Із самим активним неметалом фтором кисень утворить з'єднання в позитивних ступенях окислювання. Так, у з'єднанні O₂F₂ ступінь окислювання кисню +1, а в з'єднанні O₂F - +2. Ці з'єднання належать не до оксидів, а до фторидам. Фториди кисню можна синтезувати тільки непрямим шляхом, наприклад, діючи фтором F₂ на розведені водяні розчини КОН.

1. Застосування кисню

Застосування кисню дуже різноманітно. Основна кількість одержуваного з повітря кисню використовуються в металургії. Кисневе (а не повітряне) дуття в домнах дозволяє істотно підвищувати швидкість доменного процесу, заощаджувати кокс і одержувати чавун кращої якості. Кисневе дуття застосовують у кисневих конвертерах при переділі чавуна в сталь. Чистий кисень чи повітря, збагачене киснем, використовується при одержанні і багатьох інших металів (міді, нікелю, свинцю й ін.). Кисень використовують при різанні і зварюванні металів. При цьому застосовують "балонний" кисень. У балоні кисень може знаходитися під тиском до 15 Мпа. Балони з киснем пофарбовані в блакитний колір.

Рідкий кисень - потужний окислювач, його використовують як компонент ракетного палива. Просочені рідким киснем такі матеріали, як деревні опилки, вата, вугільний порошок та ін. (ці суміші називають оксиліквітами ), використовують як вибухові речовини, застосовувані, наприклад, при прокладці доріг у горах.

1. Біологічна роль кисню

Кисень в атмосфері Землі почав накопичуватися в результаті діяльності первинних фотосинтезуючих організмів, що з'явилися, імовірно, близько 2,8 млрд. років тому. Вважають, що 2 млрд. років тому атмосфера вже містила близько 1% кисню; поступово з відбудовної вона перетворювалася в окисну і приблизно 400 млн. років тому придбала сучасний склад. Наявність в атмосфері кисню в значній мірі визначило характер біологічної еволюції. Аеробний (за участю О₂) обмін речовин виник пізніше анаеробного (без участі O₂), але саме реакції біологічного окислювання, більш ефективні, чим древні енергетичні процеси шумування і гліколізу, постачають живі організми здебільшого необхідної їм енергії. Виключення складають облігатні анаероби, наприклад, деякі паразити, для яких кисень є отрутою.

Використання кисню, що володіє високим окислювально-відновним потенціалом, як кінцевого акцептор електронів у ланцюзі дихальних ферментів, привело до виникнення біохімічного механізму подиху сучасного типу. Цей механізм і забезпечує енергією аеробні організми.

Кисень - основний біогенний елемент, що входить до складу молекул усіх найважливіших речовин, що забезпечують структуру і функції кліток - білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів, а також безлічі низькомолекулярних сполук. У кожній рослині чи тварині кисню набагато більше, ніж будь-якого іншого елемента (у середньому близько 70%).

М'язова тканина людини містить 16% кисню, кісткова тканина - 28.5%; усього в організмі середньої людини (маса тіла 70 кг) міститься 43 кг кисню. В організм тварин і людини кисень надходить в основному через органи подиху (вільний кисень) і з водою (зв'язаний кисень). Потреба організму в кисні визначається рівнем (інтенсивністю) обміну речовин, що залежить від маси і поверхні тіла, віку, статі, характеру харчування, зовнішніх умов і ін.

Невеликі кількості кисню використовують у медицині: киснем (з так званими кисневими подушками) дають якийсь час дихати хворим, у яких утруднений подих. Потрібно, однак, мати на увазі, що тривале вдихання повітря, збагаченого киснем, небезпечно для здоров'я людини. Високі концентрації кисню викликають у тканинах утворення вільних радикалів, що порушують структуру і функції біополімерів. Подібною дією на організм володіють і іонізуючі випромінювання. Тому зниження вмісту кисню (гіпоксія) у тканинах і клітках при опроміненні організму іонізуючою радіацією має захисну дію - так називаний кисневий ефект. Цей ефект використовують у променевій терапії: підвищуючи вміст кисню в пухлині і знижуючи його зміст у навколишніх тканинах підсилюють променеву поразку пухлинних кліток і зменшують ушкодження здорових. При деяких захворюваннях застосовують насичення організму киснем під підвищеним тиском - гіпербаричну оксигенацію.

3. Сульфур

1. Хімічні властивості

Хімічна активність сірки також доволі висока. При нагрівання вона реагує майже з усіма елементами.

1. Взаємодія з металами.

• 2Cu + S = Cu₂S

2. Взаємодія з неметалами.

• S + O₂ = SO₂↑

• H₂ + S = H₂S ↑

Застосування. Найбільша маса сірки і природних сульфідів витрачається на вироблення сульфатної кислоти.

1. Оксиди сульфуру

Сульфур утворює два кислотні оксиди: оксид сульфуру (IV) SO₂ і оксид сульфуру (VI) SO₃.


