, которые лежат вдоль молекулярной оси O–O, и π-перекрытие двух пар атомных 2p-орбиталей, перпендикулярных молекулярной оси O–O, а затем отмена вкладов от оставшихся двух 2p-электронов после их частичного заполнения π * -орбиталей. [32]

Эта комбинация компенсаций и перекрытий σ и π приводит к характеру двойной связи дикислорода и его реакционной способности, а также к основному электронному состоянию триплета . Электронная конфигурация с двумя неспаренными электронами, как это обнаружено в орбиталях дикислорода (см. заполненные π*-орбитали на схеме), которые имеют одинаковую энергию, т. е. вырождены , — это конфигурация, называемая спиновым триплетным состоянием. Следовательно, основное состояние O
2молекула называется триплетным кислородом . [34] [b] Наиболее высокоэнергетические, частично заполненные орбитали являются антисвязывающими , и поэтому их заполнение ослабляет порядок связи с трех до двух. Из-за своих неспаренных электронов триплетный кислород реагирует только медленно с большинством органических молекул, которые имеют спаренные электронные спины; это предотвращает самовозгорание. [35]

Жидкий кислород, временно находящийся в магните из-за его парамагнетизма

В триплетной форме O
2Молекулы парамагнитны . То есть они придают кислороду магнитные свойства, когда он находится в магнитном поле, из-за спиновых магнитных моментов неспаренных электронов в молекуле и отрицательной обменной энергии между соседними O
2Молекулы. [27] Жидкий кислород настолько магнитен , что в лабораторных демонстрациях мост из жидкого кислорода может поддерживаться против собственного веса между полюсами мощного магнита. [36] [c]

Синглетный кислород — это название нескольких высокоэнергетических видов молекулярного O
2в котором все электронные спины спарены. Он гораздо более реактивен с обычными органическими молекулами , чем обычный (триплетный) молекулярный кислород. В природе синглетный кислород обычно образуется из воды во время фотосинтеза, используя энергию солнечного света. [37] Он также производится в тропосфере фотолизом озона светом с короткой длиной волны [38] и иммунной системой в качестве источника активного кислорода. [39] Каротиноиды в фотосинтезирующих организмах (и, возможно, животных) играют важную роль в поглощении энергии синглетного кислорода и преобразовании его в невозбужденное основное состояние, прежде чем он сможет нанести вред тканям. [40]

Аллотропы

Модель, заполняющая пространство, представляющая молекулу дикислорода (O 2 )

Распространенный аллотроп элементарного кислорода на Земле называется дикислород , O
2, основная часть атмосферного кислорода Земли (см. Распространение). O 2 имеет длину связи 121  пм и энергию связи 498  кДж/моль . [41] O 2 используется сложными формами жизни, такими как животные, в клеточном дыхании . Другие аспекты O
2рассматриваются в оставшейся части этой статьи.

Трикислород ( O
3) обычно называют озоном , и это очень реактивный аллотроп кислорода, который повреждает легочную ткань. [42] Озон образуется в верхних слоях атмосферы , когда O
2соединяется с атомарным кислородом, полученным путем расщепления O
2ультрафиолетовым (УФ) излучением. [ 21] Поскольку озон сильно поглощает в УФ-области спектра , озоновый слой верхней атмосферы функционирует как защитный радиационный щит для планеты. [21] Вблизи поверхности Земли это загрязняющее вещество , образующееся как побочный продукт автомобильных выхлопов . [42] На низких высотах околоземной орбиты присутствует достаточно атомарного кислорода, чтобы вызвать коррозию космических аппаратов . [43]

Метастабильная молекула тетраоксигена ( O​
4) был открыт в 2001 году, [44] [45] и предполагалось, что он существует в одной из шести фаз твердого кислорода . В 2006 году было доказано, что эта фаза, созданная путем сжатия O
2до 20  ГПа , на самом деле является ромбоэдрическим O
8 кластер . [46] Этот кластер имеет потенциал быть гораздо более мощным окислителем , чем любой из O
2или О
3и поэтому может использоваться в ракетном топливе . [44] [45] Металлическая фаза была обнаружена в 1990 году, когда твердый кислород подвергается давлению выше 96 ГПа [47] , и было показано в 1998 году, что при очень низких температурах эта фаза становится сверхпроводящей . [48]

Физические свойства

Прозрачный стакан, содержащий светло-голубую жидкость с пузырьками газа.
Кипение жидкого кислорода (O 2 )

Кислород растворяется в воде легче, чем азот, а в пресной воде легче, чем в морской. Вода в равновесии с воздухом содержит приблизительно 1 молекулу растворенного O
2на каждые 2 молекулы N
2(1:2) по сравнению с атмосферным соотношением приблизительно 1:4. Растворимость кислорода в воде зависит от температуры и примерно в два раза больше (14,6  мг/л ) растворяется при 0 °C, чем при 20 °C (7,6  мг/л ). [12] [49] При 25 °C и 1 стандартной атмосфере (101,3  кПа ) воздуха пресная вода может растворить около 6,04  миллилитров  (мл) кислорода на литр , а морская вода содержит около 4,95 мл на литр. [50] При 5 °C растворимость увеличивается до 9,0 мл (на 50% больше, чем при 25 °C) на литр для пресной воды и 7,2 мл (на 45% больше) на литр для 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). [51] Как жидкий , так и твердый O
2прозрачные вещества, имеющие светлый небесно-голубой цвет, вызванный поглощением в красной области спектра (в отличие от синего цвета неба, который обусловлен рэлеевским рассеянием синего света). Высокочистая жидкость O
2обычно получают путем фракционной перегонки сжиженного воздуха. [52] Жидкий кислород также может быть сконденсирован из воздуха с использованием жидкого азота в качестве хладагента. [53]

Жидкий кислород является высокореактивным веществом и должен быть отделен от горючих материалов. [53]

Спектроскопия молекулярного кислорода связана с атмосферными процессами полярного сияния и свечения атмосферы . [54] Поглощение в континууме Герцберга и полосах Шумана-Рунге в ультрафиолете производит атомарный кислород, который важен в химии средней атмосферы. [55] Возбужденный синглетный молекулярный кислород отвечает за красную хемилюминесценцию в растворе. [56]

Таблица тепловых и физических свойств кислорода (O 2 ) при атмосферном давлении: [57] [58]

Изотопы и звездное происхождение

Концентрическая сферическая диаграмма, показывающая от ядра до внешней оболочки слои железа, кремния, кислорода, неона, углерода, гелия и водорода.
На поздних этапах жизни массивной звезды 16 O концентрируется в оболочке O, 17 O — в оболочке H и 18 O — в оболочке He.

Природный кислород состоит из трех стабильных изотопов : 16 O , 17 O и 18 O , причем 16 O является наиболее распространенным (99,762% естественного содержания ). [59]

Большая часть 16 O синтезируется в конце процесса синтеза гелия в массивных звездах , но некоторая часть производится в процессе горения неона . [60] 17 O в основном производится путем сжигания водорода в гелий во время цикла CNO , что делает его распространенным изотопом в зонах горения водорода в звездах. [60] Большая часть 18 O производится, когда 14 N (образующийся в изобилии при горении CNO) захватывает ядро ​​4 He , что делает 18 O распространенным в богатых гелием зонах эволюционировавших массивных звезд . [60]

Было охарактеризовано пятнадцать радиоизотопов в диапазоне от 11 O до 28 O. [61] [62] Наиболее стабильными являются 15 O с периодом полураспада 122,24 секунды и 14 O с периодом полураспада 70,606 секунды. [59] Все остальные радиоактивные изотопы имеют период полураспада менее 27 секунд, и большинство из них имеют период полураспада менее 83 миллисекунд. [59] Наиболее распространенным режимом распада изотопов легче 16 O является β + распад [63] [64] [65] с образованием азота, а наиболее распространенным режимом для изотопов тяжелее 18 O является бета-распад с образованием фтора . [59]

Происшествие

Кислород является наиболее распространенным химическим элементом по массе в биосфере Земли , воздухе, море и на суше. Кислород является третьим по распространенности химическим элементом во Вселенной после водорода и гелия. [67] Около 0,9% массы Солнца составляет кислород. [18] Кислород составляет 49,2% земной коры по массе [68] в составе оксидных соединений, таких как диоксид кремния , и является наиболее распространенным элементом по массе в земной коре . Он также является основным компонентом мировых океанов (88,8% по массе). [18] Газообразный кислород является вторым по распространенности компонентом атмосферы Земли , занимая 20,8% ее объема и 23,1% ее массы (около 1015 тонн ). [18] [69] [d] Земля необычна среди планет Солнечной системы тем, что имеет такую ​​высокую концентрацию газообразного кислорода в своей атмосфере: Марс (с 0,1% O
2по объему) и Венера имеют гораздо меньше. O
2Окружающий эти планеты воздух создается исключительно в результате воздействия ультрафиолетового излучения на кислородсодержащие молекулы, такие как углекислый газ.

