Мифы об обогревателях: правда ли сжигают кислород и вредят здоровью
Обогреватели какой из них специалисты признают лучшим на данный момент? Когда этих приборов надо опасаться? Может ли привычный зимний прибор воспламениться? И действительно ли он «выжигает кислород»? Программа «Чудо техники» провела несколько тестов и выяснила, что миф, а что правда.
Сжигание обогревателем кислорода это, конечно, миф. Такое может произойти, только если используется открытое пламя: оно действительно забирает из воздуха молекулы кислорода. Откуда же тогда жалобы на плохое самочувствие? Специалисты объясняют: проблема может возникнуть не только с масляным радиатором любой перегрев приводит к уменьшению влажности воздуха отсюда и ухудшение самочувствия. Причем дело не только в пересушивании слизистых. Пыль начинает вести себя и раздражать дыхательные пути.
Так что обогреватель лучше не включать на максимум, а в идеале вообще пользоваться им время от времени. И хорошо, если у вас есть гигрометр прибор для контроля влажности воздуха.
Есть и те, кто боится инфракрасных обогревателей: якобы они излучают опасное. Работу такого обогревателя можно сравнить с солнцем. Греют они оба не воздух, а предметы, на которые направлены их лучи невидимые, в инфракрасном спектре и несут тепло. Опасного в этом ничего нет, хотя правила пользования надо соблюдать если долго находиться рядом с таким обогревателем, может начаться головная боль и появится усталость точно так же, как от продолжительного нахождения на солнце или у открытого огня. Кроме того, злоупотребление инфракрасным спектром может плохо влиять на кожу. Главное расстояние до прибора должно быть не менее двух метров.
Программа «Чудо техники» протестировала самые современные модели тепловентилятор за 27 тысяч рублей, необычный кварцевый обогреватель за 3000 рублей, в котором нагревательный элемент спрятан под толщей кварцевого песка и мраморной крошки, и инфракрасный переносной обогреватель за 5000 рублей.
Как показал тест, инфракрасный самый пожаробезопасный из всех. Главные правила ничего не сушить прямо на обогревателе, не ставить его рядом с занавесками и мебелью и не опрокидывать.
Воспламеняется ли Кислород?
Хотя кислород помогает вещам гореть, сам по себе он не воспламеняется.
Возможно, вы также слышали, что подносить кислородный баллон (например, те, которые вы видите прикрепленными к переносным дыхательным аппаратам) возле открытого огня опасно, так как он может загореться.
Хотя кислород может помочь поджечь вещи, воспламеняется ли он? Может ли сам кислород загореться?
Что делает что-то легковоспламеняющимся?
Чтобы материал был легковоспламеняющимся, в нем должно быть что-то, что легко окисляется кислородом (естественный окислитель, в котором нет недостатка в окружающем нас воздухе). Например, этанол (один из многих горючих углеводородов) легко воспламеняется, потому что он содержит атомы углерода, которые могут окисляться до диоксида углерода.
То, что выделяет атомы или молекулы, которые любят связываться с кислородом, обычно является легковоспламеняющимся материалом.
Кислород воспламеняется?
Нет, кислород по своей природе не воспламеняется. Это окислитель, а это значит, что он помогает гореть другим вещам.
Предположим, вы построите лабораторию, которая будет идеально изолирована от внешнего мира, а это значит, что в нее не смогут попасть никакие примеси или газы. Затем, вы наполните лабораторию чистым кислородом. Если каким-то образом в лабораторию попадет искра, что, по-вашему, произойдет?
Если бы кислород был легковоспламеняющимся газом, искра подожгла бы воздух в лаборатории, но, поскольку кислород негорючий, он не загорается сам по себе.
Искра в наполненной кислородом комнате может превратиться в бушующий огонь, если прилипнет к объекту.
Однако, если бы в лаборатории был хотя бы небольшой лист бумаги, он бы мгновенно загорелся, так как молекулы на листе бумаги быстро прикрепились бы к окружающему кислороду (то есть к окислителю).
Кислород нужен не всегда, чтобы зажечь огонь; подойдет любой окислитель. Хлор, перекись водорода, серная кислота и азотная кислота являются одними из многих окислителей, которые могут воспламенить вещи при правильных условиях.
Поскольку кислород является наиболее распространенным природным окислителем, принято считать, что все горит только в присутствии кислорода. Другими словами, люди могут предположить, что кислород всегда необходим для того, чтобы что-то сгорело.
Еще один частый вопрос, связанный с огнем и кислородом: как звезды и наше солнце продолжают гореть, если в космосе нет кислорода?
Почему солнце горит без кислорода?
Солнце продолжает гореть, потому что ему не нужен кислород для своего огня.
Подводя итог, можно сказать, что кислород сам по себе не является легковоспламеняющимся веществом, но он может вызвать быстрое и интенсивное воспламенение других предметов (свойство, которое делает кислород отличным окислителем) и поджечь вещи. Именно поэтому, если огонь имеет обильный запас кислорода, он может стать массивным, а иногда и взрывоопасным!