Оскид сульфуру (IV) SO₂ (діоксид сульфуру, сірчастий газ) – це безбарвний важкий газ (у 2,2 раза важчий за повітря), з різким запахом, що викликає кашель. Негорючий. Дуже легко розчиняється у воді (в 1л води при 20⁰С розчиняється 43 л SO₂.

Застосування. Найважливіша галузь застосування оксиду сульфуру (IV) SO₂ – це виробництво сульфатної кислоти H₂SO₄.

Фізіологічна дія. Оксид сульфуру (IV) SO₂ токсичний. Невелика концентрація його у повітрі викликає подразнення слизових оболонок дихальних органів і очей.

Вплив на навколишнє середовище. Діоксид сульфуру SO₂ один з основних забрудників повітря, він отруює навколишнє середовище.

Звідки ж береться діоксид сульфуру SO₂ у повітрі?

Природним джерелом SO₂ є окислення сірководню H₂S атмосферним киснем й озоном:

• 2H₂S + 3O₂ = 2SO₂ + 2H₂O

• H₂S + O₃ = SO₂ + H₂O

Діоксид сульфуру SO₂, потрапляючи у повітря, викликає утворення “кислотних дощів”, шкідливих для усього живого.

Оксид сульфуру (IV) SO₃ (триоксид сульфуру) – безбарвна рідина, яка за температури, нижчої від 17⁰С, кристалізується, перетворюючись на довгі шовковисті кристали. Дуже легка речовина, сильний окисник. Токсичний, уражує слизові оболонки й дихальні шляхи, викликає тяжкі опіки шкіри, енергійно руйнує органічні сполуки. Зберігають його у запаяних скляних посудинах.

Оксид сульфуру (VІ) на повітрі димить, бурхливо взаємодіє з водою з виділенням великої кількості теплоти, утворюючи сульфатну кислоту:

• SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Застосовується оксид сульфуру (IV) SO₃ у виробництві сульфатної кислоти H₂SO₄. У лабораторній практиці він використовується як водовбирний засіб.

1. Сульфатна кислота

Сульфатна кислота H₂SO₄ (безводна, 100%-ва) – важка безбарвна оліїста рідина. Густина її концентрованого розчину (w(H₂SO₄) = 98%) за стандартних умов 1,84 г/см³. вона нелегка, запаху не має. Надзвичайно гігроскопічна. Активно вбирає вологу. Змішується з водою у будь-яких співвідношеннях. Розчинення сульфатної кислоти у воді супроводжується виділенням великої куль ості теплоти, що може призвести до закипання води і розбризкування кислоти.

Розбавлена сульфатна кислота виявляє всі хімічні властивості, характерні для кислот:

• Зміна кольору індикатора.

• Дисоціація кислоти.

І ступінь H₂SO₄ Н⁺ + HSO ^-₄ – гідрогенсульфат-іон

ІІ ступінь HSO ^–₄ Н⁺ + SO ^-2₄ – сульфат-іон.

• Взаємодія з основами.

• Взаємодію з оксидами металів.

MgO + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂O

ZnO + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂O

• 5. Взаємодія з солями.

Na₂CO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + CO² + H₂O

2KNO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2HNO₃

• 6. Взаємодія з металами.

Mg + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂

Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂

1. Застосування сульфатної кислоти і сульфатів

2. Сульфатна кислота є важливим продуктом хімічної промисловості. Вона у великих кількостях застосовується у виробництві мінеральних добрив, волокон, пластмас, барвників, вибухових речовин, у металургії в процесі добування міді. Нікелю, урану та інших металів. Використовується також як осушувач газів.

Серед сульфатів велике практичне значення мають мідний і залізний купороси CuSO₄ 5H₂O i FeSO₄ 7H₂O.

1. Чесна Сірка і Нечиста Сила

   1. «ПОРТРЕТ»

Сульфур — незвичайний хімічний елемент. Ще на зорі цивілізації він ввійшов до міфів і священних обрядів. На Близькому Сході, а пізніше в християнській Європі сірку вважали речовиною пекла; запах палаючої сірки став ознакою диявола.

Але елемент № 16 — це не тільки містика. Він брав участь у природних катаклізмах і біохімічних процесах, його вивчали хіміки й металурги, використо­вували лікарі, садівники, ткачі, сукновали, капелюшники. У наш час сірчана кислота стала однією з головних речовин хімічної промисловості.
Деякі способи застосування сірки чисті, гуманні й шляхетні, інші мимоволі нагадують про диявола й нечисту силу.

Що ж особливого в цьому шістнадцятому елементі, чому його згадують у творах містиків, художній літературі й навіть у Біблії?

Почасти це пов'язано з поширенням Сульфуру в природі, почасти — із його хімічними властивостями. Сульфуру дуже багато в земній корі — 0,05 % за вагою. Подекуди в Середземномор'ї і на Близькому Сході сірки повнісінько в ґрунті в самородному вигляді. Сірка (жовтий камінь) там зазвичай утворювалася при відновленні сульфатів бактеріями. Особливо багато жовтого каменю було на Сицилії, там його добувають із давнини до наших днів. Домішки бітумів, карбонатів, сульфатів, глини іноді надавали йому незвичайного кольору, аж до червоного, бурого і чорного.