Карта мира, показывающая, что уровень кислорода на поверхности моря снижается в районе экватора и увеличивается по направлению к полюсам.
Холодная вода содержит 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 кислородного цикла является фотосинтез , который отвечает за современную атмосферу Земли. Фотосинтез выделяет кислород в атмосферу, в то время как дыхание , распад и горение удаляют его из атмосферы. В нынешнем равновесии производство и потребление происходят с одинаковой скоростью. [70]

Свободный кислород также встречается в растворенном виде в водоемах мира. Повышенная растворимость O
2при более низких температурах (см. Физические свойства) имеет важные последствия для жизни в океане, так как полярные океаны поддерживают гораздо более высокую плотность жизни из-за более высокого содержания кислорода. [71] Вода, загрязненная растительными питательными веществами, такими как нитраты или фосфаты, может стимулировать рост водорослей посредством 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. [72]

Анализ

Временная динамика концентрации кислорода-18 в масштабе 500 миллионов лет, показывающая 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 , кислород-16, испаряются немного быстрее, чем молекулы воды, содержащие на 12% более тяжелый кислород-18, и эта разница увеличивается при более низких температурах. [73] В периоды более низких глобальных температур снег и дождь из этой испарившейся воды, как правило, содержат больше кислорода-16, а оставшаяся морская вода, как правило, содержит больше кислорода-18. Затем морские организмы включают больше кислорода-18 в свои скелеты и раковины, чем в более теплом климате. [73] Палеоклиматологи также напрямую измеряют это соотношение в молекулах воды образцов ледяных кернов , возраст которых составляет сотни тысяч лет.

Планетарные геологи измерили относительные количества изотопов кислорода в образцах с Земли , Луны , Марса и метеоритов , но долго не могли получить контрольные значения для изотопных соотношений на Солнце , которые, как полагают, такие же, как и в изначальной солнечной туманности . Анализ кремниевой пластины, подвергшейся воздействию солнечного ветра в космосе и возвращенной потерпевшим крушение космическим аппаратом Genesis, показал, что на Солнце доля кислорода-16 выше, чем на Земле. Измерение подразумевает, что неизвестный процесс истощил кислород-16 из солнечного диска протопланетного материала до слияния пылевых частиц, которые образовали Землю. [74]

Кислород имеет две спектрофотометрические полосы поглощения с пиками на длинах волн 687 и 760  нм . Некоторые ученые, занимающиеся дистанционным зондированием, предложили использовать измерение сияния, исходящего от растительных пологов в этих полосах, для характеристики состояния здоровья растений со спутниковой платформы. [75] 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 оно было предложено в качестве возможного метода мониторинга углеродного цикла со спутников в глобальном масштабе.

Биологическое производство и роль O2

Фотосинтез и дыхание

Схема процессов фотосинтеза, включая поступление воды и углекислого газа, освещение и выделение кислорода. Реакции производят АТФ и НАДФН в цикле Кальвина с сахаром в качестве побочного продукта.
Фотосинтез расщепляет воду, чтобы освободить O
2и фиксирует CO
2в сахар в ходе так называемого цикла Кальвина .

В природе свободный кислород вырабатывается путем расщепления воды под действием света во время оксигенного 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. [76] Другие оценки вклада океана в атмосферный кислород выше, в то время как другие оценки ниже, предполагая, что океаны производят ~45% атмосферного кислорода Земли каждый год. [77]

Упрощенная общая формула фотосинтеза [78]

6 CO2 + 6 H
2О + фотоны → С
6ЧАС
12О
6+ 6 О
2

или просто

углекислый газ + вода + солнечный свет → глюкоза + молекулярный кислород

Фотолитическое выделение кислорода происходит в тилакоидных мембранах фотосинтезирующих организмов и требует энергии четырех фотонов . [e] В процесс вовлечено много этапов, но результатом является образование протонного градиента через тилакоидную мембрану, который используется для синтеза аденозинтрифосфата (АТФ) посредством фотофосфорилирования . [79 ] O
2Остаток (после образования молекулы воды) выбрасывается в атмосферу. [f]

Кислород используется в митохондриях при генерации АТФ во время окислительного фосфорилирования . Реакция аэробного дыхания по сути является обратной реакцией фотосинтеза и упрощенно выглядит как

С
6ЧАС
12О
6+ 6 О
2→ 6 CO2 + 6 H
2O + 2880 кДж/моль

У позвоночных O​
2 диффундирует через мембраны в легких и в эритроциты . Гемоглобин связывает O
2, меняя цвет с синевато-красного на ярко-красный [42] ( CO
2высвобождается из другой части гемоглобина через эффект Бора ). Другие животные используют гемоцианин ( моллюски и некоторые членистоногие ) или гемэритрин ( пауки и омары ). [69] Литр крови может растворить 200 см 3 O
2. [69]

До открытия анаэробных метазоа [80] считалось , что кислород необходим для всех сложных форм жизни. [81]

Активные формы кислорода , такие как супероксид -ион ( O−
2) и перекись водорода ( H
2О
2), являются реактивными побочными продуктами использования кислорода в организмах. [69] Части иммунной системы высших организмов создают перекись, супероксид и синглетный кислород для уничтожения вторгающихся микробов. Активные формы кислорода также играют важную роль в сверхчувствительной реакции растений на атаку патогенов. [79] Кислород повреждает облигатно анаэробные организмы , которые были доминирующей формой ранней жизни на Земле до O
2начали накапливаться в атмосфере около 2,5 миллиардов лет назад во время Великого события оксигенации , примерно через миллиард лет после первого появления этих организмов. [82] [83]

Взрослый человек в состоянии покоя вдыхает от 1,8 до 2,4 грамма кислорода в минуту. [84] Это составляет более 6 миллиардов тонн кислорода, вдыхаемого человечеством в год. [г]

Живые организмы

Парциальное давление свободного кислорода в организме живого позвоночного организма является самым высоким в дыхательной системе и уменьшается вдоль любой артериальной системы , периферических тканей и венозной системы соответственно. Парциальное давление - это давление, которое имел бы кислород, если бы он один занимал объем. [87]

Накопление в атмосфере

График, показывающий изменение давления кислорода на Земле со временем; давление увеличивается от нуля до 0,2 атмосфер.
О
2накопление в атмосфере Земли: 1) нет O
2произведено; 2) О
2производится, но поглощается океанами и морскими донных породами; 3) O
2начинает выделяться из океанов, но поглощается поверхностью суши и образует озоновый слой; 4–5) O
2раковины заполняются и газ накапливается

Свободный кислородный газ почти не существовал в атмосфере Земли до того, как появились фотосинтетические археи и бактерии , вероятно, около 3,5 млрд лет назад. Свободный кислород впервые появился в значительных количествах в палеопротерозойскую эру (между 3,0 и 2,3 млрд лет назад). [88] Даже если в океанах было много растворенного железа , когда оксигенный фотосинтез становился все более распространенным, похоже, что полосчатые железные образования были созданы аноксиеновыми или микроаэрофильными железоокисляющими бактериями, которые доминировали в более глубоких областях фотической зоны , в то время как производящие кислород цианобактерии покрывали мелководье. [89] Свободный кислород начал выделяться из океанов 3–2,7 млрд лет назад, достигнув 10% от своего нынешнего уровня около 1,7 млрд лет назад. [88] [90]

Наличие большого количества растворенного и свободного кислорода в океанах и атмосфере могло привести к вымиранию большинства существующих анаэробных организмов во время Великого события оксигенации ( кислородной катастрофы ) около 2,4 млрд лет назад. Клеточное дыхание с использованием O
2позволяет аэробным организмам производить гораздо больше АТФ , чем анаэробным организмам. [91] 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 от 15% до 30% по объему. [92] К концу каменноугольного периода (около 300 миллионов лет назад) атмосферный O
2уровни достигли максимума в 35% по объему, [92] что могло способствовать большим размерам насекомых и земноводных в это время. [93]

Изменения в концентрации кислорода в атмосфере сформировали климат прошлого. Когда уровень кислорода снижался, плотность атмосферы падала, что в свою очередь увеличивало поверхностное испарение, вызывая увеличение осадков и более высокие температуры. [94]

При нынешней скорости фотосинтеза потребуется около 2000 лет, чтобы восстановить весь запас O
2в нынешней атмосфере. [95]

Предполагается, что кислорода на Земле хватит примерно на один миллиард лет. [96] [97]

Внеземной свободный кислород

В области астробиологии и в поиске внеземной жизни кислород является сильной биосигнатурой . Тем не менее, это может быть не определенная биосигнатура, возможно, он производится абиотически на небесных телах с процессами и условиями (такими как своеобразная гидросфера ), которые допускают свободный кислород, [98] [99] [100] как в случае с тонкими кислородными атмосферами Европы и Ганимеда . [101]

Промышленное производство

Рисунок трех вертикальных труб, соединенных внизу и заполненных кислородом (левая труба), водой (средняя) и водородом (справа). Анодные и катодные электроды вставлены в левую и правую трубы и подключены снаружи к батарее.
Электролизный аппарат Гофмана, используемый для электролиза воды.