Кислород – рождающий кислоты
Содержание
Кислород при нормальных условиях (температуре и давлении) представляет собой прозрачный газ без запаха, вкуса и цвета. Не относится к горючим газам, но способен активно поддерживать горение.
По химической активности среди неметаллов он занимает второе место после фтора.
Все элементы, кроме благородных металлов (платина, золото, серебро, родий, палладий и др.) и инертных газов (гелий, аргон, ксенон, криптон и неон), вступают в реакцию окисления и образовывают оксиды. Процесс окисления элементов, как правило, носит экзотермический (с выделением теплоты) характер. Также необходимо учитывать тот факт, что при повышении температуры, давления или использовании катализаторов – скорость реакции окисления резко возрастает.
История открытия кислорода
Открытие кислорода приписывают Джозефу Пристли (Joseph Priestley). У него была лаборатория, оборудованная приборами для собирания газов. Он испытывал его физиологическое действие на себе и на мышах. Пристли установил, что после вдыхания газа некоторое время ощущается приятная легкость. Мыши в герметически закрытой банке с воздухом задыхаются быстрей, чем в банке с O2. Поскольку Пристли был приверженцем флогистонной теории он так и не узнал, что оказалось у него в руках. Он только описал этот газ, даже не догадываясь, что он описал. А вот лавры открытия кислорода принадлежат Антуан Лоран Лавуазье (Antoine Laurent de Lavoisier), который и дал ему имя.
Лавуазье, поставил свой знаменитый опыт, продолжавшийся 12 дней. Он нагревал ртуть в реторте. При кипении образовывалась ее красная окись. Когда реторту охладили, оказалось, что воздуха в ней убыло почти на 1/6 его объема, а остаток ртути весил меньше, чем перед нагревом. Но когда разложили окись ртути сильным прокаливанием, все вернулось: и недостача ртути, и «исчезнувший» кислород.
Впоследствии Лавуазье установил, что этот газ входит в состав азотной, серной, фосфорной кислот. Он ошибочно полагал, что O2 обязательно входит в состав кислот, и поэтому назвал его «оксигениум», что значит «рождающий кислоты». Теперь хорошо известны кислоты, лишенные «оксигениума» (например: соляная, сероводородная, синильная и др.).
Способы получения кислорода
В основном кислород получают тремя способами:
Из атмосферного воздуха его получают методом глубокого охлаждения, как побочный продукт при получении азота.
Также O2 добывают путем пропускания электрического тока через воду (электролиз воды) с попутным получением водорода.
Химические способ получения малопроизводителен, а, следовательно, и неэкономичен, он не нашел широкого применения и используются в лабораторной практике.
Наверно многие помнят химический опыт, когда в колбе нагревают марганцовку (перманганат калия KMnO4), а потом выделяющийся в процессе нагрева газ собирают в другую колбу?
Применение кислорода
Помимо того, что все живые существам в природе, за исключением немногих микроорганизмов, при дыхании потребляют кислород, он широко применяется во многих отраслях промышленности: металлургической, химической, машиностроении, авиации, ракетостроении и даже в медицине.
В химической промышленности его применяет:
В металлургии его используют:
В медицинских целях больным, у которых нарушена нормальная деятельность органов дыхания или кровообращения, искусственно увеличивают содержание O2 в воздухе или дают дышать непродолжительное время чистым O2. Медицинский кислород, выпускаемый ГОСТ 5583, особенно тщательно очищают от всех примесей.
Применение кислорода в сварке
Сам по себе O2 является негорючим газом, но из-за свойства активно поддерживать горение и увеличения интенсивности (интенсификации) горения газов и жидкого топлива его используют в ракетных энергетических установках и во всех процессах газопламенной обработки. В таких процессах газопламенной обработки, как газовая сварка, поверхностная закалка высокая температура пламени достигается путем сжигания горючих газов в O2, а при газовой резке благодаря ему происходит окисление и сгорание разрезаемого металла.
При полуавтоматической сварке (MIG/MAG) кислород O2 используют как компонент защитных газовых смесей с аргоном (Ar) или углекислым газом (CO2).
Кислород добавляют в аргон при полуавтоматической сварке легированных сталей для обеспечения устойчивости горения дуги и струйного переноса расплавленного металла в сварочную ванну. Дело в том, что как поверхностно активный элемент он уменьшает поверхностное натяжение жидкого металла, способствуя образованию на конце электрода более мелких капель.
При сварке низколегированных и низкоуглеродистых сталей полуавтоматом O2 добавляют в углекислый газ для обеспечения глубокого проплавления и хорошего формирования сварного шва, а также для уменьшения разбрызгивания.
Чаще всего кислород используют в газообразном виде, а в виде жидкости используют только при его хранении и транспортировке от завода-изготовителя до потребителей.
