R1aVuxZFcHryS

Zdjęcie przedstawia z bliska zwisające gałązki drzewa iglastego na tle rozmytej zieleni drzew. Niska głębia ostrości zdjęcia, tylko kilka gałązek znajdujących się z przodu wiązki jest wyraźna, reszta pozostaje nieostra. Pogodny dzień, wyraźnie oświetlona roślinność w tle.

Tlen

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

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

Jest niezbędny do życia większości organizmów – bez niego giną zwierzęta, rośliny i oczywiście jego brak dla nas również oznacza śmierć. Obniżenie zawartości tlenu w powietrzu z $21$ do $15\%$ powoduje zaburzenie pracy organizmu, a spadek poniżej $10\%$ może prowadzić do zgonu. Co ciekawe, w $2010 \text{r}.$ europejscy naukowcy odkryli pierwsze większe organizmy wielokomórkowe, które nie potrzebują tlenutlentlenu do życia. Nieznane wcześniej gatunki znaleziono w osadach znajdujących się na dnie Morza Śródziemnego.

RdKWi2Yfs6goQ

Animacja objaśniająca znaczenie tlenu na Ziemi.

Animacja objaśniająca znaczenie tlenu na Ziemi.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RdKWi2Yfs6goQ

Animacja objaśniająca znaczenie tlenu na Ziemi.

R2QwYTd7ot2KN

Pierwszy kadr galerii. Ilustracja przedstawia wykres kołowy przedstawiający procentowy skład powietrza. Wynika z niego, że powietrze składa się w siedemdziesięciu ośmiu procentach z azotu, w dwudziestu jeden procentach z tlenu, w dziewięciu setnych procenta z argonu oraz w jednej setnej procenta z pozostałych gazów. Po lewej stronie wykresu widnieje tekst: Tlen stanowi około jedną piątą objętości naszej atmosfery. Czy może on mieć na nas negatywny wpływ?

R146OyAIJ4s50

Drugi kadr galerii. Ilustracja przedstawia sylwetkę człowieka z naniesionym na nią dokładnym rysunkiem płuc zamkniętych w półprzezroczystej klatce piersiowej z zarysem żeber. Po lewej stronie napis: Oddychanie tlenem o dużym stężeniu może spowodować uszkodzenie płuc.

RKZ1zRvE5y1bC

Trzeci kadr galerii. Ilustracja przedstawia czarno‑białe zdjęcie noworodka w inkubatorze. Dziecko leży na plecach, ma oczy zasłonięte białą tkaniną i jest oświetlone z góry. Po lewej stronie zdjęcia napis: Zbyt duże stężenie tlenu (od trzydziestu pięciu do czterdziestu procent) w inkubatorach dla niemowląt prowadzi do ślepoty.

R1DW8s3bgcnrb

Czwarty kadr galerii. Ilustracja przedstawia makrofotograficzne zdjęcie muszki owocowej siedzącej na popielatym podłożu. Napis obok głosi: Czysty tlen jest też toksyczny dla innych organizmów. Gdyby powietrze składało się wyłącznie z tlenu byłoby zabójcze dla muszek owocówek.

Ciekawostka

Czy zawartość tlenu zmienia się wraz z wysokością? Powietrze to mieszanina gazów. Wraz ze wzrostem wysokości spada jego ciśnienie, powietrze, a co za tym idzie również tlen, staje się coraz bardziej rozrzedzone.

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

Zmiana dostępności tlenu w zależności od wysokości

Miejsce	Wysokość nad poziomem morza	Ciśnienie powietrza na danej wysokości	Dostępność tlenu [$\%$] w porównaniu z poziomem morza
Poziom morza	$0$	$1010 \text{hPa}$	$100\%$
Warszawa	około $120$	$1000 \text{hPa}$	$99\%$
Kasprowy Wierch	$1987$	$810 \text{hPa}$	$80\%$
Baza pod Mount Everestem	$5300$	$540 \text{hPa}$	$53\%$
Mount Everest – szczyt	$8848$	$340 \text{hPa}$	$33\%$

R534kymfSFJaI

Animacja wyjaśnia, czym jest aklimatyzacja i dlaczego jest ważna dla zdrowia człowieka.

