Tlen

Tlen (z łac. Oxygenium) jest to pierwiastek chemiczny o l. atomowej (porządkowej) 8, symbolu O i masie atomowej 16 u, położony w układzie okresowym w 2. okresie, w grupie VI A; rozpoczynający grupę główną tlenowców. Atom pierwiastka składa się z: 8 protonów, 8 elektronów i 8 neutronów . Tlen jest dwuwartościowym gazem o charaktrze kwasowym. Bez barwy, smaku i zapachu gaz o gęstości 1,43 g/dm3 jest nieco cięższy od powietrza. Temp. Topnienia: - 218,8 C, temp. wrzenia: - 183 C (w tej temperaturze pod zwiększonym ciśnieniem skrapla się na bladoniebieską ciecz). W zwykłych warunkach występuje w postaci dwuatomowych cząsteczek O2. Ma właściwości paramagnetyczne_- ciekły tlen można wyciagać z naczynia magnesem.

Po raz pierwszy otrzymał go w 1774r. angielski chemik Joseph Priestley poprzez rozkład tlenku rtęciowego (HgO). Prawie jednocześnie otrzymał tlen Karl Wilhelm Scheele. Obaj odkrywcy uwarzali go za zdeflogistonowane powietrze (flogiston- hipotetyczna substancja dawniej uważana za przyczynę palności. Wg teorii „flogistonu“ proces spalania wszystkich ciał palnych, a w szczególności metali miał polegać na wydzielaniu flogistonu i uwalnianiu się tlenku. Pod koniec XVIII w. Antoine Lavoisier wykazał, że w rzeczywistości spalanie nie polega na utracie żadnej substancji, lecz na przyłączaniu tlenu. Ta teoria, choć jest błędna przyczyniła się do rozwoju chemii). Dopiero kilka lat później Lavoisier dokładniej zbadał właściwości tlenu i uznał go za pierwiastek, niesłusznie stwierdzając, że wchodzi on w skład wszystkich kwasów (stąd łac. nazwa oznaczająca „tworzący kwas“). Obecnie pierwiastek można otrzymać przez destylację frakcjonowaną cieklego powietrza lub elektrolizę wody.

Odmianą alotropową tlenu jest ozon. Naturalny pierwiastek jest mieszaniną trzech izotopów trwałych: 16O, 17O, 18O (znanych jest 10 izotopów tlenu). W przyrodzie występuje jako składnik powietrza, a także- w składzie wszystkich ciał.

W temp. pokojowej (ok. 20 C) tlen jest nieaktywny chemicznie. W wyższych temp. reaguje bezpośrednio ze wszystkimi pierwiastkami, z wyjątkiem fluorowców i helowców, tworząc tlenki. Wyjątkiem jest fluor, z którym może reagować w specjalnych warunkach. Choć sam się nie pali, jest niezbędny we wszyskich procesach spalania.

Oprócz występowania tlenu w zwykłych warunkach, czyli dwuatomowego pierwiastek ten może mieć też inne postacie .
Dwuatomowy tlen występuje w: związkach chemicznych, powietrzu (20,95%), skorupie ziemskiej (ok. 47,2%) oraz jest składnikiem wszystkich ciał.

Pojedyncze atomy pierwiastka, czyli tlen atomowy jest znacznie bardziej aktywny chemicznie, niż w innych postaciach pierwiastka.
Ozon (trójtlen, O3) to nietrwała odmiana alotropowa tlenu. Jest niebieskawym gazem o ostrej woni, trującym. Temp. topnienia, wrzenia i krytyczna są wyższe dla ozonu anizeli dla tlenu. W porównaniu z tlenem, rozpuszczalność ozonu w wodzie jest ok. 13 razy większa. Jest silnym utleniaczem, reaguje z rtęcią i srebrem dając tlenki. Rozkłada się samorzutnie w temp. pokojowej do O2 i ozonu. Kąt między wiązaniami w cząsteczce ozonu wynosi 116,8 . Cząsteczka trójtlenu posiada moment dipolowy 0,46 D. W roztworach wodnych ozon utlenia związki żelaza, dwuwartościowego manganu, azotyny, jodki, pestycydy oraz inne liczne związki organiczne. Trójtlen wytwarzany jest przez wyładowania elektryczne w powietrzu lub tlenie w tzw. ozonizatorach. Ozon stosowany jest do dezynfekcji wody i ścieków, niekiedy w kombinacji z naświetlaniem promieniowaniem UV lub dodatkiem wody utlenionej. Ponadto służy do bielenia olejów, wosków, skrobi, a także jako utleniacz w pojazdach kosmicznych. Jest on także składnikiem powietrza (0,000001%).

Skroplony tlen jest cieczą o niebieskawym zabarwieniu. Jego gęstość jest rzadsza od zwykłego tlenu i wynosi 1,13g/dm3.
Tlen występuje w wielu związkach chemicznych: kwasach, zasadach, tlenkach amfoterycznych i nadtlenkach.
Tlenki są to związki tlenu na -2 stopniu utlenienia z innymi pierwiastkami chemicznymi. W temp. pokojowej tlenki różnych pierwiastków występują jako gazy, ciecze lub ciała stałe. Powstają w wyniku: bezpośredniej syntezy z pierwiastków (np. S + O2 = SO2), działania pary wodnej na pierwiastek (np. C + H2O = CO + H2), rozkładu termicznego odpowiednich soli (np. CaCO3 = CaO + CO2) lub wodorotlenków (np. Cu(OH)2 = CuO + H2O) albo przez odwadnianie kwasów (np. 2HNO3 = N2O5 + H2O).

Nadtlenki są to związki chemiczne zarówno nieorganiczne, jak i organiczne, którym przypisuje się stopień utlenienia –1. Znane są m.in.: nadtlenki litowców (np. nadtlenek sodu Na2O2), nadtlenki berylowców (oprócz berylu, np. nadtlenek baru BaO2), nadtlenek cynku ZnO2, nadtlenek kadmu CdO2, nadtlenek wodoru oraz liczne nadtlenki organiczne. Nadtlenki są silnymi utleniaczami, a zmieszane z substancjami redukującymi zazwyczaj wybuchają.