Вредность и опасность кислорода
За внешней безобидностью скрывается очень опасный газ, но об этом на нашем сайте опубликована статья про маслоопасность и взрывоопасность кислорода и мы не будем здесь дублировать информацию.
Хранение и транспортировка кислорода
Кислород газообразный технический и медицинский выпускают по ГОСТ 5583.
Хранят и транспортируют его в стальных баллонах ГОСТ 949 под давлением 15 МПа. Кислородные баллоны окрашены в синий цвет с надписью черными буквами «КИСЛОРОД».
Жидкий кислород выпускается по ГОСТ 6331. O2 находится в жидком состоянии только при получении, хранении и транспортировке. Для газовой сварки или газовой резки его необходимо снова превратить в газообразное состояние.
Характеристики кислорода
Характеристики O2 представлены в таблицах ниже:
Коэффициент перевода объема и массы O2 при Т=15°С и Р=0,1 МПа
| Масса, кг | Объем | |
|---|---|---|
| Газ, м 3 | Жидкость, л | |
| 1,337 | 1 | 1,172 |
| 1,141 | 0,853 | 1 |
| 1 | 0,748 | 0,876 |
Коэффициенты перевода объема и массы O2 при Т=0°С и Р=0,1 МПа
| Масса, кг | Объем | |
|---|---|---|
| Газ, м 3 | Жидкость, л | |
| 1,429 | 1 | 1,252 |
| 1,141 | 0,799 | 1 |
| 1 | 0,700 | 0,876 |
Кислород в баллоне
| Наименование | Объем баллона, л | Масса газа в баллоне, кг | Объем газа (м 3 ) при Т=15°С, Р=0,1 МПа |
|---|---|---|---|
| O2 | 40 | 8,42 | 6,3 |
Благодаря этой таблице теперь можно легко дать ответы на вопросы, которые очень часто задают сварщики:
При какой температуре сгорает кислород
Олег ПестряковПросветленный(27424)12 лет назад
Суть проблемы такова: Нагреватели, имеющие высокую температуру как правило постепенно окисляются и в нехначительных объёмах забирают кислород из воздуха. Сгорают пылинки, и при этом больше вреда наносит не то, что при этом расходуется кислород, а то что при сгорании выделяются вредные вещества, включая CO, при содержании даже незначительного количества которого в воздухе у многих людей начинает болеть голова, плюс другие продукты сгорания, имеющие неприятный запах. Особенно это заметно, когда включается давно не использовавшийся нагреватель, даже если нагревательный элемент протирался, неприятный запах присутсвует, и приходится “прожигать” его минут 5 на балконе или в другом месте, где есть хотя бы вытяжка. После такой предосторожности влияние сгорающей пыли незначительно, если конечно не вытряхивать в помещении покрывала и не кидаться подушками. Третий фактор – это снижение относительной влажности воздуха, в результате чего после получаса работы мощного нагревателя пересыхает в горле. В прохладном воздухе растворяется меньше влаги, чем в тёплом, и при его нагревании это создаёт дискомфорт. Мы на Севере в таких случаях исксственно повышали его влажность, устанавливая рядом или непосредственно под обогревателем небольшую открытую ёмкость с водой, например небольшую чашку, кювету и т. п. Вода быстро испарялась, но комфорт обеспечивался на 100%. Обычно все вышеперечисленные явления, не особо вникая в причины, списывают на поглощение нагревателем кислорода, хотя в такой ситуации поглощение кислорода ничтожно мало, и именно это меньше всего может на что-то повлиять.
Олег ПестряковПросветленный (27424)12 лет назад
При использовании обогревателей, температура нагревательных элементов которых невелика, например масляных, имеющих температуру масла как правило меньше 100 градусов по Цельсию, водяных или ТЭНов с алюминиевыми радиаторами, которые мы использовали на Севере и которые сочетали в себе все преимущества жидкостных и обычных нагревателей, пыль не сгорает, и имеет место только фактор влажности, который даёт о себе знать при значительной разнице температур до и после нагрева воздуха в помещении.
Олег ПестряковПросветленный (27424)12 лет назад
Парадокс высушивания воздуха заключается в том, что при пониженной температуре в нем растворяется меньше влаги, но человек чувствует себя достаточно комфортно, если тепло одет, разумеется, поскольку процент влажности при данной температуре достаточно близок к насыщению, то еть относительная влажность высока, и воздух не тянет воду из организма. Когда мы нагреваем воздух, это снижает процент относительной влажности, хотя его абсолютная влажность – количество воды в воздухе – остается неизменной. Снижение относительной влажности воздуха повышает его гигроскопичность, то есть воздух начинает тянуть влагу отовсюду гораздо интенсивнее, чем при более низкой температуре, и все высушивать, в том числе и нас. Приходится повышать уже абсолютную влажность в помещении, устанавливая в тёплые места открытые емкости с водой. Помнится ещё в советское время в каком-то журнале читал статью, где в таких случаях было рекомендовано устанавливать емкости с водой на батареях центрального отопления.
