И полезные и разрушительные свойства кислорода связаны с его вступать в реакции со многими веществами. Хотя высокая прочность химической связи между атомами в молекуле О2 приводит к тому, что при комнатной температуре газообразный кислород химически довольно малоактивен, в природе он медленно вступает в превращения при процессах гниения. Кроме того, со многими веществами кислород вступает во взаимодействие без нагревания, например, с щелочными и щелочноземельными металлами. Он вызывает образование ржавчины на поверхности стальных изделий. Без нагревания кислород реагирует с белым фосфором, с некоторыми альдегидами и другими органическими веществами. При нагревании, даже небольшом, химическая активность кислорода резко возрастает. При поджигании он реагирует со взрывом с водородом, метаном, другими горючими газами, с большим числом простых и сложных веществ. Известно, что при нагревании в атмосфере кислорода или на воздухе многие простые и сложные вещества сгорают. Вместе с тем, наличие в атмосфере кислорода в значительной степени определило характер биологической эволюции. Аэробный (с участием О2) обмен веществ возник позже анаэробного (без участия О2), но именно реакции биологического окисления, более эффективные, чем древние энергетические процессы брожения и гликолиза, снабжают живые организмы большей частью необходимой им энергии. Использование кислорода, обладающего высоким окислительно-восстановительным потенциалом, привело к возникновению биохимического механизма дыхания современного типа. Этот механизм и обеспечивает энергией аэробные организмы. Кислород — основной биогенный элемент, входящий в состав молекул всех важнейших веществ, обеспечивающих структуру и функции клеток — белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, а также множества низкомолекулярных соединений. В каждом растении или животном кислорода гораздо больше, чем любого другого элемента (в среднем около 70%). Мышечная ткань человека содержит 16% кислорода, костная ткань — 28.5%; всего в организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 43 кг кислорода. Небольшие количества кислорода используют в медицине: кислородом (из так называемых кислородных подушек) дают некоторое время дышать больным, у которых затруднено дыхание. Нужно, однако, иметь в виду, что длительное вдыхание воздуха, обогащенного кислородом, опасно для здоровья человека. Высокие концентрации кислорода вызывают в тканях образование свободных радикалов, нарушающих структуру и функции биополимеров. Сходным действием на организм обладают и ионизирующие излучения. Поэтому понижение содержания кислорода (гипоксия) в тканях и клетках при облучении организма ионизирующей радиацией обладает защитным действием — так называемый кислородный эффект. Этот эффект используют в лучевой терапии: повышая содержание кислорода в опухоли и понижая его содержание в окружающих тканях усиливают лучевое поражение опухолевых клеток и уменьшают повреждение здоровых. При некоторых заболеваниях применяют насыщение организма кислородом под повышенным давлением — гипербарическую оксигенацию. Еще, кислород очень широко применяется в металлургии. Например, еислородное (а не воздушное) дутье в домнах позволяет существенно повышать скорость доменного процесса, экономить кокс и получать чугун лучшего качества. Кислород используют при резке и сварке металлов. Жидкий кислород — мощный окислитель, его используют как компонент ракетного топлива. Пропитанные жидким кислородом такие легко окисляющиеся материалы, как древесные опилки, вата, угольный порошок и др. (эти смеси называют оксиликвитами ), используют как взрывчатые вещества, применяемые, например, при прокладке дорог в горах.
1) Находим массу 1 моля HCl:
М(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 г/моль
2) Находим постоянную Вант-Гоффа для HCl по формуле:
i = 1 + α * (ν - 1)
где: α – степень диссоциации, выраженная в долях единицы.
ν – число ионов, которое образуется при диссоциации 1 молекулы.
Так как HCl в растворе диссоциирует следующим образом:
HCl → Н⁺ + Cl ⁻
то ν = 2, тогда:
i = 1 + 0,75 * (2 - 1) = 1,75
3) Повышение температуры кипения раствора по сравнению с чистым растворителем (100°С) определяют по формуле:
ΔТ = i * K * m(HCl) * 1000 / (m(H₂O) *(М(НСl) )
где: К – эбуллиоскопическая константа, для воды К = 0,52
i = постоянная Вант-Гоффа, i = 1,75
m(HCl) - масса HCl в граммах. m(HCl) = 7,3 г
(m(H₂O) - масса растворителя. (m(H₂O) = 400 г
М(НСl) - масса 1 моля НСl. М(НСl) = 36,5 г/моль
ΔТ = 1,75*7,3*1000/(400*36,5) = 0,875°
Значит температура кипения раствора равна:
Ткип = 100 + 0,875 = 100,875°С