Animacja wyjaśnia, czym jest aklimatyzacja i dlaczego jest ważna dla zdrowia człowieka.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R534kymfSFJaI

Animacja wyjaśnia, czym jest aklimatyzacja i dlaczego jest ważna dla zdrowia człowieka.

Tlen – otrzymywanie

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

W laboratorium otrzymuje się go m.in. podczas termicznego rozkładu manganianu($\text{VII}$) potasu, rozkładu nadtlenku wodoru (w obecności katalizatora – np. ${\text{MnO}}_2$, drożdży lub enzymu katalazy, który występuje w dużych ilościach w wątrobie i erytrocytach) lub podczas rozkładu wody pod działaniem prądu elektrycznego (elektrolizy wody). Przemysłowa metoda otrzymywania tlenu polega na destylacji ciekłego powietrza.

RCIjf822ZaGiz

Animacja opisuje historię odkrycia tlenu. Lektor opisuje, w jakich okolicznościach został odkryty gaz i kto jest uznany za jego odkrywcę.

Animacja opisuje historię odkrycia tlenu. Lektor opisuje, w jakich okolicznościach został odkryty gaz i kto jest uznany za jego odkrywcę.

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RCIjf822ZaGiz

Animacja opisuje historię odkrycia tlenu. Lektor opisuje, w jakich okolicznościach został odkryty gaz i kto jest uznany za jego odkrywcę.

Doświadczenie 1

W jaki sposób można otrzymać tlen z manganianu(VII) potasu $\left({\mathrm{KMnO}}_4\right)$ i jak go zidentyfikować?

R15tGHtGOpPpp

Problem badawczy:. Hipoteza:. Co będzie potrzebne:; Instrukcja: 1.

W jaki sposób można otrzymać tlen z manganianu($\text{VII}$) potasu ${\mathrm{KMnO}}_4$ i jak go zidentyfikować? Zapoznaj się z opisem doświadczenia, obserwacjami i wnioskami.

Problem badawczy:

Czy z manganianu($\text{VII}$) potasu można otrzymać tlen? W jaki sposób można go zidentyfikować?

Hipoteza:

Tlen można otrzymać w wyniku ogrzewania manganianu($\text{VII}$) potasu, podobnie jak otrzymuje się go w wyniku termicznego rozkładu tlenku
rtęci($\text{II}$). Powstały gaz zidentyfikuje się za pomocą żarzącego się łuczywka.

Co było potrzebne:

• statyw;

• metalowa łapa;

• dwie probówki;

• korek z rurką odprowadzającą;

• krystalizator;

• woda;

• palnik;

• łuczywo;

• zapałki;

• manganian($\text{VII}$) potasu.

Instrukcja:

Do probówki wsypano kilka kryształów manganianu ($\text{VII}$) potasu. Wylot probówki zamknięto korkiem z rurką odprowadzającą. Drugą probówkę napełniono wodą, jej wylot zatkano palcem i umieszczono odwróconą do góry dnem w krystalizatorze napełnionym wodą. Probówkę z kryształami manganianu($\text{VII}$) potasu ogrzano w płomieniu palnika. Gdy zaczął wydzielać się gaz, włożono rurkę odprowadzającą do probówki napełnionej wodą. Tlen jest bardzo słabo rozpuszczalny w wodzie. Zbiera się go do probówki odwróconej do góry dnem i wypełnionej wodą. Wówczas tlen wypiera wodę z probówki, dzięki czemu mamy pewność, że w probówce znajduje się tylko on. Po zebraniu gazu do odwróconej probówki, zamknięto ją korkiem i wyjęto. Następnie otworzono probówkę i wprowadzono do niej tlące się łuczywo.