Олег ПестряковПросветленный (27424)11 лет назад
Реально сжигают кислород газовые плиты, и когда включена духовка или несколько конфорок, горелки поглощают его чуть ли не кубометрами. Закрывшись на кухне при включенной плите, можно прочувствовать эффект снижения его количества в воздухе. Просто становится немного душно, и всё, и достаточно открыть форточку. Электрические камины забирают его несоизмеримо меньше (в десятки тысяч раз) и человек почувствовать этого не может.
ИнженерВысший разум(184621)12 лет назад
АнтонМыслитель (8386)12 лет назад
Совершенно согласен! А придумали этот бред продавцы масляных нагревателей (маслонаполненных). Якобы именно их нагреватели, в отличии от нагревателей с открытыми спиралями, не сжигают кислород.
angel_totoГуру(2864)12 лет назад
Я думаю, речь идет о том что влаги меньше, дышать тяжелее, вот и все… Они “высушивают” воздух…
ОВУченик (116)6 лет назад
Плохое самочуствие при использовании нагревателя с высокой температурой объясняется тем, что они имеют более жесткое инфракрасное излучение. Самочуствие примерно такое же, как после длительного нахождения на солнце без головного убора. Особенно опасно если человек длительное время находится в определенном положении относительно нагревателя. Это не менее опасно, чем сидеть на сквозняке.
Георгий ЖлобинскийУченик(193)1 год назад
Я тоже раньше всё слушал, слушал про это кислородное сжигание, и никак не мог понять, в чём тут дело! Почему выжигает именно кислород? Где продукт этого выжигания? Оказывается – всё фуфло, а то что пылинки горят – так это даже коню ясно!
Совсем недавно я опубликовал текст о “модернизации” масляного обогревателя, которая привела к его аварии, в котором показал внутреннее строение этого нехитрого прибора. Конечно же, в комментарии сразу пришли люди, рассуждающие о недостатках и достоинствах различных обогревателей и рассказавшие как страшно могут высушить воздух и сжечь кислород некоторые из них. Специально для них этот текст.
Я часто слышу и читаю о том, что существуют разные типы обогревателей. Некоторые из них “сушат воздух”, а некоторые нет и нужно обязательно использовать только те, которые “не сушат”. А некоторые, о ужас, не только “сушат”, но и страшно сказать — “выжигают кислород” и способны выжечь его весь, так, что и вам ничего не останется.
Меня удивляет как такой простой вопрос до сих пор может вызывать дискуссии? Это же физика и химия средней школы. Не бином Ньютона. Давайте для начала вспомним что такое влажность воздуха. Абсолютная и относительная. Повторюсь, это материал средней школы.
Абсолютная влажность воздуха — физическая величина, показывающая массу водяных паров, содержащихся в 1 м³ воздуха.
Другими словами — сколько килограммов воды в виде пара растворено в воздухе.
Из школьной физики и жизненного опыта известно, что в воздухе не может содержаться сколько угодно воды, а лишь определённое количество. Если количество водяных паров достигает критического значения (точка росы) вода начинает конденсироваться и выпадать в виде дождика. Количество это зависит от давления и температуры. Чем выше, в частности, температура, тем больше водяного пара может содержаться в воздухе.
При высокой влажности пары начинают конденсироваться. С сайта news-forpeople.com
Относительная влажность воздуха — физическая величина, показывающая сколько водяного пара находится в воздухе по отношению к максимальному значению возможному для данных условий.
Для нас большее значение имеет именно относительная влажность, поскольку именно она вызывает ощущение “сухости воздуха”.
Давайте вернёмся к нашим обогревателям. Со слов комментаторов, некоторые устройства при нагреве воздуха уменьшают его влажность. И они абсолютно правы. При нагревании воздуха его абсолютная влажность не изменяется. Сколько воды в кубометре воздуха содержалось, столько и останется, никуда подеваться она не может. Ломоносов не велит. А вот количество пара, которое при данной температуре могло бы содержаться в воздухе — увеличивается. Следовательно, относительная влажность падает. Воздух “сохнет”. Это неизбежно. И так происходит при любом нагревании воздуха. Любой нагрев понижает относительную влажность воздуха.
Именно поэтому проветривание помещений в зимнее время года лишь понижает относительную влажность воздуха в помещении. Даже очень влажный уличный воздух, попадая в комнату и нагреваясь, снижает уровень относительной влажности в помещении.
Потому все рассказы о волшебных нагревателях “не сушащих воздух” — рекламная чепуха. Если, конечно, нагреватель не снабжён устройством искусственного увлажнения. Но это совсем другая история.
Теперь, что касается “выжигания кислорода”. Давайте вспомним Михайло Ломоносова и сформулированный им закон сохранения вещества.
Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте.
