Кислород легкий газ или тяжелый. Чем отличается кислород от воздуха

Что-то последнее время я одни только серьёзные вещи делаю. Так устал от этого, что решил, для отдыха, фигнёй вчера вечером позаниматься. Составить, скажем, топ-лист самых тяжёлых газов. Если кому интересно -- вот результаты.

Точнее, сначала несколько замечаний.

Замечание №1. Список, особенно в лёгкой своей части, наверняка неполон. Веществ всяких синтезировано до чёрта, и мои тыканья вряд ли покрыли всё поле.

Замечение №2. "Тяжёлый" определялось по молекулярной массе. На самом деле, для достаточно сложных молекул, да ещё вблизи температуры кипения, простая линейная связь между плотностью газа и его молекулярной массой может нарушаться (в тяжёлых случаях, как, например, у HF, процентов аж на 30). Но ясно же, что никто никогда не набирал литр какого-нибудь TeClF5 только чтобы его точно взвесить. Да кой-каких из этих веществ, вероятно, и литра-то за всю историю не произведено! Поэтому, за неимением лучшей линейки, будет всё-таки молекулярный вес. Делим его на 29 -- и получаем, в первом приближении, во сколько раз газ тяжелее воздуха.

Замечание №3. "Газом" полагается субстанция, кипящая или полностью сублимирующая при температуре ниже +20 Цельсия и давлении в 1 атмосферу.

Ну вот. Теперь, наконец, слайды наш хит-парад:

10. N(CF 3) 3 . Взяли аммиак и заменили водороды на метиловые группы, в каждой из которых заменили водороды на фтор. Получился perfluorotrimethylamine. Масса: 221, температура кипения -6 C. , .

9.5. Мне тут радон Rn подсказали, с массой в 222 и температурой кипения в -62 C.

9. C 4 F 10 . Обычный бутан, в котором весь водород поменяли на фтор. Так и называется: perfluorobutane. Масса: 238, температура кипения -1.7 C. . Вещество, кстати, весьма химически стойкое, первым никого не атакующее, физиологически инертное, а потому используется как наполнитель некоторых огнетушителей и контрастный агент для УЗИ в медицине.

8. TeF 6 . Теллур, обвешанный со всех сторон фтором, т.е. теллура гексафторид (tellurium hexafluoride). Масса: 241.6, температура кипения -37.6 C. . В отличие от предыдущего газа, правда, очень токсичен и обладает чрезвычайно неприятным запахом, как и большинство летучих соединений теллура. Реагирует с водой.

7. CF 3 CF 2 I. Взяли этан, заменили весь водород фтором и одним атомом иода. В комментариях подсказали, что это называется перфторэтил иодид. Или 1,1,1,2,2-pentafluoro-2-iodoethane, если по IUPAC (ссылка). Масса: 245.9, температура кипения +13 C. (если промотать на страницу 424) сообщает, что вещество является анестетиком, пригодным для наркоза. Так что вряд ли оно совсем уж "злое" по своим свойствам.

6. C 4 F 10 O. Это, в общем, эфир, но тоже со фтором везде вместо водорода. Называется decafluorodiethyl ether. Масса: 254, температура кипения 0 C. тот же и указывает, что вещество является физиологически инертным, но тоже потенцально применимым для наркоза.

5. TeClF 5 . Масса: 258, температура кипения +13.5 C. . По аналогии с родственником №8 наверняка тоже гадость страшная.

4. F 5 TeOF. Масса: 259.6, температура кипения +0.6 C. Называется, предположительно, tellurium hypofluorite, если я правильно проинтерпретировал . И это наверняка тоже не мёд.

3. IF 7 . Масса: 259.6, температура кипения +4.8 C. Гептафторид иода (iodine heptafluoride). . Раздражитель, сильный окисилитель, в контакте с органическими материалами может вызвать пожар. При взгляде на это вещество тут же возникает соблазн "сконструировать" что-нибудь ещё потяжелее, заменив фтор на хлор -- скажем, IClF 6 . Увы, оказывается , соединений между галогенами, в которых бы участвовало более двух их видов, практически не бывает. То есть, здесь тупик.

2. W(CH 3) 6 . Атом вольфрама, облепленный метиловыми группами. Hexamethyltungsten, гексаметилвольфрам; тетраэтилсвинец помните? Та же порода. Масса: 274.05, температура кипения -30 C (сублимирует). сообщает, что при комнатной температуре соединение разлагается, так что работать с ним надо очень быстро, и вообще помещение его в этот список -- некоторая натяжка. Но пусть будет.

