Кислород – химический элемент VI группы периодической системы Менделеева и самый распространенный элемент в земной коре (47% от ее массы). Кислород является жизненно важным элементом почти всех живых организмов. Более подробно о функциях и применении кислорода в этой статье.
Общие сведения
Кислород представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха, который плохо растворяется в воде. Он входит в состав воды, минералов, горных пород. Свободный кислород образуется благодаря процессам фотосинтеза. Кислород играет наиважнейшую роль в жизни человека. Прежде всего кислород необходим для дыхания живых организмов. Также он принимает участие в процессах разложения погибших животных и растений.
Воздух содержит около 20,95% по объему кислорода. В гидросфере содержится почти 86% по массе кислорода.
Кислород был получен одновременно двумя учеными, но сделали они это независимо друг от друга. Швед К. Шееле получил кислород при прокаливании селитры и других веществ, а англичанин Дж. Пристли – при нагревании оксида ртути.
Рис. 1. Получение кислорода из оксида ртути
Применение кислорода в промышленности
Области применения кислорода обширны.
В металлургии он необходим для производства стали, которую получают из металлолома и чугуна. Во многих металлургических агрегатах для лучшего сжигания топлива используют воздух, обогащенный кислородом.
В авиации кислород используется как окислитель топлива в ракетных двигателях. Также он необходим для полетов в космос и в условиях, где нет атмосферы.
В области машиностроения кислород очень важен для резки и сварки металлов. Чтобы расплавить металл нужна специальная горелка, состоящая из металлических труб. Эти две трубы вставляются друг в друга. Свободное пространство между ними заполняют ацетиленом и зажигают. Кислород же в это время пускают по внутренней трубке. И кислород и ацетилен подаются из баллона под давлением. Образуется пламя, температура в котором достигает 2000 градусов. При такой температуре плавится практически любой металл.
Рис. 2. Ацетиленовая горелка
Применение кислорода в целлюлозно-бумажной промышленности очень важно. Он используется для отбеливания бумаги, при спиртовании, при вымывании лишних компонентов из целлюлозы (делигнификация).
В химической промышленности кислород используется в качестве реагента.
Для создания взрывчатых веществ необходим жидкий кислород. Жидкий кислород производится путем сжижения воздуха и последующего отделения кислорода от азота.
Применение кислорода в природе и жизни человека
Кислород играет наиважнейшую роль в жизни человека и животных. Свободный кислород существует на нашей планете благодаря фотосинтезу. Фотосинтез – это процесс образования органического вещества на свету с помощью углекислого газа и воды. В результате этого процесса образуется кислород, который необходим для жизнедеятельности животных и человека. Животные и человек потребляют кислород постоянно, растения же расходуют кислород только ночью, а днем производят его.
Применение кислорода в медицине
Кислород находит применение и в медицине. Особенно актуально его использование при затрудненном дыхании во время некоторых заболеваний. Он применяется для обогащения дыхательных путей при туберкулезе легких, а также используется в наркозной аппаратуре. Кислород в медицине используется для лечения бронхиальной астмы, болезней желудочно-кишечного тракта. Для этих целей используют кислородные коктейли.
Также большое значение имеют кислородные подушки – прорезиненная емкость, заполненная кислородом. Она служит для индивидуального применения медицинского кислорода.
В медицине используются различные виды газов, наиболее распространенными из них является азот и кислород. Область применения кислорода обширна, она включает обогащение газовых смесей, наполнение кислородных подушек, изготовление кислородных коктейлей и не только.
Медицинский кислород характеризуется высокой концентрацией, отсутствием примесей. Главными его источниками в больницах являются кислородные концентраторы, баллоны с жидким кислородом в медицине или газообразным, системы кислородообогащения, устройства для химического получения газа. Сегодня чаще всего применяются кислородные концентраторы – они зарекомендовали себя благодаря надежности, безопасности эксплуатации, мобильности систем и экономичности.