Если кислород “выжигается”, значит он куда то девается. Он не может просто так исчезнуть. Куда? Мы все знаем как происходит горение. Все мы видели как горит, превращаясь в пепел, спичка. Действительно, древесина вступает в реакцию с кислородом воздуха и улетает в виде углекислого газа и воды. Спичка исчезает. Точно так же должен “исчезнуть” наш нагреватель “выжигающий” кислород. Однако, мы этого не наблюдаем. Значит горит вовсе не материал нагревателя. А что же тогда горит? Что вступает в реакцию с кислородом в нашей комнате? Опять же всё очень просто.
Раскалённая спираль нагревателя на которой сгорает пыль. Фото cgstestmerkezi.com
Некоторые нагреватели имеют невысокую температуру поверхности. Например — батареи отопления и масляные обогреватели. Другие же раскалены буквально докрасна. Именно они и “выжигают кислород”. Но что же сгорает на их поверхности? Что лишает нас живительного газа? Ответ прост — домашняя пыль, находящаяся в воздухе. Именно она, состоящая в основном из нашей собственной кожи. Но сколько же этой пыли способно сгореть? Не затрудняя себя расчётами, рискну предположить, что количество это измеряется миллиграммами. Соответственно, на её сгорание тратятся такие же миллиграммы кислорода.
Если вам это кажется серьёзной проблемой, то вам следует немедленно избавиться от всех домашних животных. От канареек, собак и кошек. Эти милые существа настоящие “пожиратели” кислорода в вашем доме. Столько, сколько потребляет кошка, не под силу ни одному обогревателю. В следующий раз, когда вам начнут рассказывать ужасы про выжигание кислорода обогревателем, спросите нет ли в доме у рассказчика кошки или собаки и посоветуйте срочно от них избавиться. Для экономии кислорода. Исключительно для этого…
Главный Архитектор наблюдает как кролик выжигает кислород в комнате и приглашает всех подписываться на канал.
Спасибо, что дочитали до конца. Надеюсь было не слишком скучно? Подписываетесь на канал, ставьте Лайк, а мы постараемся и дальше знакомить вас с нашей стройкой и загородной жизнью.
В уроке 18 «Физические и химические свойства кислорода» из курса «Химия для чайников» выясним, какие физические и химические свойства имеет кислород и узнаем о реакциях горения.
Как у любого химического вещества, у кислорода есть свой набор физических и химических свойств, по которым его можно отличить от других веществ.
Физические свойства
По своим физическим свойствам простое вещество кислород относится к неметаллам. При нормальных условиях он находится в газообразном агрегатном состоянии. Кислород не имеет цвета, запаха и вкуса. Масса кислорода объемом 1 дм3 при н. у. равна примерно 1,43 г.
При температуре ниже −183 °С кислород превращается в голубую жидкость, а при −219 °С эта жидкость переходит в твердое вещество. Это означает, что температура кипения кислорода равна: t кип.= −183 °С, а температура плавления составляет: t пл.= −219 °С. Кислород плохо растворяется в воде.
Химические свойства
Кислород является химически активным веществом. Он способен вступать в реакции с множеством других веществ, однако для протекания большинства этих реакций необходима более высокая, чем комнатная, температура. При нагревании кислород реагирует с неметаллами и металлами.
Если стеклянную колбу наполнить кислородом и внести в нее ложечку с горящей серой, то сера вспыхивает с образованием яркого пламени и быстро сгорает (рис. 80).
Химическую реакцию, протекающую в этом случае, можно описать следующим уравнением:
В результате реакции образуется вещество SO2, которое называется сернистым газом. Сернистый газ имеет резкий запах, который вы ощущаете при зажигании обычной спички. Это говорит о том, что в состав головки спички входит сера, при горении которой и образуется сернистый газ.
Подожженный красный фосфор в колбе с кислородом вспыхивает еще ярче и быстро сгорает, образуя густой белый дым (рис. 81).
При этом протекает химическая реакция:
Белый дым состоит из маленьких твердых частиц продукта реакции — P2O5.
Если в колбу с кислородом внести тлеющий уголек, состоящий в основном из углерода, то он также вспыхивает и сгорает ярким пламенем (рис. 82).
Протекающую химическую реакцию можно представить следующим уравнением:
Продуктом реакции является CO2, или углекислый газ, с которым вы уже знакомы. Доказать образование углекислого газа можно, добавив в колбу немного известковой воды. Помутнение свидетельствует о присутствии CO2 в колбе.
Возгорание уголька можно использовать для отличия кислорода от других газов. Если в сосуд (колбу, пробирку) с газом внести тлеющий уголек и он вспыхнет, то это указывает на наличие в сосуде кислорода.
Кроме неметаллов, с кислородом реагируют и многие металлы. Внесем в колбу с кислородом раскаленную стальную проволоку, состоящую в основном из железа. Проволока начинает ярко светиться и разбрасывать в разные стороны раскаленные искры, как при горении бенгальского огня (рис. 83).
