Aktualności

Kształcenie na odległość

Programy nauczania i scenariusze zajęć do kształcenia ogólnego

Epodręczniki PO KL

Katalog Zasobów Dodatkowych

Wsparcie psychologiczno-pedagogiczne

Gra edukacyjna „Godność, wolność i niepodległość”


Wsparcie użytkownika

Filmy instruktażowe i instrukcje

Poradnik dla użytkownika

Najczęściej zadawane pytania wraz z odpowiedziami

Filmy instruktażowe i instrukcje
Dodaj do ulubionych Udostępnij materiał Wydrukuj

Ocenia się, że krew w tętnicach mózgowych człowieka, aby umożliwiała efektywne myślenie, powinna być nasycona tlenem aż w 90%. Obniżenie tej wartości już o 5% zmniejsza m.in. zdolność koncentracji oraz uruchamia reakcje obronne organizmu, jak np. ziewanie. Spadek poziomu nasycenia krwi tlenem do 75% skutkuje chwiejnością emocjonalną, błędnymi osądami i decyzjami.

Czy bez tlenu, tak ważnego dla organizmów żywych, byłoby możliwe ich funkcjonowanie na Ziemi?

R143hWYhQUyFr1
Tlen na Ziemi jest produkowany przez rośliny zielone w procesie fotosyntezy. Choć one same oddychają również tlenem zgromadzonym w powietrzu, to są w stanie wyprodukować go znacznie więcej, niż wynosi ich zapotrzebowanie
Już wiesz
  • w jaki sposób zaplanować doświadczenie potwierdzające, że powietrze jest mieszaniną;

  • co to są symbole pierwiastków chemicznych i jak się nimi posługiwać;

  • w jaki sposób zapisuje się równania reakcji chemicznych;

  • jak rozpoznać podstawowy sprzęt laboratoryjny i jak się nim posługiwać, w jaki sposób stosować w praktyce zasady bezpieczeństwa w szkolnej pracowni chemicznej.

Nauczysz się
  • wskazywać położenie tlenu w układzie okresowym pierwiastków;

  • podawać przykłady zastosowania tlenu i tlenków w życiu codziennym;

  • planować i wykonywać doświadczenia pozwalające otrzymać tlen oraz tlenki.

iU52QUv431_d5e234

1. Tlen

Jeszcze 300 lat temu uważano, że powietrze jest pierwiastkiem lub związkiem chemicznym, a nie – jak wiemy dzisiaj – mieszaniną gazów. Mimo iż azot stanowi aż 78% objętości powietrza, to jednak jego wyłączna obecność w atmosferze oznaczałaby zupełny brak życia na Ziemi.

Tlen jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w przyrodzie. Jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi prawie połowę jej masy. Wchodzi on w skład wody, skał, rud metali, piasku.

Tlen jest niezbędny do życia większości organizmów, bez niego giną zwierzęta i rośliny. Obniżenie jego zawartości w powietrzu z 21 do 15% powoduje zaburzenie pracy organizmu, a spadek poniżej 10% może prowadzić do śmierci. Co ciekawe, w 2010 r. europejscy naukowcy odkryli pierwsze większe organizmy wielokomórkowe, które nie potrzebują tlenu do życia. Nieznane wcześniej gatunki znaleziono w osadach znajdujących się na dnie Morza Śródziemnego.

RidPbFZVNkUV51
Co mogłoby się stać, gdyby na Ziemi zabrakło tlenu?
Polecenie 1

Odpowiedz na pytania:
Co mogłoby się stać, gdyby na Ziemi zabrakło tlenu?
Czy tlen może być szkodliwy?

Wskazówka

Odpowiadając na pytanie, zwróć uwagę na dawkę. Dowiedz się, dlaczego w inkubatorach monitoruje się stężenie tlenu. Czy bary tlenowe są rekomendowane przez lekarzy?