Использование кислорода в медицине связано с неотложными ситуациями, когда необходимо обеспечить подачу наркоза, проведение обширных хирургических операций или реанимационных действий. В этих случаях осуществляется искусственная вентиляция легких. Также этот газ нужен при лечении ряда заболеваний – помимо хронической дыхательной недостаточности, кислород требуется при инфарктах и инсультах.
Кислородотерапия незаменима при лечении ряда заболеваний:
- Бронхиальная астма.
- Пневмония.
- Туберкулез.
- Обструктивный бронхит.
- Аллергии.
- Интоксикация.
Применение кислорода в медицине
Вещество, обозначаемое символом О, участвует в окислительно-восстановительных реакциях организма. В медицине использоваться кислород может для газоснабжения реанимационных отделений, в стационаре, поликлиниках, санаториях, спортклубах, детских учреждениях для профилактики болезней, укрепления иммунитета.
Источник жизни на планете – кислород – востребован при лечении анаэробных инфекций и улучшении трофики тканей, репаративных процессов. В большинстве случаев газ вводится ингаляторным методом при искусственной и естественной вентиляции легких. В медицинские учреждения кислород поставляется в сжатом виде. Жидкий кислород удобнее в транспортировке и хранении, перед его подачей в систему газоснабжений его переводят в газообразное состояние.
Кислород в медицине может использоваться в чистом виде или в составе газовых смесей. Для неингаляторного введения практикуют подкожное, внутрисосудистое, внутриполостное, энтеральное и другие способы введения.
Также популярно использование кислорода в медицине для профилактики гипоксии. Особенно популярен прием кислородных коктейлей или применение кислородных концентраторов, баллончиков в крупных городах. Для улучшения самочувствия зачастую прибегают к кислородным ваннам.
Применение кислорода основано на его химических свойствах.
Кислород воздуха имеет чрезвычайно важное значение для процессов горения. Сжигая различные виды топлива, получают тепло, которое используют для удовлетворения самых различных потребностей, в том числе для преобразования его в механическую и электрическую энергию. При участии кислорода воздуха сгорает топливо на теплоэлектростанциях, топливо в двигателях автомобилей, выжигают металлические руды на заводах цветной металлургии.
Сварка и резка металлов
Чистый кислород с ацетиленом широко используют для так называемой автогенной сварки стальных труб и других металлических конструкций и их резки. Для этого служит специальная горелка, который состоит из двух металлических трубок, вставленных друг в друга. В пространство между трубками пропускают ацетилен и зажигают, а затем по внутренней трубке пропускают кислород. Оба газа, подаются из баллонов под давлением. Температура в кислородно-ацетиленовом пламени - до 2000 ° C, при такой температуре плавится большинство металлов.
В медицине
Кислород - важнейший биогенный химический элемент, обеспечивающий дыхание большинства живых организмов на Земле. Физиологическое действие кислорода разностороннее, но решающее значение в его лечебном эффекте имеет способность возмещать дефицит кислорода в тканях организма при гипоксии (недостаточного снабжения тканей кислородом или нарушения его усвоения).
Ингаляцией (вдыханием) кислорода широко пользуются при различных заболеваниях, сопровождающихся гипоксией (нехваткой кислорода): при заболеваниях органов дыхания (пневмония, отек легких и т. д.), сердечно-сосудистой системы (сердечная недостаточность, коронарная недостаточность, резкое падение артериального давления и т. п.), отравлениях угарным газом, синильной кислотой, удушающими веществами (хлор, фосген и др.), а также при других заболеваниях с нарушением функции дыхания и окислительных процессов.
В анестезиологической практике кислород широко применяется в смеси с ингаляционными наркотическими анальгетиками. Чистым кислородом и смесью его с углекислотой пользуются при ослаблении дыхания в послеоперационном периоде, при интоксикациях и т. д.
Широко пользуются кислородом для так называемой гипербарической оксигенации - применения кислорода под повышенным давлением. Установлена высокая эффективность этого метода в хирургии, интенсивной терапии тяжелых заболеваний, особенно в кардиологии, реаниматологии, неврологии и других областях медицины.