Obserwacje:

Wydziela się bezbarwny i bezwonny gaz, który wypiera wodę z probówki. Tlące się łuczywo umieszczone w probówce z gazem zapala się jasnym płomieniem.

Wnioski:

Otrzymanym gazem jest tlen. Rozpalenie łuczywa w probówce z tlenem świadczy tym, że podtrzymuje on spalanie.

RfOvRXsUA0N12

Grafika przedstawia szklaną probówkę zatkaną korkiem. W korku wetknięta rurka. Rurka poprowadzona jest do naczynia szklanego wypełnionego wodą do połowy. W wodzie, dnem do góry, zanurzona jest także probówka. Wlot probówki zanurzony jest w wodzie, część wody wpłynęła do środka, zajmując połowę objętości probówki. Do wnętrza probówki wprowadzona jest końcówka rurki przez którą przepływa gaz. W wodzie w probówce widoczne są bąbelki.

R1aVpf8zRN58P

Ilustracja przedstawia zdjęcie aparatury do otrzymywania tlenu w warunkach laboratoryjnych. Składa się ona z dwóch stojących obok siebie statywów z łapami w których zamocowano probówki. Statyw z prawej strony trzyma długą probówkę ze znajdującymi się w niej fioletowymi drobnymi kryształkami otworem w górę pod kątem około czterdziestu pięciu stopni do pionu. Otwór jest zakorkowany, a przez korek przeciągnięta jest gumowa rurka prowadząca do aparatury z lewej strony. Probówka na statywie z lewej strony jest obrócona otworem w dół pod kątem około trzydziestu stopni do pionu. Koniec probówki zanurzony jest w szerokiej szklanej zlewce z wodą. Sama probówka również wypełniona jest wodą. Koniec wężyka z probówki po prawej stronie umieszczony jest w odwróconej probówce po lewej stronie. Dłoń demonstratora trzyma palnik gazowy w taki sposób, że płomień ogrzewa dno probówki po lewej i znajdujące się wewnątrz kryształki. Wydzielający się gaz przepychany przez rurkę zbiera się w probówce po lewej stronie wypierając z niej wodę.

1

Polecenie 3

RNdsIw8GeTsxl

Problem badawczy: (Uzupełnij). Hipoteza: (Uzupełnij). Co będzie potrzebne: (Uzupełnij). Opis doświadczenia chemicznego (instrukcja): (Uzupełnij). Obserwacje: (Uzupełnij). Weryfikacja hipotezy: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Obserwacje:
Pamiętaj, że obserwacje to wszystkie zmiany, jakie jesteśmy w stanie zauważyć za pomocą zmysłów (wzroku, słuchu, dotyku oraz węchu).
Weryfikacja hipotezy:
Czy postawiona przez Ciebie hipoteza okazała się prawdziwa?
Wnioski:
Co wynika z obserwowanych przez Ciebie zmian? Nawiąż w swojej odpowiedzi do sformułowanego pytania w problemie badawczym.

Pokaż odpowiedź

Czy zapisane przez Ciebie obserwacje i wnioski zawierają poniższe informacje?

Obserwacje:

Wydziela się bezbarwny i bezwonny gaz, który wypiera wodę z probówki. Tlące się łuczywo umieszczone w probówce z gazem zapala się jasnym płomieniem.

Weryfikacja hipotezy:

Tlen można otrzymać w wyniku ogrzewania manganianu(VII) potasu.

Wnioski:

Otrzymanym gazem jest tlen. Rozpalenie łuczywa w probówce z tlenem świadczy tym, że podtrzymuje on spalanie.

Polecenie 3

RCOWNeezwXpvl

Zaznacz niepoprawne zdanie z opisanego doświadczenia. Możliwe odpowiedzi: 1. Tlen jest dobrze rozpuszczalny w wodzie., 2. Tlen zbierany był do probówki odwróconej do góry dnem i wypełnionej wodą., 3. Tlen podtrzymuje spalanie, ponieważ rozżarzone łuczywko rozpaliło się na nowo, po umieszczeniu go w probówce z tym gazem..