Сто миллионов тонн O
2ежегодно извлекаются из воздуха для промышленного использования двумя основными методами. [19] Наиболее распространенным методом является фракционная перегонка сжиженного воздуха с N
2 перегонка в виде пара, в то время как O
2остается в виде жидкости. [19]

Другой основной метод получения O
2пропускание потока чистого, сухого воздуха через один слой из пары идентичных цеолитовых молекулярных сит, которые поглощают азот и вырабатывают поток газа, который на 90–93 % состоит из O
2. [19] Одновременно с этим, азотный газ высвобождается из другого насыщенного азотом слоя цеолита, за счет снижения рабочего давления камеры и отвода части кислородного газа из слоя производителя через него в обратном направлении потока. После установленного времени цикла работа двух слоев меняется, тем самым обеспечивая непрерывную подачу газообразного кислорода, прокачиваемого через трубопровод. Это известно как адсорбция с колебанием давления . Кислородный газ все чаще получают с помощью этих некриогенных технологий (см. также связанную с этим адсорбцию с колебанием вакуума ). [102]

Кислородный газ также может быть получен путем электролиза воды в молекулярный кислород и водород. Необходимо использовать постоянный ток: 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 . Химические катализаторы также могут использоваться, 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 на коммерческих авиалайнерах в случае аварийной разгерметизации. Другой метод разделения воздуха заключается в том, чтобы заставить воздух растворяться через керамические мембраны на основе диоксида циркония либо под высоким давлением, либо под действием электрического тока, чтобы получить почти чистый O
2газ. [72]

Хранилище

Баллоны со сжатым кислородом и МАРР -газом с регуляторами

Методы хранения кислорода включают в себя баллоны с кислородом высокого давления , криогенику и химические соединения. По соображениям экономии кислород часто перевозят оптом в виде жидкости в специально изолированных цистернах, поскольку один литр сжиженного кислорода эквивалентен 840 литрам газообразного кислорода при атмосферном давлении и 20 °C (68 °F). [19] Такие цистерны используются для заправки контейнеров для хранения жидкого кислорода, которые стоят снаружи больниц и других учреждений, которым требуются большие объемы чистого газообразного кислорода. Жидкий кислород пропускается через теплообменники , которые преобразуют криогенную жидкость в газ перед тем, как он попадет в здание. Кислород также хранится и перевозится в меньших баллонах, содержащих сжатый газ; форма, которая полезна в некоторых портативных медицинских применениях и кислородно-топливной сварке и резке . [19]

Приложения

Медицинский

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

Поглощение O
2из воздуха является основной целью дыхания , поэтому кислородная добавка используется в медицине . Лечение не только повышает уровень кислорода в крови пациента, но и имеет вторичный эффект снижения сопротивления кровотоку во многих типах больных легких, облегчая нагрузку на сердце. Кислородная терапия используется для лечения эмфиземы , пневмонии , некоторых заболеваний сердца ( застойной сердечной недостаточности ), некоторых заболеваний, вызывающих повышенное давление в легочной артерии , и любых заболеваний , которые ухудшают способность организма поглощать и использовать газообразный кислород. [103]

Методы лечения достаточно гибкие, чтобы их 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 заменили в основном кислородными масками или носовыми канюлями . [104]

Гипербарическая (высокого давления) медицина использует специальные кислородные камеры для повышения парциального давления O
2вокруг пациента и, при необходимости, медицинского персонала. [105] Отравление угарным газом , газовая гангрена и декомпрессионная болезнь («изгибы») иногда лечатся с помощью этой терапии. [106] Повышенное содержание O
2Концентрация в легких помогает вытеснять окись углерода из гемовой группы гемоглобина . [107] [108] Кислородный газ ядовит для анаэробных бактерий , вызывающих газовую гангрену, поэтому увеличение его парциального давления помогает убить их. [109] [110] Декомпрессионная болезнь возникает у дайверов, которые слишком быстро декомпрессируются после погружения, в результате чего в крови образуются пузырьки инертного газа, в основном азота и гелия. Увеличение давления O
2как можно скорее помогает повторно растворить пузырьки обратно в кровь, чтобы эти избыточные газы могли быть выдохнуты естественным путем через легкие. [103] [111] [112] Нормобарическое введение кислорода в максимально возможной концентрации часто используется в качестве первой помощи при любых травмах, полученных при дайвинге, которые могут включать образование пузырьков инертного газа в тканях. Существует эпидемиологическая поддержка его использования из статистического исследования случаев, зарегистрированных в долгосрочной базе данных. [113] [114] [115]

Жизнеобеспечение и рекреационное использование

Низкое давление чистого O
2используется в космических скафандрах .

Применение O
2как дыхательный газ низкого давления в современных космических скафандрах , которые окружают тело своего пассажира дыхательным газом. Эти устройства используют почти чистый кислород при давлении около 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 поддержания гибкости костюма. [116] [117]

Водолазы , работающие под водой с аквалангом и на поверхности , а также подводные лодки также полагаются на искусственно подаваемый 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, подходящей для рабочей глубины. Чистый или почти чистый O
2использование при погружениях при давлении выше атмосферного обычно ограничивается ребризерами или декомпрессией на относительно небольших глубинах (~6 метров глубины или меньше), [118] [119] или лечением в барокамерах при давлении до 2,8 бар, где острое отравление кислородом можно контролировать без риска утопления. Более глубокое погружение требует значительного разбавления O
2с другими газами, такими как азот или гелий, для предотвращения кислородной токсичности . [118]

Люди, которые поднимаются в горы или летают на негерметичных самолетах с фиксированным крылом, иногда испытывают дополнительную потребность в кислороде.
2[i] Герметичные коммерческие самолеты имеют аварийный запас O
2автоматически подается пассажирам в случае разгерметизации салона. Внезапная потеря давления в салоне активирует химические генераторы кислорода над каждым сиденьем, заставляя кислородные маски падать. Натягивание масок «для запуска потока кислорода», как предписывают инструкции по безопасности в салоне, заставляет железные опилки попадать в хлорат натрия внутри баллона. [72] Затем в результате экзотермической реакции образуется постоянный поток газообразного кислорода .

Кислород, как мягкий эйфорик , имеет историю рекреационного использования в кислородных барах и на спортивных мероприятиях . Кислородные бары — это заведения, которые появились в Соединенных Штатах в конце 1990-х годов и предлагают более высокий, чем обычно, уровень кислорода.
2воздействие за минимальную плату. [120] Профессиональные спортсмены, особенно в американском футболе , иногда выходят за пределы поля между играми, чтобы надеть кислородные маски для повышения производительности. Фармакологический эффект сомнителен; эффект плацебо является более вероятным объяснением. [120] Доступные исследования подтверждают повышение производительности от обогащенных кислородом смесей, только если он вдыхается во время аэробных упражнений . [121]

Другие рекреационные применения, не связанные с дыханием, включают пиротехнические применения, такие как пятисекундное зажигание грилей для барбекю Джорджа Гобла . [122]

Промышленный

Пожилой рабочий в каске стоит боком к зрителю в промышленном цехе. Зал темный, но освещен желтыми светящимися брызгами расплавленного вещества.
Большинство коммерчески производимых O
2используется для плавки и/или обезуглероживания железа .