Применяют также энтеральную оксигенотерапию (введение кислорода в кишечник или желудок) путем введения в желудок кислородной пены, применяемой в виде так называемого кислородного коктейля. Используется для общего улучшения обменных процессов в комплексной терапии сердечно-сосудистых заболеваний, нарушений обмена веществ и других патологических состояний, связанных с кислородной недостаточностью организма.
Чистым кислородом пользуются для дыхания также летчики при высоких полетах, водолазы, на подводных лодках и т. п.
Кислородные подушки применяют при некоторых заболеваниях для облегчения дыхания.
В металлургии
Кислород широко применяется для интенсификации химических и металлургических процессов. Чистый кислород используют, в частности при производстве серной и азотной кислот, синтетического метилового спирта CH 3 OH и других химических продуктов.
При вдувании в доменную печь обогащенного кислородом воздуха значительно повышается температура печи, ускоряется процесс выплавки чугуна, увеличивается производительность доменов и экономится кокс.
Идея о целесообразности обогащения дутья кислородом была высказана еще в XIX веке. Однако, широкое использование обогащенного кислородом воздуха в доменном производстве и в металлургии вообще задержалось на долгое время. Это было обусловлено высокой стоимостью кислорода, а также нарушениями в технологическом процессе, возникавшие при выплавке перерабатывающих чугунов.
После многих промышленных исследований была отработана теория и технология доменной плавки с использованием обогащенного кислородом дутья.
В сельском хозяйстве
В тепличном хозяйстве, для увеличения массы животных, для обогащения кислородом водной среды в рыбоводстве.
В пищевой промышленности выступает в роли пропеллента (для распыления других веществ), в качестве упаковочного газа и даже как пищевая добавка (Е 948).
Ракетное топливо
Смесь жидкого кислорода и жидкого озона - один из самых мощных окислителей ракетного топлива (удельный импульс смеси водород-озон превышает удельный импульс для пары водород - фтор и водород - фторид кислорода).
Взрывчатые вещества
Для изготовления взрывчатых смесей - так называемых оксиликвиты используют жидкий кислород. Это смеси древесных опилок, сухого торфа, порошка угля и других горючих веществ, спрессованных в специальных патронах и пропитанных перед употреблением жидким кислородом. При воспалении такой смеси электрической искрой она взрывается с большой силой. Оксиликвиты применяют при разработке рудных залежей взрывным способом, при прокладке тоннелей в горах, рытье каналов и др.
На нашей планете есть огромное количество химических элементов, которые могут использоваться человеком в самом разном виде. И одним из наиболее распространенных веществ считается кислород. Ученые доказали, что такой элемент входит в состав более чем полутора тысяч соединений в земной коре. В свободном состоянии кислород присутствует в воздухе. Такой элемент крайне важен для природы, а люди активно используют его в промышленности. Поговорим о том, что собой представляет кислород, свойства рассмотрим и обсудим его применение в медицине.
Свойства кислорода
Кислород имеет химическую формулу О2 и является по своей сути бесцветным газом, не обладающим ни вкусом, ни запахом. Данное вещество несколько тяжелее воздуха и обладает возможностью в небольших количествах растворяться в воде. Кислород – это достаточно сильный окислитель, который при нагревании способен вступать в реакции со многими металлами и неметаллами. При воздействии с железом такое вещество провоцирует ржавление, которое также можно классифицировать, как медленное окисление. На воздухе именно кислород поддерживает процессы горения многих элементов, гниения и дыхания.
Где находит кислород применение?
Люди применяют кислород в химической, а также в металлургической промышленности. Это горелки с кислородно-воздушной смесью, сварка и газопламенная резка металлов, ракетное топливо. Кроме того его частенько используют в медицине.
Применение кислорода в медицине
Достаточное поступление кислорода в организм крайне важно для нормальной деятельности всех наших органов и систем. Этот химический элемент должен составлять примерно двадцать процентов окружающего нас воздуха. Но на практике оказывается, что в современных городах и квартирах его количество намного меньше. или кислородное голодание – это гипоксия.