Doświadczenie 2

Badanie rozkładu nadtlenku wodoru, będącego składnikiem wody utlenionej, pod wpływem drożdży.

To doświadczenie możesz również wykonać w domu pod okiem osoby dorosłej, używając naczyń kuchennych.

RC3A7N2oytNoi

Problem badawczy:. Hipoteza:. Co będzie potrzebne: ;. Instrukcja: 1.

Zbadano rozkład nadtlenku wodoru, będącego składnikiem wody utlenionej, pod wpływem drożdży.

Problem badawczy:

Czy drożdże spożywcze umożliwiają rozkład nadtlenku wodoru, który jest składnikiem wody utlenionej? Czy zużywają się podczas reakcji? W jaki sposób można zidentyfikować gazowy produkt?

Hipoteza:

Drożdże powodują rozkład roztworu nadtlenku wodoru. Są katalizatorem reakcji. Za pomocą żarzącego się łuczywka można zidentyfikować wydzielający się gaz.

Co było potrzebne:

• kolba stożkowa;

• woda utleniona ($3\%$ wodny roztwór ${\text{H}}_2{\text{O}}_2$)

• drożdże;

• łuczywo;

• zapałki.

Do kolby wlano wodę utlenioną, dodano łyżeczkę suchych drożdży. Po chwili włożono rozżarzone łuczywko.

Obserwacje:

Wydziela się bezbarwny i bezwonny gaz, który wypiera wodę z probówki. Tlące się łuczywo, umieszczone w probówce z gazem, zapala się jasnym płomieniem.

Wnioski:

Otrzymanym gazem jest tlen. Rozpalenie łuczywa w probówce z tlenem świadczy o tym, że podtrzymuje on spalanie. Drożdże nie uległy reakcji, spowodowały jednak jej przyspieszenie. Są więc katalizatorem reakcji rozkładu nadtlenku wodoru.

RFK8kv3GNyfkN

Ilustracja przedstawia zdjęcie kolbki w której przeprowadzono reakcję wody utlenionej z drożdżami. Dolną część zajmuje spieniona zawartość o barwie kremowej. Nad nią w kolbce umieszczono długie łuczywko palące się jasnym płomieniem, mimo że szyjka kolbki jest wysoka i wąska, przez co w normalnej sytuacji łuczywko powinno szybko zgasnąć na skutek wypalenia całego tlenu.

1

Polecenie 4

RcJKnzqhEI6MK

Obserwacje: (Uzupełnij). Weryfikacja hipotezy: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Obserwacje:
Pamiętaj, że obserwacje to wszystkie zmiany, jakie jesteśmy w stanie zauważyć za pomocą zmysłów (wzroku, słuchu, dotyku oraz węchu).
Weryfikacja hipotezy:
Czy postawiona przez Ciebie hipoteza okazała się prawdziwa?
Wnioski:
Co wynika z obserwowanych przez Ciebie zmian? Nawiąż w swojej odpowiedzi do sformułowanego pytania w problemie badawczym.

Pokaż odpowiedź

Czy zapisane przez Ciebie obserwacje i wnioski zawierają poniższe informacje?

Obserwacje:

Wydziela się bezbarwny i bezwonny gaz, który wypiera wodę z probówki. Tlące się łuczywo, umieszczone w probówce z gazem, zapala się jasnym płomieniem.

Weryfikacja hipotezy:

Drożdże spożywcze umożliwiają rozkład nadtlenku wodoru. Są katalizatorem tej reakcji.

Wnioski:

Otrzymanym gazem jest tlen. Rozpalenie łuczywa w probówce z tlenem świadczy o tym, że podtrzymuje on spalanie. Drożdże nie uległy reakcji, spowodowały jednak jej przyspieszenie. Są więc katalizatorem reakcji rozkładu nadtlenku wodoru.