Выплавка железной руды в сталь потребляет 55% коммерчески производимого кислорода. [72] В этом процессе O
2впрыскивается через копье высокого давления в расплавленный чугун, который удаляет примеси серы и избыток углерода в виде соответствующих оксидов, SO
2и СО
2. Реакции экзотермические , поэтому температура повышается до 1700 ° C. [72]

Еще 25% коммерчески производимого кислорода используется в химической промышленности. [72] Этилен реагирует с O
2для создания этиленоксида , который, в свою очередь, преобразуется в этиленгликоль ; основной исходный материал, используемый для производства множества продуктов, включая антифриз и полиэфирные полимеры (предшественники многих пластмасс и тканей ). [72]

Большая часть оставшихся 20% коммерчески производимого кислорода используется в медицинских целях, резке и сварке металлов , в качестве окислителя в ракетном топливе и при очистке воды . [72] Кислород используется при ацетилено-кислородной 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. [123]

Соединения

Вода течет из бутылки в стакан.
Вода ( Н
2O ) — наиболее известное соединение кислорода.

Степень окисления кислорода равна −2 почти во всех известных соединениях кислорода. Степень окисления −1 встречается в нескольких соединениях, таких как пероксиды . [124] Соединения, содержащие кислород в других степенях окисления, встречаются очень редко: −1/2 ( супероксиды ), −1/3 ( озониды ), 0 ( элементарная , фторноватистая кислота ), +1/2 ( диоксигенил ), +1 ( диоксидифторид ) и +2 ( дифторид кислорода ). [125]

Оксиды и другие неорганические соединения

Вода ( Н
2O ) — оксид водорода и наиболее известное соединение кислорода. Атомы водорода ковалентно связаны с кислородом в молекуле воды, но также имеют дополнительное притяжение (около 23,3 кДж/моль на атом водорода) к соседнему атому кислорода в отдельной молекуле. [126] Эти водородные связи между молекулами воды удерживают их примерно на 15% ближе, чем можно было бы ожидать в простой жидкости только с силами Ван-дер-Ваальса . [127] [j]

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 , окисляются в присутствии воздуха и покрываются тонкой пленкой оксида, которая пассивирует металл и замедляет дальнейшую коррозию . Многие оксиды переходных металлов являются нестехиометрическими соединениями , с немного меньшим содержанием металла, чем показывает химическая формула . Например, минерал FeO ( вюстит ) записывается как , где x обычно составляет около 0,05. [128]

Кислород присутствует в атмосфере в следовых количествах в виде углекислого газа ( CO
2). Породы земной коры в значительной степени состоят из оксидов кремния ( кремнезема SiO
2, как в граните и кварце ), алюминий ( оксид алюминия Al
2О
3, в бокситах 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 кора, в основном состоит из силикатов магния и железа.

Водорастворимые силикаты в форме Na
4SiO
4, На
2SiO
3, и На
2Си
2О
5используются как моющие средства и клеи . [129]

Кислород также действует как лиганд для переходных металлов, образуя комплексы переходных металлов-дикислородов , которые содержат металл- O
2. Этот класс соединений включает гемовые белки гемоглобин и миоглобин . [130] Экзотическая и необычная реакция происходит с PtF6, который окисляет кислород, давая O 2 + PtF 6 − , диоксигенил гексафтороплатинат . [131]

Органические соединения

Шаровидная структура молекулы. Ее остов представляет собой зигзагообразную цепь из трех атомов углерода, соединенных в центре с атомом кислорода и на конце с 6 атомами водорода.
Ацетон является важным сырьем в химической промышленности.
  Кислород
  Углерод
  Водород

Среди наиболее важных классов органических соединений, содержащих кислород, находятся (где «R» — органическая группа): спирты (R-OH); эфиры (ROR); кетоны (R-CO-R); альдегиды (R-CO-H); карбоновые кислоты (R-COOH); сложные эфиры (R-COO-R); ангидриды кислот (R-CO-O-CO-R); и амиды ( R-CO-NR
2). Существует много важных органических растворителей , содержащих кислород, в том числе: ацетон , метанол , этанол , изопропанол , фуран , ТГФ , диэтиловый эфир , диоксан , этилацетат , ДМФА , ДМСО , уксусная кислота и муравьиная кислота . Ацетон ( (CH
3)
2CO ) и фенол ( C
6ЧАС
5OH ) используются в качестве исходных материалов в синтезе множества различных веществ. Другими важными органическими соединениями, содержащими кислород, являются: глицерин , формальдегид , глутаральдегид , лимонная кислота , уксусный ангидрид и ацетамид . Эпоксиды — это эфиры, в которых атом кислорода является частью кольца из трех атомов. Этот элемент также встречается почти во всех биомолекулах , которые важны для жизни (или генерируются ею).

Кислород спонтанно реагирует со многими органическими соединениями при комнатной температуре или ниже в процессе, называемом автоокислением . [132] Большинство органических соединений , содержащих кислород, не производятся путем прямого действия O
2. Органические соединения, важные в промышленности и торговле, которые производятся путем прямого окисления прекурсора, включают окись этилена и надуксусную кислоту . [129]

Безопасность и меры предосторожности

Стандарт NFPA 704 оценивает сжатый кислородный газ как неопасный для здоровья, негорючий и нереактивный, но окислитель. Охлажденный жидкий кислород (LOX) имеет рейтинг опасности для здоровья 3 (за повышенный риск гипероксии от конденсированных паров и за опасности, общие для криогенных жидкостей, такие как обморожение), а все остальные рейтинги такие же, как у сжатой газовой формы. [133]

Токсичность

Схема, показывающая мужской торс и перечень симптомов кислородного отравления: Глаза — потеря поля зрения, близорукость, образование катаракты, кровотечение, фиброз; Голова — судороги; Мышцы — подергивание; Дыхательная система — прерывистое дыхание, раздражение, кашель, боль, одышка, трахеобронхит, острый респираторный дистресс-синдром.
Основные симптомы кислородной интоксикации [134]

Кислородный газ ( O
2) может быть токсичным при повышенном парциальном давлении , что приводит к судорогам и другим проблемам со здоровьем. [118] [k] [135] Кислородная токсичность обычно начинает проявляться при парциальном давлении более 50 килопаскалей (  кПа), что соответствует примерно 50% кислородному составу при стандартном давлении или в 2,5 раза больше нормального давления на уровне 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 всего из 30–50% O
2по объему (около 30 кПа при стандартном давлении). [12]

Одно время недоношенных детей помещали в инкубаторы, содержащие O
2-обогащенный воздух, но эта практика была прекращена после того, как некоторые младенцы ослепли из-за слишком высокого содержания кислорода. [12]

Дышу чистотой О
2в космических приложениях, таких как некоторые современные скафандры или ранние космические корабли, такие как Аполлон , не вызывает повреждений из-за низкого общего давления. [116] [136] В случае скафандров O
2Парциальное давление в дыхательном газе обычно составляет около 30 кПа (в 1,4 раза больше нормы), а результирующее O
2парциальное давление в артериальной крови астронавта лишь незначительно превышает нормальное давление O на уровне моря
2парциальное давление. [137]

Токсичность кислорода для легких и центральной нервной системы может также возникнуть при глубоком подводном плавании и погружении с подачей кислорода на поверхность . [12] [118] Длительное вдыхание воздушной смеси с O
2Парциальное давление более 60 кПа может в конечном итоге привести к постоянному легочному фиброзу . [138] Воздействие O
2Парциальное давление более 160 кПа (около 1,6 атм) может привести к судорогам (обычно фатальным для водолазов). Острое отравление кислородом (вызывающее судороги, его наиболее опасный эффект для водолазов) может возникнуть при вдыхании воздушной смеси с 21% O
2на глубине 66 м (217 футов) и более; то же самое может произойти при дыхании 100% O
2всего лишь на 6 м (20 футов). [138] [139] [140] [141]

Возгорание и другие опасности

Внутренняя часть небольшого космического корабля, обугленная и, по-видимому, разрушенная.
Интерьер командного модуля Apollo 1. Чистый O
2при давлении выше нормы и искре произошел пожар и гибель экипажа «Аполлона-1» .

Высококонцентрированные источники кислорода способствуют быстрому горению. Опасность пожара и взрыва возникает, когда концентрированные окислители и топливо находятся в непосредственной близости; для начала горения необходимо событие воспламенения, например, тепло или искра. [35] Кислород является окислителем, а не топливом.