Ciekawostka

Czy zawartość tlenu zmienia się wraz z wysokością? Powietrze to mieszanina gazów. Wraz z wzrostem wysokości spada jego ciśnienie, a tlen staje się coraz bardziej rozrzedzony.

Przykładowo, na szczycie Mount Everestu ciśnienie spada do 1/3 wartości ciśnienia nad poziomem morza, tak samo (również do 1/3) spada ilość wdychanego przez wspinaczy tlenu.

Zawartość tlenu zmienia się wraz z wysokością

Miejsce

Wysokość n.p.m.

Ciśnienie na danej wysokości

Dostępność tlenu [%] w porównaniu z poziomem morza

Poziom morza

1010 hPa

100%

Warszawa

ok. 120

1000 hPa

99%

Kasprowy Wierch

1987

810 hPa

80%

Baza pod Mount Everestem

5300

540 hPa

53%

Mount Everest – szczyt

8848

340 hPa

33%

RyqLgrN27ms3q1
Na ekranie Mount Everest z zaznaczoną bazą na wysokości 6000 n.p.m. oraz całkowitą wysokością.
iU52QUv431_d5e315

2. Tlen – otrzymywanie

Tlen został odkryty około roku 1774 przez Anglika Josepha Priestleya (czyt. dżozefa pristleja) oraz – niezależnie – także przez Szweda Karla Scheelego (czyt. karla schilego). W wyniku ogrzewania tlenku rtęci(II) wydzielił się gaz, a na ściankach naczynia osadziły się kropelki rtęci. Otrzymanym gazem podtrzymującym palenie był tlen.

W laboratorium tlen otrzymuje się podczas termicznego rozkładu manganianu(VII) potasu, rozkładu wody utlenionej (w obecności katalizatora) lub podczas rozkładu wody pod działaniem prądu elektrycznego (elektrolizy wody). Przemysłowa metoda otrzymywania tlenu polega na destylacji ciekłego powietrza.

RkpYRDXzDUSP21
Film rozpoczyna czarno biały portret Josepha Priestleya. Zmiana ujęcia na czarno biały portret ołówkowy Karla Wilhelma Scheele'a, Zmiana ujęcia na monochromatyczny portret w odcieniach sepii przedstawiający Antoine'a Lavoisiera. Zmiana ujęcia na barwny portret olejny Jędrzeja Śniadeckiego. Zmiana ilustracji na sąsiadujące portrety Zygmunta Wróblewskiego po prawej i Karola Olszewskiego po lewej stronie.
iU52QUv431_1445931753719_0
Otrzymywanie tlenu z manganianu(VII) potasu1
Doświadczenie 1

Doświadczenie wymaga zastosowania odzieży ochronnej i okularów.

Problem badawczy

Czy z manganianu(VII) potasu (KMnO4) można otrzymać tlen? W jaki sposób można go zidentyfikować?

Hipoteza

Tlen można otrzymać w wyniku ogrzewania manganianu(VII) potasu (KMnO4), podobnie jak otrzymuje się go w wyniku termicznego rozkładu tlenku rtęci(II). Powstały gaz należy zidentyfikować za pomocą żarzącego się łuczywka.

Co będzie potrzebne
  • statyw,

  • metalowa łapa,

  • 2 probówki,

  • korek z rurką odprowadzającą,

  • krystalizator,

  • palnik,

  • manganian(VII) potasu.

Instrukcja
  1. Do probówki wsyp kilka kryształków manganianu(VII) potasu. Wylot probówki zamknij korkiem z rurką odprowadzającą.

  2. Drugą probówkę napełnij wodą, jej wylot zatkaj palcem i umieść, odwróconą do góry dnem, w krystalizatorze napełnionym wodą.