Поблизу від вулканів зустрічаються жовті натіки, кірки й кристали сірки. Елемент виривався з надр у вигляді сірководню, при окислюванні якого виділявся у вільному вигляді. Жителі Апеннін і Балкан, Малої Азії і Близько­го Сходу добре знали про ядучі випаровування, що виходили із землі в де­яких місцях. їх можна було, наприклад, спостерігати поблизу Неаполя, де розташовані Флегрейські поля — накопичення валів, тріщин, провалів. Часом їх застеляють дим і сірчистий газ. Вважалося, що там олімпійські боги боролися з гігантами.

Сульфур також входить до складу нафти, асфальту, бітуму. При горінні цих речовин поширювався характерний запах, за яким безпомилково впізнавали сірку. До речі, усупереч поширеній думці, пахне не сам Сульфур, а його сполуки: сірчи­стий газ, сірководні й меркаптани, відомі своїм смородом. У вологому повітрі здрібнена сірка окислюється й перетворюється на сірчистий газ. Саме його мали на увазі, коли говорили про запах сірки.

1. ВИНУВАТИЦЯ НЕЩАСТЬ

В історії стосунків сірки й людей були темні сторінки. Виділяючись із вулканів і вулканічних тріщин, сульфур оксид, або сірководень, траплялося, вбивав тисячі нещасливих. Це трапилося з давньогрецьким ученим Плінієм Старшим, що загинув під час виверження Везувію, і з безліччю інших людей.

Багато шкоди завдавали домішки сірки: псували метали, знижуючи їхню міцність. І тому з давнини до наших днів одне з головних завдань металургів — очистити руду від домішок сірки.

Металургія в давнину була оточена таємницею. І пізніше, у середні віки, ковалі були особливими людьми, їх вважали кимсь на зразок чаклунів. А на початку нашої ери зі спроб удосконалити метали виникла алхімія. Багато сульфідів блищать, мов метали. Серед них пірит, залізний колчедан (FeS₂), халькозин, або мідний блиск (CuS₂), халькопірит, або мідний колчедан (CuFeS₂). Шість із семи металів, відомих древнім, зустрічаються у вигляді сульфідів. Можливо, алхіміки вважали ці руди недосконалими металами, у яких є одна цінна якість — блиск і немає іншої — ковкості.
Однак з них шляхом випалу й відновлення можна було одержати справжні метали. Оскільки при прожарюванні на повітрі з них виді­лявся сірчистий газ, алхіміки могли визнати сірку складовою частиною будь-якої руди і будь-якого металу, навіть золота.
Сіркою називали «горюче начало» металів, адже при випалюванні вона вигорала. Іншою складовою частиною, що відповідає за ковкість, вважали ртуть.

Перші християни уникали язичеської мудрості й ставилися до алхіміків вороже. Можливо, вони приписували недоступне їм знання підступам нечистої сили. Пізніше церква примирилася з алхімією, однак під час переходу від феодалізму до капіталізму їхні стосунки знову зіпсувалися. Налякані інквізицією люди, у тому числі й освічені, знову почали вважати алхімію підозрілим, чаклунським заняттям, і не дивно, що вони пов'язували її з підступом диявола.

На жаль, свідоме використання сірки принесло не менше лиха, ніж її випадкова участь у людських справах. Найгіршими словами можна згадати чорний порох. Мільйони убитих людей, зруйновані фортеці й міста, катастрофи на порохових заводах, поневолення народів, і, між іншим, винищування багатьох видів тварин — ось рахунок, який можна висунути його користувачам. Чим не диявольське зілля? Саме так і називали його в Європі, як тільки він там з'явився, що, однак, не заважало нарощувати виробництво чорного пороху.

На рахунку іприту жертв менше, але його застосування в XX столітті як бойової отруйної речовини злякало громадськість європейських країн. Цю сполуку, схожу за запахом на гірчицю (через це її Ще називали гірчичним га­зом), уперше випустили на ворога німецькі війська. 12 липня 1917 року біля бельгійського міста Іпр хмари отруйного газу покрили англо-французькі частини. Чи міг подумати академік Зелінський, який відкрив у 1886 році дихлордіетилсульфід, що синтезована ним сполука одержить назву іприт і стане причиною загибелі й каліцтв 40 тисяч людей тільки в Першій світовій війні? Що мільйони снарядів з цією речовиною скинуть у Балтійське море або відправлять на склади, де вони будуть поступово руйнуватися, загрожуючи новими катастрофами?

Не до таких страшних, але все-таки неприємних наслідків призводило спа­лювання сірки разом із корисними копалинами Коли почалася промислова революція і кочегари почали годувати вугіллям ненаситні топки, сульфур оксид разом із димом вилітав у трубу.