Такая нехватка отрицательно сказывается на состоянии нашего здоровья и может спровоцировать развитие ХОБЛ – хронической обструктивной болезни легких. Люди, испытывающие недостаток кислорода, страдают от головных болей, бессонницы, депрессии, снижения иммунитета, болезней мышц и суставов. Кроме того такой дефицит чреват преждевременным старением организма, нарушениями кровообращения и обменных процессов.
Для восполнения нехватки кислорода можно проводить время на свежем воздухе – в парковых зонах и хвойных лесах. Такое лечение действенно, но на него требуется некоторое время. Если же нужно ускорить процесс, то для лечения гипоксии кислород в медицине как раз и используется. Хранится он в синих баллонах из металла, выдерживающих высокие давления до 15 МПа (150 атм).
Для подпитки кислородом человека может использоваться специальный кислородный концентратор, который находится в медицинских учреждениях. Этот прибор предназначен для проведения и может применяться в реанимационных отделениях. В этом случае он представляет собой источник чистого кислорода и предназначается для терапии пациентов с бронхиальной астмой, уже упомянутой , сердечнососудистыми недугами, а также интоксикациями. Такое приспособление помогает справиться с удушьями при травме, шоковых состояниях, а также при сбое в деятельности почек.
Кислородный концентратор может применяться в стационарных отделениях и даже на дому для терапии пациентов, которые страдают от бронхолегочных и прочих недугов, требующих достаточного поступления чистого воздуха.
Также такой прибор активно используется во многих детских учреждениях, поликлиниках, санаториях, спортивных клубах, на дому и в стационарных отделениях с целью профилактики самых разных недугов, а также для укрепления иммунитета. С его помощью еще готовят специальные кислородные коктейли.
Кислородотерапия
Данная процедура считается одной из наиболее востребованных в современной медицине. К ней прибегают при лечении бронхиальной астмы, обструктивного бронхита, пневмонии, а также туберкулеза и многих аллергических заболеваний. Применение в медицине кислородотерапии также целесообразно еще и при интоксикациях и многих прочих патологических состояниях, которые сопровождаются кислородным голоданием. Такое лечение подразумевает насыщение клеточек органов дыхания, а также крови активным кислородом. Подобный процесс осуществляется при помощи особых масок и трубок, сквозь которые в организм поступает воздух, насыщенный кислородом. Проведение курса такого лечения помогает избавиться от одышки и изнуряющего кашля, улучшить отхождение мокроты и устранить хрипы.
Во многих оздоровительных центрах, а также санаториях проводятся не только ингаляции, но и практикуются кислородные ванны, коктейли и специальные барокамеры.
Так, к примеру, кислородные ванны отлично улучшают общее самочувствие, оптимизируют артериальное давление, устраняют бессонницу, налаживают обменные процессы и избавляют человека от головных болей. Кроме того такие процедуры способны на порядок улучшить состояние кожи и успокоить нервную систему.
Что касается кислородных коктейлей, то они выглядят как воздушная пенка, насыщенная пузырьками кислорода. Их готовят в разных детских учреждениях, поликлиниках и санаториях, а также во многих оздоровительных лагерях и стационарных отделениях. В основе коктейля находится сок либо травяной отвар, дающий продукту вкус и цветовую окраску. Потребление кислородных коктейлей помогает улучшить иммунитет, повысить работоспособность, оптимизировать деятельность пищеварительного тракта и сердечнососудистой системы.
Также высокой популярностью пользуются барокамеры с кислородом. Они активно применяются в роддомах, для ухода за недоношенными детками и малышами с проблемами дыхательных органов. Кроме того барокамеры могут использоваться в хирургических отделениях для оперирования пациентов с дыхательными проблемами.
Таким образом, кислород, свойства которого позволяют «съедать» металл, – это крайне важный элемент для человека, который активно применяется в медицине.
Екатерина, www.сайт
P.S. В тексте употреблены некоторые формы свойственные устной речи.