Polecenie 4

RX6DFp1jZ0Tzz

Zaznacz jaką rolę pełniły drożdże, w opisanym doświadczeniu Możliwe odpowiedzi: 1. stanowiły substrat reakcji chemicznej, 2. były katalizatorem reakcji chemicznej, 3. stanowiły substrat reakcji chemicznej i przyśpieszyły jej zajście

Właściwości i zastosowanie tlenu

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

W górnych warstwach atmosfery, pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, powstaje inna odmiana tlenu cząsteczkowego – ozon, niebieski gaz, którego cząsteczki są zbudowane z trzech atomów tlenu.

RNYV7H8BA5Jee

Na grafice znajdują się modele cząsteczek tlenu i ozonu. Cząsteczka tlenu złożona jest z nachodzących na siebie dwóch czerwonych kulek. Pod modelem jest wzór ${\text{O}}_2$ oraz podpis tlen. Model ozonu zbudowany jest z trzech czerwonych kulek nachodzących na siebie. Pod modelem jest wzór ${\text{O}}_3$ oraz podpis ozon.

Ciekawostka

Tlen, poddany działaniu wysokiego ciśnienia, przechodzi ze stanu gazowego w ciekły.

Ciekły tlen po raz pierwszy otrzymali profesorowie Uniwersytetu Jagiellońskiego, Zygmunt Wróblewski i Karol Olszewski, $5$ kwietnia $1883 \text{r}.$ W tej postaci pierwiastek ten jest błękitny i wrze w temperaturze około $-183°\text{C}$. Jest substancją bardzo reaktywną. Używa się go np. jako utleniacza w silnikach rakietowych.

RswlmIIIzFL1y

Zdjęcie przedstawia oszronioną zlewkę wypełnioną w około jednej czwartej objętości niebieską cieczą o galaretowatej konsystencji. Zlewka jest zakryta folią aluminiową i trzymana od góry przez dłoń naukowca, która znajduje się w skórzanej rękawiczce.

Tlen znajduje szerokie zastosowanie w medycynie i różnych dziedzinach przemysłu.

Obieg tlenu w przyrodzie

Znajdujący się w powietrzu oraz rozpuszczony w wodzie, tlen ustępuje tylko azotowi pod względem obfitości wśród niezwiązanych ze sobą pierwiastków w atmosferze.

Rośliny i zwierzęta wykorzystują go do oddychania i przywracają do powietrza i wody w postaci tlenku węgla($\text{IV}$) – ${\text{CO}}_2$. Gaz ten jest następnie pochłaniany przez rośliny zielone i przekształcany w węglowodany w procesie fotosyntezy, do której zachodzenia niezbędne jest światło słoneczne.

Produktem ubocznym tego procesu jest ponownie tlen. Jego obieg w przyrodzie jest ściśle związany z obiegiem tlenku węgla($\text{IV}$).

Należy jednak pamiętać, że tlen jest wykorzystywany w szeregu innych procesów, np. spalaniu, procesach utleniania, reakcjach rozkładu oraz w wielu innych cyklach biogeochemicznych.

Ciekawostka

Chociaż ryby oddychają pod wodą, to wciąż oddychają tlenem. Ich skrzela pobierają tlen z wody.

RCDfKelAz6Mr2

Na zdjęciu przedstawiona została rafa koralowa. W wodzie przy niej pływa szesnaście ryb błazenków.

Podsumowanie

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

• Tworzy najczęściej cząsteczki dwuatomowe, w których atomy połączone są ze sobą wiązaniem kowalencyjnym niespolaryzowanym.

• Stanowi zwykle około $21\%$ objętościowych powietrza.

• Można go otrzymać między innymi w wyniku termicznego rozkładu manganianu($\text{VII}$) potasu lub katalitycznego rozkładu nadtlenku wodoru.

• Tlen jest gazem podtrzymującym spalanie.

• Znajduje szerokie zastosowanie w medycynie i różnych dziedzinach przemysłu.

Słownik