Концентрированный O
2позволит горению протекать быстро и энергично. [35] Стальные трубы и резервуары для хранения, используемые для хранения и передачи как газообразного, так и жидкого кислорода, будут действовать как топливо; и поэтому проектирование и производство O
2системы требуют специальной подготовки, чтобы гарантировать, что источники возгорания сведены к минимуму. [35] Пожар, который убил экипаж Аполлона-1 во время испытаний на стартовой площадке, распространился так быстро, потому что капсула была под давлением чистого O
2но при давлении, немного превышающем атмосферное, а не при давлении в 1 ⁄ 3 от нормального, которое использовалось бы в миссии. [l] [143]

Пролитый жидкий кислород, если он проникнет в органические вещества, такие как древесина , нефтехимические продукты и асфальт, может привести к непредсказуемой детонации этих материалов при последующем механическом ударе. [35]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Эти результаты в основном игнорировались до 1860 года. Частично это отклонение было обусловлено убеждением, что атомы одного элемента не будут иметь химического сродства к атомам того же элемента, а частично — очевидными исключениями из закона Авогадро, которые были объяснены лишь позднее с точки зрения диссоциации молекул.
  2. ^ Орбиталь — это понятие из квантовой механики , моделирующее электрон как волнообразную частицу , имеющую пространственное распределение вокруг атома или молекулы.
  3. ^ Парамагнетизм кислорода может быть использован аналитически в парамагнитных газоанализаторах кислорода, которые определяют чистоту газообразного кислорода. ( «Фирменная литература по анализаторам кислорода (триплет)». Servomex. Архивировано из оригинала 8 марта 2008 г. Получено 15 декабря 2007 г.)
  4. ^ Приведенные значения относятся к высотам до 80 км (50 миль) над поверхностью.
  5. ^ Тилакоидные мембраны являются частью хлоропластов в водорослях и растениях, в то время как они просто являются одной из многих мембранных структур в цианобактериях. Фактически, считается, что хлоропласты произошли от цианобактерий , которые когда-то были симбиотическими партнерами с предками растений и водорослей.
  6. ^ Окисление воды катализируется ферментным комплексом, содержащим марганец, известным как комплекс выделения кислорода (OEC) или комплекс расщепления воды, который связан с люменальной стороной тилакоидных мембран. Марганец является важным кофактором , а для протекания реакции также требуются кальций и хлорид . (Raven 2005)
  7. ^ (1,8 грамм/мин/человек)×(60 мин/ч)×(24 ч/день)×(365 дней/год)×(6,6 млрд человек)/1 000 000 г/т=6,24 млрд тонн
  8. ^ abcd Выведено из значений мм рт. ст. с использованием 0,133322 кПа/мм рт. ст.
  9. ^ Причина в том, что увеличение доли кислорода в дыхательной смеси при низком давлении приводит к увеличению вдыхаемого O
    2    парциальное давление ближе к таковому 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 чистую силу притяжения.
  11. ^ Так как О
    2    парциальное давление - это доля O
    2    раз превышает общее давление, повышенные парциальные давления могут возникать либо из-за высокого O
    2    фракция в дыхательной смеси или из-за высокого давления дыхательной смеси, или комбинации того и другого.
  12. ^ Ни один источник возгорания не был окончательно идентифицирован, хотя некоторые доказательства указывают на дугу от электрической искры. [142]