  3. Probówkę z kryształkami manganianu(VII) potasu ogrzewaj w płomieniu palnika.

  4. Gdy zacznie wydzielać się gaz, włóż rurkę odprowadzającą do probówki napełnionej wodą.

  5. Po zebraniu gazu do odwróconej probówki zamknij ją korkiem i wyjmij.

    R1RvNNX8j9mbn1

Podsumowanie

Pod wpływem ogrzewania manganianu(VII) potasu zaczyna się wydzielać gaz, który wypiera wodę z probówki. Zebrany w probówce gaz jest bezbarwny.
Jest to reakcja rozkładu. W wyniku reakcji otrzymano bezbarwny i bezwonny gaz.

iU52QUv431_1445931805108_0
Otrzymywanie tlenu z wody utlenionej z udziałem drożdży1
Doświadczenie 2
Problem badawczy

Czy drożdże spożywcze umożliwiają rozkład nadtlenku wodoru? W jaki sposób można zidentyfikować gazowy produkt?

Hipoteza

Drożdże powodują rozkład roztworu nadtlenku wodoru, umożliwiając identyfikację zebranego tlenu za pomocą żarzącego się łuczywka.

Co będzie potrzebne
  • kolba stożkowa,

  • woda utlenionawoda utlenionawoda utleniona H2O2,

  • drożdże lub ziemniak,

  • łuczywko,

  • zapałki.

Instrukcja
  1. Do kolby wlej wodę utlenioną, dodaj łyżeczkę suchych drożdży lub pokrojonego w kostkę surowego ziemniaka.

  2. Po chwili do kolby włóż rozżarzone łuczywko.

  3. Obserwuj zachodzące zmiany.

    Rc7o3NY5KFHPH1

Podsumowanie

W wyniku rozkładu wody utlenionej (H2O2) pod wpływem enzymów zawartych w drożdżach/ziemniaku wydziela się bezbarwny, bezwonny gaz, który można było zidentyfikować za pomocą tlącego się łuczywa.

2H2O2 → 2H2O + O2
iU52QUv431_d5e494

3. Właściwości i zastosowanie tlenu

Tlen należy do pierwiastków bardzo rozpowszechnionych w przyrodzie. Jest niemetalem. Należy w 16. grupy i 2. okresu układu okresowego.

W warunkach normalnych (0°C, 1013,25 hPa) tlen jest bezbarwnym i bezwonnym gazem, tworzącym cząsteczki dwuatomowe. W górnych warstwach atmosfery pod wpływem promieniowania ultrafioletowego powstaje ozon, niebieski gaz, którego cząsteczki są zbudowane z trzech atomów tlenu.

Rd6r6elLkB1Cb1
Model, wzór sumaryczny tlenu (ditlenu). Model, wzór sumaryczny tritlenu (ozonu)
Ciekawostka

Tlen poddany działaniu wysokiemu ciśnienia przechodzi ze stanu gazowego w ciekły.

R1UdhpAb39vs71
Tlen w stanie ciekłym

Tlen znajduje szerokie zastosowanie w medycynie i różnych dziedzinach przemysłu.

R1Eu5VPMEM3ml1
iU52QUv431_d5e548

4. Spalanie pierwiastków w tlenie

Spalanie węgla, siarki i magnezu w tlenie1
Doświadczenie 3

Doświadczenie wymaga zastosowania odzieży ochronnej i okularów.

Problem badawczy

Czy spalanie pierwiastków w tlenie jest reakcją chemiczną, czy procesem fizycznym?

Hipoteza

Spalanie pierwiastków w tlenie jest reakcją chemiczną, ponieważ w jego wyniku powstają nowe substancje.

Co będzie potrzebne
  • zebrany w kolbach stożkowych tlen,

  • łyżki do spalań,

  • węgiel,

  • magnez,

  • siarka.

Instrukcja
  1. Spalanie węgla w tlenie
    Rozżarzony węgiel drzewny umieszczamy na łyżce do spalań i wprowadzamy do kolby z tlenem.

  2. Spalanie magnezu w tlenie
    Na łyżkę do spalań nabieramy wiórki magnezowe, zapalamy je w płomieniu palnika i wprowadzamy do kolby z tlenem.