При этом протекает следующая химическая реакция:
В результате реакции образуется вещество Fe3O4 (железная окалина). В состав формульной единицы этого вещества входят три атома железа, причем один из них имеет валентность II, а два других атома имеют валентность III. Поэтому формулу этого вещества можно представить в виде FeO * Fe2O3.
На заметку: Реакцию железа с кислородом используют для резки стальных изделий. Для этого определенный участок детали сначала нагревают с помощью кислородногазовой горелки. Затем направляют на нагретое место струю чистого кислорода, для чего перекрывают кран поступления горючего газа в горелку. Нагретое до высокой температуры железо вступает в химическую реакцию с кислородом и превращается в окалину. Так можно разрезать очень толстые железные детали.
Реакции горения
Общим для рассмотренных нами реакций является то, что при их протекании выделяется много света и теплоты. Очень многие вещества именно так взаимодействуют между собой.
Рассмотренные выше реакции простых веществ серы, фосфора, углерода и железа с кислородом являются реакциями горения.
Реакциями горения называются химические реакции, протекающие с выделением большого количества теплоты и света.
На заметку: Некоторые химические реакции протекают очень быстро. Такие реакции называют взрывными или просто взрывами. Например, взаимодействие кислорода с водородом может протекать в форме взрыва.
Горение может протекать не только в кислороде, но и в других газах. Об этих процессах вы узнаете при дальнейшем изучении химии.
Горение веществ на воздухе и в кислороде
Вы уже знаете, что в состав окружающего нас воздуха входит кислород. Поэтому многие вещества горят не только в чистом кислороде, но и на воздухе.
Горение на воздухе протекает чаще всего гораздо медленнее, чем в чистом кислороде. Происходит это потому, что в воздухе лишь одна пятая часть по объему приходится на кислород. Если уменьшить доступ воздуха к горящему предмету (а следовательно, уменьшить доступ кислорода), горение замедляется или прекращается. Отсюда понятно, почему для тушения загоревшегося предмета на него следует набросить, например, одеяло или плотную тряпку.
На заметку: При пожарах для тушения горящих предметов часто используют пену (рис. 84). Она обволакивает горящий предмет и прекращает доступ к нему кислорода. Горение сначала замедляется, а затем прекращается совсем.
Некоторые вещества, быстро сгорающие в кислороде, на воздухе не горят вообще. Так, если нагреть железную проволоку на воздухе даже до белого каления, она все равно не станет гореть, тогда как в чистом кислороде быстро сгорает с образованием раскаленных искр.
Краткие выводы урока:
Надеюсь урок 18 «Физические и химические свойства кислорода» был понятным и познавательным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
Хотите ещё проще? Мы создали новый курс, где максимум за 7 дней вы овладете химией с нуля. Подробннее по ссылке
Кислород вступает в соединения почти со всеми элементами периодической системы Менделеева.
Реакция соединения любого вещества с кислородом называется окислением.
Большинство таких реакций идет с выделением тепла. Если при реакции окисления одновременно с теплом выделяется свет, ее называют горением. Однако не всегда удается заметить выделяющиеся тепло и свет, так как в некоторых случаях окисление идет чрезвычайно медленно. Заметить тепловыделение удается тогда, когда реакция окисления происходит быстро.
В результате любого окисления — быстрого или медленного — в большинстве случаев образуются окислы: соединения металлов, углерода, серы, фосфора и других элементов с кислородом.
Вам, вероятно, не раз приходилось видеть, как перекрывают железные крыши. Перед тем как покрыть их новым железом, старое сбрасывают вниз. На землю вместе с железом падает бурая чешуя — ржавчина. Это гидрат окиси железа, который медленно, в течение нескольких лет, образовывался на железе под действием кислорода, влаги и углекислого газа.
Ржавчину можно рассматривать как соединение окиси железа с молекулой воды. Она имеет рыхлую структуру и не предохраняет железо от разрушения.
Для предохранения железа от разрушения — коррозии — его обычно покрывают краской или другими коррозионно устойчивыми материалами: цинком, хромом, никелем и другими металлами. Предохранительные свойства этих металлов, как и алюминия, основаны на том, что они покрываются тонкой устойчивой пленкой своих окислов, предохраняющих покрытие от дальнейшего разрушения.
Предохранительные покрытия значительно замедляют процесс окисления металла.
В природе постоянно происходят процессы медленного окисления, сходные с горением.
При гниении дерева, соломы, листьев и других органических веществ происходят процессы окисления углерода, входящего в состав этих веществ. Тепло при этом выделяется чрезвычайно медленно, и поэтому обычно оно остается незамеченным.
Но иногда такого рода окислительные процессы сами по себе ускоряются и переходят в горение.
Самовозгорание можно наблюдать в стоге мокрого сена.
Быстрое окисление с выделением большого количества тепла и света можно наблюдать не только при горении дерева, керосина, свечи, масла и других горючих материалов, содержащих углерод, но и при горении железа.