Ну и, наконец, победитель:

1. WF 6 . Гексафторид вольфрама, tungsten hexafluoride. Масса: 297.3 (в 10 раз тяжелее воздуха, 12.4 грамма на литр), температура кипения +17.1 C. На грани, но всё-таки газ. . Вещество это довольно стабильно, хорошо изучено и применяется в производстве полупроводников. Правда, вдыхать его не советую: это яд, плюс коррозионно очень активный.

Википедия однако, осторожно именует его лишь "одним из самых тяжёлых газов". Почему? Во-первых, поди перебери всю химию, чтобы проверить. Кто знает, не таятся ли среди многочисленных галогенооргаников какие-нибудь ещё более тяжёлые газы, ведомые только паре экспертов?

А во-вторых, у WF 6 имеется несколько и вполне конкретных конкурентов, способных изменить его статус в будущем. Например:

1. WClF 5 с молекулярной массой в 314.2. Вещество это точно существует (например , и есть ещё много указаний), достаточно стабильно, чтобы его "добавлять" к другим реагентам в каких-то эзотерических фокусах, и достоверно летучее. Но найти его точную температуру кипения мне так и не удалось. Сильно подозреваю, что она попросту неведома никому за её полной практической ненадобностью.

2. PoF 6 (323) (), OsF 8 (342) (), AmF 6 (357) (). Все эти вещества считаются теоретически возможными, (в частности, гексафторид полония PoF 6 , предположительно, должен быть газом с т. кип. -40 C). Всех их пытались синтезировать -- но удача пока никому не улыбнулась.

Так что вопрос "самого тяжёлого газа" остаётся открытым.

И на закуску. Полученные результаты наводят на мысль о следующем "рецепте" построения тяжёлых газов:

1. Взять что-то симметричное потяжелее. Атом или функциональную группу.
2. Обвесить симметрично со всех сторон фтором. Это уже даёт результат, но затем:
3. Заменить один фтор другим галогеном, если получится.

Так я нашёл почти все газы в этом списке. Возможны ли другие пути? Я видел кое-какие вариации, но все они, похоже, менее перспективны:

а) Хлор, а не фтор? Гораздо худшая летучесть. Правда, PbCl 4 выступает любопытным исключением, но даже его температура кипения -- +50 C.

б) Кислород, при той же почти массе, что у фтора, связывает вдвое больше электронов и соединение получается легче. Вероятно, вершина на этом пути -- Mn 2 O 7 , нестойкий, взрывоопасный , но чисто формально вроде как сублимирующий при -10 C. Из более стабильных соединений стоит отметить, пожалуй, OsO 4 с температурой кипения аж в 130 градусов.

в) Карбонилы, в том числе тяжёлых металлов, существуют, стойки, хорошо изучены. Но, хоть и летучи, при комнатной температуре в большинстве своём тверды. Самые летучие из них -- никелевый Ni(CO) 4 (кипит при +43) и кобальтовый Co 2 (CO) 8 (+52). Оба -- ядовитейшие соединения, которых, по возможности, лучше избегать.

с) Метиловые группы и металлорганика в целом. Уже упомянутый тетраэтилсвинец, хоть и жидкий при комнатной температуре, выглядит многообещающе. Особенно если в метиловые группы галогенов добавить. Увы, толком рассмотреть это поле мне не удалось. Может, из экспертов кто чего подскажет.

Спасибо за внимание. Всё.

Существует расхожая фраза, что человек не может жить без чего-то (подставляйте сами), как без воздуха, – и это абсолютная правда. Именно он и кислород являются необходимым условием существования преобладающего количества живых существ на Земле.

Воздух – это смесь газов, которые образуют атмосферу Земли.

Сравнение

Кислород – это газ, не имеющий цвета, вкуса или какого-либо запаха. Молекула кислорода состоит из двух атомов. Ее химическая формула записывается как O 2 . Трехатомный кислород именуется озоном. Один литр кислорода равен 1,4 граммам. Он слабо растворяется в воде и спирте. Кроме газообразного, может быть в жидком состоянии, образуя вещество бледно-голубого цвета.

Воздух – это смесь газов. 78% в нем занимает азот, 21% – кислород. Меньше одного процента припадает на аргон, углекислый газ, неон, метан, гелий, криптон, водород и ксенон. Кроме того, в воздухе находятся молекулы воды, пыль, песчинки, споры растений. Масса воздуха меньшая, чем масса кислорода того же объема.