  3. Spalanie siarki w tlenie (doświadczenie wykonujemy pod sprawnym wyciągiem)
    Na łyżkę do spalań nabieramy niewielką ilość siarki, zapalamy ją w płomieniu palnika, a następnie wprowadzamy do kolby z tlenem.

Podsumowanie
RUdlHxZXmwd4s1
Zdjęcie 1 – spalanie węgla w tlenie, zdjęcie 2 spalanie magnezu w tlenie, zdjęcie 3 spalanie siarki w tlenieZdjęcie 1 – spalanie węgla w tlenie, zdjęcie 2 spalanie magnezu w tlenie, zdjęcie 3 spalanie siarki w tlenieZdjęcie 1 – spalanie węgla w tlenie, zdjęcie 2 spalanie magnezu w tlenie, zdjęcie 3 spalanie siarki w tlenie

W kolbie z tlenem, do której wprowadzono węgiel, następuje rozbłysk światła, widać iskry, węgiel spala się gwałtownie.
Magnez spala się w tlenie bardzo jasnym płomieniem. Na łyżce do spalań pozostaje biały proszek.
Siarka pali się niebieskofioletowym płomieniem. Wydziela się gaz o drażniącym zapachu.
Tlen jest pierwiastkiem bardzo aktywnym chemicznie, łączy się z wieloma pierwiastkami. Spalanie to przemiana chemiczna, która zachodzi gwałtownie, z wydzielaniem światła i ciepła. W jej wyniku otrzymujemy nowe substancje (tlenki), które różnią się właściwościami od substancji użytych do reakcji (substratów). Spalanie w czystym tlenie zachodzi szybciej niż w powietrzu.

W trakcie spalaniaspalaniespalania pierwiastki (metale i niemetale) łączą się z tlenem. Produktami tej reakcji są tlenkitlenektlenki, czyli związki tlenu z innymi pierwiastkami. Gdy tlen połączy się z:

  • metalem, np. magnezem, otrzymamy tlenek metalu

metal + tlen → tlenek metalu

2Mg + O2 → 2MgO tlenek magnezu

  • niemetalem, np. siarką, powstanie tlenek niemetalu

niemetal + tlen → tlenek niemetalu

S + O2 → SO2 tlenek siarki(IV)
C + O2 → CO2 tlenek węgla(IV)

Proces łączenia się pierwiastków z tlenem jest podstawową metodą otrzymywania tlenków. Przykładem takiej reakcji jest np. rdzewienie, polegające na łączeniu się żelaza z tlenem.

Tworzenie nazw tlenków

Tlen w związkach chemicznych jest zawsze dwuwartościowy. Inne pierwiastki mogą mieć różne wartościowości i tworzyć jeden lub więcej tlenków (litowce, berylowce, fluor mają tylko jedną wartościowość).
W nazwie tlenków po słowie „tlenek” należy podać nazwę pierwiastka łączącego się z tlenem. Jeżeli dany pierwiastek tworzy więcej niż jeden tlenek, wówczas trzeba wskazać także wartościowość, którą zapisujemy cyfrą rzymską umieszczoną w nawiasie.

Tworzenie nazw tlenków

Symbol pierwiastka

Wartościowość
w związkach

Wzór sumaryczny

Nazwa tlenku

Mg

II

MgO

tlenek magnezu

S

II, IV, VI

SO2

tlenek siarki(IV)

S

II, IV, VI

SO3

tlenek siarki(VI)

C

II, IV

CO

tlenek węgla(II)

C

II, IV

CO2

tlenek węgla(IV)

R1S8KXUPb7MPE1
Tlenek siarki. Wartościowość siarki w związkach chemicznych: II, IV, VI.
iU52QUv431_d5e692

5. Tlenki – zastosowanie

Tlenki metali i niemetali mają szerokie zastosowanie. Niektóre tlenki występują w przyrodzie. Należą do nich:

  • tlenki metali: żelaza, glinu;

  • tlenki niemetali: wodoru (woda), krzemu (główny składnik piasku), węgla, azotu.