Налейте в банку немного воды и наполните ее кислородом. Затем внесите в банку железную спираль, на конце которой укреплена тлеющая лучинка. Лучинка, а за ней и спираль загорятся ярким пламенем, разбрасывая во все стороны звездообразные искры.
Это идет процесс быстрого окисления железа кислородом. Он начался при высокой температуре, которую дала горящая лучинка, и продолжается до полного сгорания спирали за счет тепла, выделяющегося при горении железа.
Тепла этого так много, что образующиеся при горении частицы окисленного железа накаляются добела, ярко освещая банку.
Состав окалины, образовавшейся при горении железа, несколько иной, чем состав окисла, образовавшегося в виде ржавчины при медленном окислении железа на воздухе в присутствии влаги.
В первом случае окисление идет до закиси-окиси железа (Fe3O4), входящей в состав магнитного железняка; во втором — образуется окисел, близко напоминающий бурый железняк, который имеет формулу 2Fe2O3 ∙ Н2O.
Таким образом, в зависимости от условий, в которых протекает окисление, образуются различные окислы, отличающиеся друг от друга содержанием кислорода.
Так, например, углерод в соединении с кислородом дает два окисла — окись и двуокись углерода. При недостатке кислорода происходит неполное сгорание углерода с образованием окиси углерода (СО), которую в общежитии называют угарным газом. При полном сгорании образуется двуокись углерода, или углекислый газ (СO2).
Фосфор, сгорая в условиях недостатка кислорода, образует фосфористый ангидрид (Р2O3), а при избытке — фосфорный ангидрид (Р2O5). Сера в различных условиях горения также может дать сернистый (SO2) или серный (SO3) ангидрид.
В чистом кислороде горение и другие реакции окисления идут быстрее и доходят до конца.
Почему же в кислороде горение идет энергичнее, чем в воздухе?
Обладает ли чистый кислород какими-то особыми свойствами, которых нет у кислорода воздуха? Конечно, нет. И в том и в другом случае мы имеем один и тот же кислород, с одинаковыми свойствами. Только в воздухе кислорода содержится в 5 раз меньше, чем в таком же объеме чистого кислорода, и, кроме того, в воздухе кислород перемешан с большими количествами азота, который не только сам не горит, но и не поддерживает горение. Поэтому, если непосредственно около пламени кислород воздуха уже израсходован, то другой его порции необходимо пробиваться через азот и продукты горения. Следовательно, более энергичное горение в атмосфере кислорода можно объяснить более быстрой подачей его к месту горения. При этом процесс соединения кислорода с горящим веществом идет энергичнее и тепла выделяется больше. Чем больше в единицу времени подается к горящему веществу кислорода, тем пламя ярче, тем температура выше и тем сильнее идет горение.
А горит ли сам кислород?
Возьмите цилиндр и опрокиньте его вверх дном. Подведите под цилиндр трубку с водородом. Так как водород легче воздуха, он полностью заполнит цилиндр.
Зажгите водород около открытой части цилиндра и введите в него сквозь пламя стеклянную трубку, через которую вытекает газообразный кислород. Около конца трубки вспыхнет огонь, который будет спокойно гореть внутри цилиндра, наполненного водородом. Это горит не кислород, а водород в присутствии небольшого количества кислорода, выходящего из трубки.
Что же образуется в результате горения водорода? Какой при этом получается окисел?
Водород окисляется до воды. Действительно, на стенках цилиндра постепенно начинают осаждаться капельки конденсированных паров воды. На окисление 2 молекул водорода идет 1 молекула кислорода, и образуются 2 молекулы воды (2Н2 + O2 → 2Н2O).
Если кислород вытекает из трубки медленно, он весь сгорает в атмосфере водорода, и опыт проходит спокойно.
Стоит только увеличить подачу кислорода настолько, что он не успеет сгореть полностью, часть его уйдет за пределы пламени, где образуются очаги смеси водорода с кислородом, появятся отдельные мелкие вспышки, похожие на взрывы.
Смесь кислорода с водородом — это гремучий газ. Если поджечь гремучий газ, произойдет сильный взрыв: при соединении кислорода с водородом получается вода и развивается высокая температура. Пары воды и окружающие газы сильно расширяются, создается большое давление, при котором может легко разорваться не только стеклянный цилиндр, но и более прочный сосуд. Поэтому работа с гремучей смесью требует особой осторожности.
Кислород обладает еще одним интересным свойством. Он вступает в соединение с некоторыми элементами, образуя перекисные соединения.
Приведем характерный пример. Водород, как известно, одновалентен, кислород двухвалентен: 2 атома водорода могут соединиться с 1 атомом кислорода. При этом получается вода. Строение молекулы воды обычно изображают Н — О — Н. Если к молекуле воды присоединить еще 1 атом кислорода, то образуется перекись водорода, формула которой Н2O2.