Ссылки

  1. ^ "Стандартные атомные веса: кислород". CIAAW . 2009.
  2. ^ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (4 мая 2022 г.). "Стандартные атомные веса элементов 2021 г. (Технический отчет ИЮПАК)". Чистая и прикладная химия . doi :10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
  3. ^ Арбластер, Джон В. (2018). Избранные значения кристаллографических свойств элементов . Materials Park, Огайо: ASM International. ISBN 978-1-62708-155-9.
  4. ^ Уист, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  5. ^ Аткинс, П.; Джонс, Л.; Лаверман, Л. (2016). Химические принципы , 7-е издание. Freeman. ISBN 978-1-4641-8395-9 
  6. ^ Холл, Джон (2011). Учебник медицинской физиологии Гайтона и Холла (12-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Saunders/Elsevier. стр. 5. ISBN 978-1-4160-4574-8.
  7. ^ Покок, Джиллиан; Ричардс, Кристофер Д. (2006). Физиология человека: основы медицины (3-е изд.). Оксфорд: Oxford University Press. стр. 311. ISBN 978-0-19-856878-0.
  8. ^ Джастров, Джозеф (1936). История человеческой ошибки. Ayer Publishing. стр. 171. ISBN 978-0-8369-0568-7. Архивировано из оригинала 1 октября 2021 г. . Получено 23 августа 2020 г. .
  9. ^ abcde Cook & Lauer 1968, стр. 499.
  10. ^ abc Чисхолм, Хью , изд. (1911). «Мэйоу, Джон»  . Британская энциклопедия . Том. 17 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. стр. 938–39.
  11. ^ ab "John Mayow". Мир химии . Thomson Gale. 2005. ISBN 978-0-669-32727-4. Архивировано из оригинала 17 апреля 2020 г. . Получено 16 декабря 2007 г. .
  12. ^ abcdef Эмсли 2001, стр. 299
  13. ^ Best, Nicholas W. (2015). «Размышления Лавуазье о флогистоне» I: против теории флогистона». Основы химии . 17 (2): 137–51. doi :10.1007/s10698-015-9220-5. S2CID  170422925.
  14. ^ Моррис, Ричард (2003). Последние колдуны: путь от алхимии к периодической таблице . Вашингтон, округ Колумбия: Joseph Henry Press. ISBN 978-0-309-08905-0.
  15. ^ ab Marples, Frater James A. «Michael Sendivogius, Rosicrucian, and Father of Studies of Oxygen» (PDF) . Societas Rosicruciana in Civitatibus Foederatis, Nebraska College. стр. 3–4. Архивировано (PDF) из оригинала 8 мая 2020 г. . Получено 25 мая 2018 г. .
  16. ^ 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.
  17. ^ "Oxygen". RSC.org. Архивировано из оригинала 28 января 2017 г. Получено 12 декабря 2016 г.
  18. ^ abcdefghi Кук и Лауэр 1968, стр. 500
  19. ^ abcdefgh Эмсли 2001, стр. 300
  20. ^ Пристли, Джозеф (1775). «Отчет о дальнейших открытиях в воздухе». Philosophical Transactions . 65 : 384–94. doi : 10.1098/rstl.1775.0039 .
  21. ^ abc Parks, GD; Mellor, JW (1939). Современная неорганическая химия Меллора (6-е изд.). Лондон: Longmans, Green and Co.
  22. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 793. ISBN 978-0-08-037941-8.
  23. ^ DeTurck, Dennis; Gladney, Larry; Pietrovito, Anthony (1997). «Do We Take Atoms for Presented?». Интерактивный учебник PFP96. Университет Пенсильвании. Архивировано из оригинала 17 января 2008 г. Получено 28 января 2008 г.
  24. ^ Роско, Генри Энфилд; Шорлеммер, Карл (1883). Трактат по химии . D. Appleton and Co. стр. 38.
  25. ^ ab Daintith, John (1994). Биографическая энциклопедия ученых . CRC Press. стр. 707. ISBN 978-0-7503-0287-6.
  26. ^ Papanelopoulou, Faidra (2013). «Луи Поль Кайете: сжижение кислорода и возникновение низкотемпературных исследований». Заметки и записи Лондонского королевского общества . 67 (4): 355–73. doi :10.1098/rsnr.2013.0047. PMC 3826198 . 
  27. ^ ab Emsley 2001, стр. 303
  28. ^ abc "Oxygen". Как производятся продукты . The Gale Group, Inc. 2002. Архивировано из оригинала 3 апреля 2019 г. Получено 16 декабря 2007 г.
  29. ^ "Goddard-1926". NASA. Архивировано из оригинала 8 ноября 2007 г. Получено 18 ноября 2007 г.
  30. ^ Флеккер, Ориэль Джойс (1924). Школьная химия. Библиотеки Массачусетского технологического института. Оксфорд, Clarendon press. С. 30.
  31. ^ Институт Скриппса. «Исследования атмосферного кислорода». Архивировано из оригинала 25 июля 2017 г. Получено 8 октября 2011 г.
  32. ^ ab Jack Barrett, 2002, "Atomic Structure and Periodicity", (Basic concepts in chemistry, Vol. 9 of Tutorial chemistry texts), Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry, p. 153, ISBN 0854046577. См. Google Books. Архивировано 30 мая 2020 г. на Wayback Machine, доступ получен 31 января 2015 г. 
  33. ^ "Факты о кислороде". Science Kids. 6 февраля 2015 г. Архивировано из оригинала 7 мая 2020 г. Получено 14 ноября 2015 г.
  34. ^ Якубовски, Генри. "Глава 8: Окисление-фосфорилирование, химия дикислорода". Biochemistry Online . Университет Сент-Джонс. Архивировано из оригинала 5 октября 2018 г. Получено 28 января 2008 г.
  35. ^ abcde Werley, Barry L., ред. (1991). ASTM Technical Professional training . Пожароопасность в кислородных системах . Филадельфия: ASTM International Subcommittee G-4.05.
  36. ^ "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 г. Получено 15 декабря 2007 г.
  37. ^ Кригер-Лискай, Аня (13 октября 2004 г.). «Производство синглетного кислорода при фотосинтезе». Журнал экспериментальной ботаники . 56 (411): 337–346. doi : 10.1093/jxb/erh237 . PMID  15310815.
  38. ^ Харрисон, Рой М. (1990). Загрязнение: причины, последствия и контроль (2-е изд.). Кембридж: Королевское химическое общество . ISBN 978-0-85186-283-5.
  39. ^ Вентворт, Пол; МакДанн, Дж. Э.; Вентворт, А. Д.; Такеучи, К.; Ниева, Дж.; Джонс, Т.; Баутиста, К.; Руеди, Дж. М.; Гутьеррес, А.; Джанда, К. Д.; Бабиор, Б. М.; Эшенмозер, А.; Лернер, РА (13 декабря 2002 г.). «Доказательства образования озона, катализируемого антителами, при уничтожении бактерий и воспалении». Science . 298 (5601): 2195–2219. Bibcode :2002Sci...298.2195W. doi : 10.1126/science.1077642 . PMID  12434011. S2CID  36537588.
  40. ^ Хираяма, Осаму; Накамура, Киоко; Хамада, Сиоко; Кобаяси, Йоко (1994). «Способность природных каротиноидов тушить синглетный кислород». Липиды . 29 (2): 149–150. doi :10.1007/BF02537155. PMID  8152349. S2CID  3965039.
  41. ^ Чие, Чунг. «Длины связей и энергии». Университет Ватерлоо. Архивировано из оригинала 14 декабря 2007 г. Получено 16 декабря 2007 г.
  42. ^ abc Stwertka, Albert (1998). Guide to the Elements (Revised ed.). Oxford University Press. стр. 48–49. ISBN 978-0-19-508083-4.
  43. ^ "Атомная кислородная эрозия". Архивировано из оригинала 13 июня 2007 г. Получено 8 августа 2009 г.
  44. ^ 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.
  45. ^ ab Ball, Phillip (16 сентября 2001 г.). «Обнаружена новая форма кислорода». Nature News . Архивировано из оригинала 21 октября 2013 г. Получено 9 января 2008 г.
  46. ^ Ландегаард, Ларс Ф.; Век, Гуннар; Макмахон, Малкольм И.; Дегренье, Серж; и др. (2006). «Наблюдение за O
    8    молекулярная решетка в фазе твердого кислорода». Nature . 443 (7108): 201–04. Bibcode :2006Natur.443..201L. doi :10.1038/nature05174. PMID  16971946. S2CID  4384225.
  47. ^ Desgreniers, S.; Vohra, YK; Ruoff, AL (1990). «Оптический отклик очень плотного твердого кислорода на 132 ГПа». J. Phys. Chem . 94 (3): 1117–22. doi :10.1021/j100366a020.
  48. ^ Симидзу, К.; Сухара, К.; Икумо, М.; Еремец, Мичиган ; и др. (1998). «Сверхпроводимость в кислороде». Природа . 393 (6687): 767–69. Бибкод : 1998Natur.393..767S. дои : 10.1038/31656. S2CID  205001394.
  49. ^ "Растворимость воздуха в воде". The Engineering Toolbox. Архивировано из оригинала 4 апреля 2019 г. Получено 21 декабря 2007 г.
  50. ^ Эванс, Дэвид Хадсон; Клейборн, Джеймс Б. (2005). Физиология рыб (3-е изд.). CRC Press. стр. 88. ISBN 978-0-8493-2022-4.
  51. ^ Лид, Дэвид Р. (2003). "Раздел 4, Свойства элементов и неорганических соединений; Плавление, кипение и критические температуры элементов". CRC Handbook of Chemistry and Physics (84-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press . ISBN 978-0-8493-0595-5.
  52. ^ "Обзор криогенного разделения воздуха и систем сжижения". Universal Industrial Gases, Inc. Архивировано из оригинала 21 октября 2018 г. Получено 15 декабря 2007 г.
  53. ^ ab "Liquid Oxygen Material Safety Data Sheet" (PDF) . Matheson Tri Gas. Архивировано из оригинала (PDF) 27 февраля 2008 г. . Получено 15 декабря 2007 г. .