Tlenek żelaza(III) występuje w postaci minerału – hematytu. Ze względu na swoją czerwoną barwę może być składnikiem pigmentu do produkcji farb i lakierów.

Tlenek glinu występuje w postaci minerału – korundu. Kamienie szlachetne znajdują zastosowanie w jubilerstwie, zaś tlenek glinu ze względu na dużą twardość jest używany do polerowania oraz jako materiał ścierny.

Tlenek wapnia jest stosowany do produkcji cementu i zapraw murarskich (wapno palone) i w laboratoriach do osuszania cieczy i gazów. Znalazł również zastosowanie w produkcji nawozów sztucznych.

R1HdJU5uwIjYG1
Hematyt – tlenek żelaza(III) (a), korund (rubin, szafir) – tlenek glinu (b)
RVgMkS58rqNul1
Zastosowanie tlenków
iU52QUv431_d5e749

Podsumowanie

  • Tlen jest gazem bezbarwnym, bezwonnym, słabo rozpuszczalnym w wodzie, bardzo aktywnym chemicznie.

  • Tlenki to związki chemiczne metali i niemetali z tlenem.

  • Podstawową metodą otrzymywania tlenków jest reakcja łączenia się pierwiastków z tlenem.

  • Tlenki znalazły szerokie zastosowanie w życiu codziennym.

Praca domowa
Polecenie 2.1

Przedstaw w postaci tabeli właściwości fizyczne i chemiczne tlenu oraz azotu.

Polecenie 2.2

Zaprojektuj plakat przedstawiający zestaw do zbierania tlenu. Wyjaśnij, jakie właściwości powodują, że zbieramy go do probówki lub zlewki napełnionej wodą.

Dowiedz się więcej

International Historic Chemical Landmarks Joseph Priestley ‒ oxygen

iU52QUv431_d5e820

Słowniczek

tlenek
tlenek

związek tlenu z innym pierwiastkiem chemicznym, np.: K2O, MgO, SiO2, SO3, Cl2O7

spalanie
spalanie

reakcja z tlenem, której towarzyszy wydzielanie ciepła i światła

woda utleniona
woda utleniona

3‑procentowy roztwór nadtlenku wodoru H2O2; stosowana do odkażania ran

iU52QUv431_d5e897

Zadania

Ćwiczenie 1
Rr5JO8lQFYVUK1
zadanie interaktywne

Zaprojektuj zestaw do otrzymywania tlenu z manganianu(VII) potasu.

Ćwiczenie 2.1
RQVa45E315M3W1
Aplikacja interaktywna w formie układanki, polega na przeciągnięciu widocznych w dolnej części okna pięciu elementów zestawu eksperymentatorskiego: zlewki z wodą, palnika, probówki ze sproszkowaną substancją, probówki z wodą oraz rurki z korkiem do odpowiednich miejsc wokół laboratoryjnego statywu. Przycisk Sprawdź w prawym dolnym rogu okna służy do zweryfikowania poprawności wykonania zadania.
Ćwiczenie 3
RMbbQj0UpURnd1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 4
RM6OARqmyrg6u1
zadanie interaktywne
Ćwiczenie 5
RSWbAEHUx6sgM1
zadanie interaktywne

Przedstaw za pomocą modeli przebieg reakcji spalania magnezu.

Ćwiczenie 6.1
REl8B2vQqozZm1
Aplikacja interaktywna. Polega na przeciągnięciu symboli pierwiastków widocznych w dolnej części okna w określone miejsca równania reakcji chemicznej syntezy. Symbole pierwiastków do wyboru to Mg, H, O, C i N. Każdy symbol można wykorzystać wielokrotnie. Przycisk Sprawdź w prawym dolnym rogu okna służy do zweryfikowania poprawności wykonania zadania.
Ćwiczenie 7
RezoFvVFoFvnL1
zadanie interaktywne
Zgłoś problem