Куда же входит второй атом кислорода в этом соединении и какими связями он удерживается? Второй атом кислорода как бы разрывает связь первого с одним из атомов водорода и становится между ними, образуя при этом соединение Н—О—О—Н. Такое же строение имеет перекись натрия (Na—О—О—Na), перекись бария.
Характерным для перекисных соединений является наличие 2 атомов кислорода, связанных между собой одной валентностью. Поэтому 2 атома водорода, 2 атома натрия или 1 атом бария могут присоединить к себе не 1 атом кислорода с двумя валентностями (—О—), а 2 атома, у которых в результате связи между собой также остается только две свободные валентности (—О—О—).
Перекись водорода можно получить действием разбавленной серной кислоты на перекись натрия (Na2O2) или перекись бария (ВаO2). Удобнее пользоваться перекисью бария, так как при действии на нее серной кислотой образуется нерастворимый осадок сернокислого бария, от которого перекись водорода легко отделить путем фильтрования (ВаO2 + H2SO4 → BaSO4 + Н2O2).
Перекись водорода, как и озон, — соединение неустойчивое и разлагается на воду и атом кислорода который в момент выделения обладает большой окислительной способностью. При низких температурах и в темноте разложение перекиси водорода идет медленно. А при нагревании и на свету оно происходит значительно быстрее. Песок, порошок двуокиси марганца, серебра или платины также ускоряют разложение перекиси водорода, а сами при этом остаются без изменения. Вещества, которые только влияют на скорость химической реакции, а сами остаются неизмененными, называются катализаторами.
Если налить немного перекиси водорода в склянку, на дне которой находится катализатор — порошок двуокиси марганца, разложение перекиси водорода пойдет с такой быстротой, что можно будет заметить выделение пузырьков кислорода.
Способностью окислять различные соединения обладает не только газообразный кислород, но и некоторые соединения, в состав которых он входит.
Хорошим окислителем является перекись водорода. Она обесцвечивает различные красители и поэтому применяется в технике для отбеливания шелка, меха и других изделий.
Способность перекиси водорода убивать различные микробы позволяет применять ее как дезинфицирующее средство. Перекись водорода употребляется для промывания ран, полоскания горла и в зубоврачебной практике.
Сильными окислительными свойствами обладает азотная кислота (HNO3). Если в азотную кислоту добавить каплю скипидара, образуется яркая вспышка: углерод и водород, входящие в состав скипидара, бурно окислятся с выделением большого количества тепла.
Бумага и ткани, смоченные азотной кислотой, быстро разрушаются. Органические вещества, из которых сделаны эти материалы, окисляются азотной кислотой и теряют свои свойства. Если смоченную азотной кислотой бумагу или ткань нагреть, процесс окисления ускорится настолько, что может произойти вспышка.
Азотная кислота окисляет не только органические соединения, но и некоторые металлы. Медь при действии на нее концентрированной азотной кислотой окисляется сначала до окиси меди, выделяя из азотной кислоты двуокись азота, а затем окись меди переходит в азотнокислую соль меди.
Не только азотная кислота, но и некоторые ее соли обладают сильными окислительными свойствами.
Азотнокислые соли калия, натрия, кальция и аммония, которые в технике получили название селитры, при нагревании разлагаются, выделяя кислород. При высокой температуре в расплавленной селитре тлеющий уголек сгорает так энергично, что появляется яркобелый свет. Если же в пробирку с расплавленной селитрой вместе с тлеющим угольком бросить кусочек серы, горение пойдет с такой интенсивностью и температура повысится настолько, что стекло начнет плавиться. Эти свойства селитры давно были известны человеку; он воспользовался этими свойствами для приготовления пороха.
Так из калийной селитры, угля и серы образуется смесь, обладающая огромной разрушительной силой.
К соединениям с сильными окислительными свойствами относятся и соли кислородосодержащих кислот хлора. Бертолетова соль при нагревании распадается на хлористый калий и атомарный кислород.
Еще легче, чем бертолетова соль, отдает свой кислород хлорная, или белильная, известь. Белильной известью отбеливают хлопок, лен, бумагу и другие материалы. Хлорная известь употребляется и как средство против отравляющих веществ: отравляющие вещества, как и многие другие сложные соединения, разрушаются под действием сильных окислителей.
Окислительные свойства кислорода, его способность легко вступать в соединение с различными элементами и энергично поддерживать горение, развивая при этом высокую температуру, уже давно обратили на себя внимание ученых различных областей науки. Особенно этим заинтересовались химики и металлурги. Но использование кислорода было ограничено, так как не было простого и дешевого способа получения его из воздуха и воды.
На помощь химикам и металлургам пришли физики. Они нашли очень удобный способ выделения кислорода из воздуха, а физико-химики научились получать его в огромных количествах из воды.
Источник: В. Медведовский. Кислород. Государственное Издательство Детской литературы Министерства Просвещения РСФСР. Ленинград. Москва. 1953
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