  54. ^ Крупение, Пол Х. (1972). «Спектр молекулярного кислорода». Журнал справочных физических и химических данных . 1 (2): 423–534. Bibcode : 1972JPCRD...1..423K. doi : 10.1063/1.3253101. S2CID  96242703.
  55. ^ 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 г. . Получено 2 июля 2015 г. .
  56. ^ Кернс, Дэвид Р. (1971). «Физические и химические свойства синглетного молекулярного кислорода». Chemical Reviews . 71 (4): 395–427. doi :10.1021/cr60272a004.
  57. ^ Холман, Джек П. (2002). Теплопередача (9-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies, Inc. стр. 600–606. ISBN 9780072406559. OCLC  46959719.
  58. ^ Incropera 1 Dewitt 2 Bergman 3 Lavigne 4, Frank P. 1 David P. 2 Theodore L. 3 Adrienne S. 4 (2007). Основы тепло- и массопереноса (6-е изд.). Hoboken, NJ: John Wiley and Sons, Inc. стр. 941–950. ISBN 9780471457282. OCLC  62532755.{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  59. ^ abcd "Нуклиды кислорода / Изотопы". EnvironmentalChemistry.com. Архивировано из оригинала 12 июля 2012 г. Получено 17 декабря 2007 г.
  60. ^ abc Meyer, BS (19–21 сентября 2005 г.). Nucleosynthesis and Galactic Chemical Evolution of the Isotopes of Oxygen (PDF) . Workgroup on Oxygen in the Earlyest Solar System. Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute . Gatlinburg, Tennessee. 9022. Архивировано (PDF) из оригинала 29 декабря 2010 г. . Получено 22 января 2007 г. .
  61. ^ Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
  62. ^ Старр, Мишель (30 августа 2023 г.). «Ученые наблюдали невиданную ранее форму кислорода». ScienceAlert . Получено 30 августа 2023 г.
  63. ^ "NUDAT 13O". Архивировано из оригинала 9 июня 2022 г. Получено 6 июля 2009 г.
  64. ^ "NUDAT 14O". Архивировано из оригинала 7 июня 2022 г. Получено 6 июля 2009 г.
  65. ^ "NUDAT 15O". Архивировано из оригинала 7 июня 2022 г. Получено 6 июля 2009 г.
  66. ^ Кросвелл, Кен (1996). Алхимия небес. Ведущий. ISBN 978-0-385-47214-2. Архивировано из оригинала 13 мая 2011 г. . Получено 2 декабря 2011 г. .
  67. ^ Эмсли 2001, стр. 297
  68. ^ "Кислород". Национальная лаборатория Лос-Аламоса. Архивировано из оригинала 26 октября 2007 г. Получено 16 декабря 2007 г.
  69. ^ abcd Эмсли 2001, стр. 298
  70. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . стр. 602. ISBN 978-0-08-037941-8.
  71. ↑ Из книги «Химия и плодородие морских вод» Х. У. Харви, 1955 г., со ссылкой на К. Дж. Дж. Фокса, «О коэффициентах поглощения атмосферных газов в морской воде», Publ. Circ. Cons. Explor. Mer, № 41, 1907 г. Харви отмечает, что согласно более поздним статьям в Nature , значения кажутся примерно на 3% завышенными.
  72. ^ abcdefgh Эмсли 2001, стр. 301
  73. ^ ab Emsley 2001, стр. 304
  74. ↑ Hand, Eric (13 марта 2008 г.). «Первое дыхание Солнечной системы». Nature . 452 (7185): 259. Bibcode :2008Natur.452..259H. doi : 10.1038/452259a . PMID  18354437. S2CID  789382.
  75. ^ Miller, JR; Berger, M.; Alonso, L.; Cerovic, Z.; et al. (2003). Прогресс в разработке интегрированной модели флуоресценции полога . Симпозиум по геонаукам и дистанционному зондированию, 2003. IGARSS '03. Труды. 2003 IEEE International . Том 1. стр. 601–603. CiteSeerX 10.1.1.473.9500 . doi :10.1109/IGARSS.2003.1293855. ISBN  0-7803-7929-2.
  76. ^ Феникал, Уильям (сентябрь 1983 г.). «Морские растения: уникальный и неизведанный ресурс». Растения: потенциал для извлечения белка, лекарств и других полезных химикатов (материалы семинара) . DianePublishing. стр. 147. ISBN 978-1-4289-2397-3. Архивировано из оригинала 25 марта 2015 г. . Получено 23 августа 2020 г. .
  77. ^ Уокер, Дж. К. Г. (1980). Круговорот кислорода в природной среде и биогеохимические циклы . Берлин: Springer-Verlag.
  78. ^ Браун, Теодор Л.; ЛеМэй, Берслен (2003). Химия: Центральная наука . Prentice Hall/Pearson Education. стр. 958. ISBN 978-0-13-048450-5.
  79. ^ ab Raven 2005, 115–27
  80. ^ Дановаро Р.; Делланно А.; Пушедду А.; Гамби К.; и др. (апрель 2010 г.). «Первые метазоа, живущие в постоянно бескислородных условиях». BMC Biology . 8 (1): 30. doi : 10.1186/1741-7007-8-30 . PMC 2907586 . PMID  20370908. 
  81. ^ Уорд, Питер Д.; Браунли, Дональд (2000). Редкая Земля: Почему сложная жизнь необычна во Вселенной . Copernicus Books (Springer Verlag). стр. 217. ISBN 978-0-387-98701-9.
  82. ^ "Исследования НАСА указывают на наличие кислорода на Земле 2,5 миллиарда лет назад" (пресс-релиз). НАСА . 27 сентября 2007 г. Архивировано из оригинала 13 марта 2008 г. Получено 13 марта 2008 г.
  83. ^ Циммер, Карл (3 октября 2013 г.). «Кислород Земли: тайна, которую легко принять за данность». The New York Times . Архивировано из оригинала 16 мая 2020 г. Получено 3 октября 2013 г.
  84. ^ "Ограничитель потока для измерения респираторных параметров". Архивировано из оригинала 8 мая 2020 г. Получено 4 августа 2019 г.
  85. ^ Таблица нормальных значений ab Архивировано 25 декабря 2011 г. в Wayback Machine из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета в Далласе. Используется в интерактивном приложении к патологической основе заболевания.
  86. ^ ab Отдел медицинского образования Brookside Associates--> ABG (газы артериальной крови) Архивировано 12 августа 2017 г. на Wayback Machine Получено 6 декабря 2009 г.
  87. ^ Чарльз Хенриксон (2005). Химия. Cliffs Notes. ISBN 978-0-7645-7419-1.
  88. ^ ab Crowe, SA; Døssing, LN; Beukes, NJ; Bau, M.; Kruger, SJ; Frei, R.; Canfield, DE (2013). «Атмосферная оксигенация три миллиарда лет назад». Nature . 501 (7468): 535–38. Bibcode :2013Natur.501..535C. doi :10.1038/nature12426. PMID  24067713. S2CID  4464710.
  89. ^ Железо в первобытных морях, ржавое бактериями Архивировано 11 марта 2020 г., в Wayback Machine , ScienceDaily, 23 апреля 2013 г.
  90. ^ Кэмпбелл, Нил А.; Рис, Джейн Б. (2005). Биология (7-е изд.). Сан-Франциско: Pearson – Benjamin Cummings. стр. 522–23. ISBN 978-0-8053-7171-0.
  91. ^ Фримен, Скотт (2005). Биологическая наука, 2-й. Верхняя Сэддл-Ривер, Нью-Джерси: Pearson – Prentice Hall. стр. 214, 586. ISBN 978-0-13-140941-5.
  92. ^ ab Бернер, Роберт А. (1999). «Атмосферный кислород в течение фанерозоя». Труды Национальной академии наук США . 96 (20): 10955–57. Bibcode : 1999PNAS ...9610955B. doi : 10.1073/pnas.96.20.10955 . PMC 34224. PMID  10500106. 
  93. ^ Баттерфилд, Нью-Джерси (2009). «Кислород, животные и океаническая вентиляция: альтернативный взгляд». Геобиология . 7 (1): 1–7. Bibcode :2009Gbio....7....1B. doi :10.1111/j.1472-4669.2009.00188.x. PMID  19200141. S2CID  31074331.
  94. ^ Poulsen, Christopher J.; Tabor, Clay; White, Joseph D. (2015). «Долгосрочное воздействие на климат концентрацией кислорода в атмосфере». Science . 348 (6240): 1238–41. Bibcode :2015Sci...348.1238P. doi :10.1126/science.1260670. PMID  26068848. S2CID  206562386. Архивировано из оригинала 13 июля 2017 г. Получено 12 июня 2015 г.
  95. ^ Доул, Малкольм (1965). «Естественная история кислорода». Журнал общей физиологии . 49 (1): 5–27. doi : 10.1085/jgp.49.1.5. PMC 2195461. PMID  5859927. 
  96. ^ Одзаки, Казуми; Рейнхард, Кристофер Т. (9 марта 2021 г.). «Будущая продолжительность жизни насыщенной кислородом атмосферы Земли». Nature Geoscience . 14 (3): 138–142. arXiv : 2103.02694 . Bibcode : 2021NatGe..14..138O. doi : 10.1038/s41561-021-00693-5. S2CID  232083548 – через www.nature.com.
  97. ^ «Как долго на Земле сохранится атмосфера, богатая кислородом?». EurekAlert! .
  98. ↑ Пол Скотт Андерсон (3 января 2019 г.). «Кислород и жизнь: предостерегающая история». Архивировано из оригинала 22 января 2021 г. Получено 29 декабря 2020 г.
  99. ^ Luger R, Barnes R (февраль 2015 г.). «Экстремальная потеря воды и абиотическое накопление O2 на планетах в обитаемых зонах карликов класса М». Astrobiology . 15 (2): 119–43. arXiv : 1411.7412 . Bibcode :2015AsBio..15..119L. doi :10.1089/ast.2014.1231. PMC 4323125 . PMID  25629240. 
  100. ^ Wordsworth, Robin; Pierrehumbert, Raymond (1 апреля 2014 г.). "Абиотические атмосферы с преобладанием кислорода на планетах земной обитаемой зоны". The Astrophysical Journal . 785 (2): L20. arXiv : 1403.2713 . Bibcode :2014ApJ...785L..20W. doi :10.1088/2041-8205/785/2/L20. S2CID  17414970.