Открыл кислород в 1774 году англичанин Джозеф Пристли, раскладывая оксид ртути в закрытом сосуде. Сам термин «кислород» был веден в обиход Ломоносовым, а поставлен «на место №8» химиком Менделеевым. Согласно его периодической системе, кислород является неметаллом и самым легким элементом группы халькогенов.

В 1754 году шотландец Джозеф Блек доказал, что воздух является не однородным веществом, а смесью газов, водяного пара и различных примесей.

Кислород считается самым распространенным на Земле химическим элементом. Во-первых, из-за его присутствия в силикатах (кремний, кварц), которые составляют 47% земной коры, и еще 1500 минералов, входящих в «земную твердь». Во-вторых, из-за его присутствия в воде, которая укрывает 2/3 поверхности планеты. В-третьих, кислород является неизменным компонентом атмосферы, точнее, занимает 21% от ее объема и 23% от ее массы. В-четвертых, данный химический элемент входит в состав клеток всех земных живых организмов, являясь каждым четвертым атомом в любой органике.

Кислород – обязательное условие процессов дыхания, горения и гниения. Используется в металлургии, в медицине, в химической промышленности и сельском хозяйстве.

Воздух образует земную атмосферу. Он необходим для существования жизни на Земле, является обязательным условием процессов дыхания, фотосинтеза и прочих жизненных процессов всех существ-аэробов. Воздух нужен для процесса сжигания топлива; из него, путем сжижения, добывают инертные газы.

Выводы сайт

1. Кислород – это однородное вещество, воздух состоит из ряда компонентов.
2. Чистый кислород тяжелее воздуха равного объема.
3. Воздух входит лишь в состав атмосферы, а кислород является обязательным компонентом гидросферы, литосферы, атмосферы и биосферы.

Действительно, природный газ является дешевым и доступным топливом . Поднёс спичку и вот — тепловая и даже световая энергия. Ей достаточно легко управлять и пользоваться.
Но всё ли так надёжно и просто?

Природный газ добывают на газовых месторождениях, и он от места добычи по газопроводам поступает к нашим газовым плитам и отопительным аппаратам. Можно проще — к плитам и котлам. Как хорошо. Бери и пользуйся!

Так мы берём и пользуемся. Свои действия довели до автоматизма: зажигаем спичку, подносим ее к газовой горелке, открываем кран… Правильно, так и надо. Нельзя давать выходить газу без горения, иначе…

Основным горючим компонентом природного газа является метан . Это один из углеводородов, из-за которых так много шума — политического, экономического… Содержание его в природном газе может быть до 98%. Кроме метана в состав природного газа входят этан, пропан, бутан . К негорючим компонентам относятся: азот, углекислый газ, кислород, пары воды. Кстати, интересно знать, что горючими элементами таблицы Менделеева в нашей природе являются только углерод, водород и частично сера . Больше ничего не горит.

Метан в смеси с воздухом в 5−15% случаев взрывоопасен , т. е. при внесении огня смесь мгновенно воспламеняется и выделяет большое количество тепла. Давление при этом увеличивается в 10 раз! Что это такое и как это выглядит, пояснять не буду, поверьте автору — страшно!

Представим себе (пусть это будет страшный сон), что в помещении, у которого внутренний объём 100 м.куб. оказалось от 5 до 15 м.куб. природного газа (замечу сразу, что специфический запах при этом будет невыносимым). И вот туда направляется кто-то в ночной рубахе, колпаке и со свечкой в руках. Ему так хочется узнать — что так противно воняет… Не узнает! Не успеет…

Сам природный газ не имеет цвета, вкуса и запаха. Его одорируют! Вот именно, придают всем известный «аромат», а интенсивность запаха делают такой, чтобы человеческий нос ощутил газ, когда его объем уже составляет 1% . Это значит, что еще 4% и страшный сон с кем-то в ночной рубахе, колпаке и свечкой в руках станет реальностью…

…Погасите хотя бы свечку. И не пользуйтесь никакими электрическими приборами. Температура воспламенения природного газа находится в пределах 750 градусов С , а это температура любой электрической искры или даже кончика сигареты во время затяжки.

Быстрее открывайте окна и двери — делайте сквозняк , такой, чтобы колпак сорвало, и чёрт с ним, с этим теплом. Природный газ примерно в два раза легче воздуха и он быстро будет улетать в атмосферу.
Звоните в газовую службу, МЧС, милицию , куда угодно, не обидятся. Сообщите им о обнаружении запаха газа. Адрес не забудьте сказать. Обязательно пообщайтесь с соседями . Ну и что, что Вы остались в одной ночной рубахе, им, может быть, будет и приятно…

Удачи Вам, тепла и спокойствия!