  101. ^ Холл, Д.Т.; Фельдман, П.Д.; и др. (1998). «Дальнеультрафиолетовое кислородное свечение Европы и Ганимеда». The Astrophysical Journal . 499 (1): 475–81. Bibcode : 1998ApJ...499..475H. doi : 10.1086/305604 .
  102. ^ "Некриогенные процессы разделения воздуха". UIG Inc. 2003. Архивировано из оригинала 3 октября 2018 г. Получено 16 декабря 2007 г.
  103. ^ ab Cook & Lauer 1968, стр. 510
  104. ^ Sim MA; Dean P; Kinsella J; Black R; et al. (2008). «Производительность устройств доставки кислорода при имитации дыхательного паттерна дыхательной недостаточности». Anaesthesia . 63 (9): 938–40. doi : 10.1111/j.1365-2044.2008.05536.x . PMID  18540928. S2CID  205248111.
  105. ^ Stephenson RN; Mackenzie I; Watt SJ; Ross JA (1996). «Измерение концентрации кислорода в системах доставки, используемых для гипербарической оксигенотерапии». Undersea Hyperb Med . 23 (3): 185–88. PMID  8931286. Архивировано из оригинала 11 августа 2011 г. Получено 22 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  106. ^ Undersea and Hyperbaric Medical Society . "Показания к гипербарической оксигенотерапии". Архивировано из оригинала 12 сентября 2008 г. Получено 22 сентября 2008 г.
  107. ^ Undersea and Hyperbaric Medical Society. "Окись углерода". Архивировано из оригинала 25 июля 2008 г. Получено 22 сентября 2008 г.
  108. ^ Piantadosi CA (2004). «Отравление угарным газом». Undersea Hyperb Med . 31 (1): 167–77. PMID  15233173. Архивировано из оригинала 3 февраля 2011 г. Получено 22 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  109. ^ Hart GB; Strauss MB (1990). «Газовая гангрена – клостридиальный мионекроз: обзор». J. Hyperbaric Med . 5 (2): 125–44. Архивировано из оригинала 3 февраля 2011 г. Получено 22 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  110. ^ Zamboni WA; Riseman JA; Kucan JO (1990). «Лечение гангрены Фурнье и роль гипербарического кислорода». J. Hyperbaric Med . 5 (3): 177–86. Архивировано из оригинала 3 февраля 2011 г. Получено 22 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  111. ^ Undersea and Hyperbaric Medical Society. «Декомпрессионная болезнь или заболевание и артериальная газовая эмболия». Архивировано из оригинала 5 июля 2008 г. Получено 22 сентября 2008 г.
  112. ^ Acott, C. (1999). "Краткая история дайвинга и декомпрессионной болезни". Журнал Южно-Тихоокеанского общества подводной медицины . 29 (2). Архивировано из оригинала 5 сентября 2011 г. Получено 22 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  113. ^ Longphre, JM; Denoble, PJ; Moon, RE; Vann, RD; Freiberger, JJ (2007). «Первая помощь с нормобарическим кислородом для лечения травм, полученных при любительском дайвинге» (PDF) . Undersea & Hyperbaric Medicine . 34 (1): 43–49. PMID  17393938. S2CID  3236557. Архивировано из оригинала (PDF) 1 октября 2018 г. – через Rubicon Research Repository.
  114. ^ "Экстренный кислород при травмах во время подводного плавания". Divers Alert Network. Архивировано из оригинала 20 апреля 2020 г. Получено 1 октября 2018 г.
  115. ^ "Первая помощь с использованием кислорода при травмах во время подводного плавания". Divers Alert Network Europe. Архивировано из оригинала 10 июня 2020 г. Получено 1 октября 2018 г.
  116. ^ ab Morgenthaler GW; Fester DA; Cooley CG (1994). «Как оценка давления среды обитания, доли кислорода и конструкции скафандра для выхода в открытый космос для космических операций». Acta Astronautica . 32 (1): 39–49. Bibcode : 1994AcAau..32...39M. doi : 10.1016/0094-5765(94)90146-5. PMID  11541018.
  117. ^ Webb JT; Olson RM; Krutz RW; Dixon G; Barnicott PT (1989). «Переносимость человеком 100% кислорода при 9,5 фунтах на квадратный дюйм в течение пяти ежедневных имитированных 8-часовых экспозиций EVA». Aviat Space Environ Med . 60 (5): 415–21. doi :10.4271/881071. PMID  2730484.
  118. ^ abcd Acott, C. (1999). "Кислородная токсичность: краткая история кислорода при дайвинге". Журнал Южно-Тихоокеанского общества подводной медицины . 29 (3). Архивировано из оригинала 25 декабря 2010 г. Получено 21 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  119. ^ Longphre, JM; Denoble, PJ; Moon, RE; Vann, RD; et al. (2007). «Первая помощь с нормобарическим кислородом для лечения травм, полученных при любительском дайвинге». Undersea Hyperb. Med . 34 (1): 43–49. PMID  17393938. Архивировано из оригинала 13 июня 2008 г. Получено 21 сентября 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
  120. ^ ab Bren, Linda (ноябрь–декабрь 2002 г.). «Кислородные батончики: стоит ли глоток свежего воздуха того?». FDA Consumer Magazine . 36 (6). Управление по контролю за продуктами и лекарствами США: 9–11. PMID  12523293. Архивировано из оригинала 18 октября 2007 г. . Получено 23 декабря 2007 г. .
  121. ^ "Ergogenic Aids". Peak Performance Online. Архивировано из оригинала 28 сентября 2007 г. Получено 4 января 2008 г.
  122. ^ "Расширенная домашняя страница Джорджа Гобла (зеркало)". Архивировано из оригинала 11 февраля 2009 г. Получено 14 марта 2008 г.
  123. ^ Кук и Лауэр 1968, стр. 508
  124. ^ Гринвуд, Норман Н.; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8., стр. 28
  125. ^ IUPAC : Красная книга. Архивировано 9 июля 2018 г., Wayback Machine, стр. 73, 320.
  126. ^ Максютенко, П.; Риццо, ТР; Бояркин, ОВ (2006). "Прямое измерение энергии диссоциации воды". J. Chem. Phys . 125 (18): 181101. Bibcode :2006JChPh.125r1101M. doi :10.1063/1.2387163. PMID  17115729.
  127. ↑ Чаплин, Мартин (4 января 2008 г.). «Вода и водородные связи». Архивировано из оригинала 10 октября 2007 г. Получено 6 января 2008 г.
  128. ^ Смарт, Лесли Э.; Мур, Элейн А. (2005). Химия твердого тела: Введение (3-е изд.). CRC Press. стр. 214. ISBN 978-0-7487-7516-3.
  129. ^ ab Cook & Lauer 1968, стр. 507
  130. ^ Крэбтри, Р. (2001). Металлоорганическая химия переходных металлов (3-е изд.). John Wiley & Sons. стр. 152. ISBN 978-0-471-18423-2.
  131. ^ Кук и Лауэр 1968, стр. 505
  132. ↑ Кук и Лауэр 1968, стр. 506.
  133. ^ "NFPA 704 рейтинги и идентификационные номера для распространенных опасных материалов" (PDF) . Департамент охраны окружающей среды округа Риверсайд. Архивировано (PDF) из оригинала 11 июля 2019 г. . Получено 22 августа 2017 г. .
  134. ^ Dharmeshkumar N Patel; Ashish Goel; SB Agarwal; Praveenkumar Garg; et al. (2003). "Oxygen Toxicity" (PDF) . Indian Academy of Clinical Medicine . 4 (3): 234. Архивировано из оригинала (PDF) 22 сентября 2015 г. . Получено 26 апреля 2009 г. .
  135. ↑ Кук и Лауэр 1968, стр. 511.
  136. ^ Уэйд, Марк (2007). «Космические костюмы». Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинала 13 декабря 2007 года . Получено 16 декабря 2007 года .
  137. ^ Мартин, Лоуренс. «Четыре самых важных уравнения в клинической практике». GlobalRPh . Дэвид Маколи. Архивировано из оригинала 5 сентября 2018 г. Получено 19 июня 2013 г.
  138. ^ ab Wilmshurst P (1998). «Дайвинг и кислород». BMJ . 317 (7164): 996–99. doi :10.1136/bmj.317.7164.996. PMC 1114047 . PMID  9765173. 
  139. ^ Дональд, Кеннет (1992). Кислород и дайвер . Англия: SPA совместно с К. Дональдом. ISBN 978-1-85421-176-7.
  140. ^ Дональд К. У. (1947). «Кислородное отравление у человека: Часть I». Br Med J . 1 (4506): 667–72. doi :10.1136/bmj.1.4506.667. PMC 2053251 . PMID  20248086. 
  141. ^ Дональд К. У. (1947). «Кислородное отравление у человека: Часть II». Br Med J . 1 (4507): 712–17. doi :10.1136/bmj.1.4507.712. PMC 2053400 . PMID  20248096. 
  142. ↑ Отчет наблюдательного совета по программе «Аполлон-204» Историческая справочная коллекция НАСА, Управление истории НАСА, Штаб-квартира НАСА, Вашингтон, округ Колумбия
  143. ^ Чайлз, Джеймс Р. (2001). Приглашение катастрофы: Уроки с края технологий: Взгляд изнутри на катастрофы и почему они случаются . Нью-Йорк: HarperCollins Publishers Inc. ISBN 978-0-06-662082-4.

Общие ссылки

Внешние ссылки

Послушайте эту статью ( 3 минуты )
Разговорный значок Википедии
Этот аудиофайл был создан на основе редакции этой статьи от 23 июня 2008 года и не отражает последующие правки. (2008-06-23)
( Аудиопомощь  · Больше устных статей )