Hapniku saamine

  • Kui palju hapnikku leidub õhus?
  • Miks vajame puhast hapnikku?
  • Kuidas saadakse puhast hapnikku?

Puhas hapnik

Hapnikku leidub meie ümber palju, see moodustab 21% kuiva õhu ruumalast. Teaduses, tööstuses, meditsiinis ja spordis ei saa alati kasutada õhku, vaid ainult puhast hapnikku. Näiteks õhu kasutamine puhta hapniku asemel terastalade valmistamisel võib lõppeda sellega, et tala on rabe ja ebaühtlane ning nendest ehitatud maja võib kokku vajuda. Puhast hapnikku vajavad teatud tingimustes ka näiteks astronaudid, mägironijad ja sportlased. 

Hapnikumask aitab madala hapnikusisaldusega kõrgmäestikes mägironijatel paremini hingata

Hapniku saamine laboris

Puhta hapniku saamiseks laboris kasutatakse näiteks hapnikku sisaldavaid ühendeid, mis kuumutamisel lagunevad.

Lagunemisreaktsioon on keemiline reaktsioon, mille käigus aine laguneb kaheks või enamaks aineks.

Kaaliumpermanganaat (KMnO4) on lillakas kristalne aine. Kui seda katseklaasis kuumutada, see laguneb ja tekib gaasiline hapnik:

2KMnO4t°K2MnO4+MnO2+O2.

Sama toimub ka näiteks siis, kui kuumutada püssirohu ja väetise koostisainet kaaliumnitraati (KNO3):

2KNO3 t° 2KNO2 + O2.

Aineid, mille lagunemise saaduseks on hapnik, kasutatakse ka lennukite hapniku­maskides, mis lastakse hädaohu korral istmete kohale rippuma. Sellised ained on näiteks naatrium­kloraat (NaClO3) ja kaalium­kloraat (KClO3).

2NaClO3 t° 2NaCl + 3O2.

Kloraatidega tuleb laboris ettevaatlik olla. Plahvatuse vältimiseks tuleb kasutada puhtaid aineid ning õigeid töövahendeid.

Kloraate leidub ilutulestikus ja teistes pürotehnilistes toodetes, näiteks ka paukhernestes
Hapnikumask lennukis

Mõtle

  • Milline on KClO3 lagunemise reaktsioonivõrrand?
  • KMnO4
  • NaCl
  • NaClO3
  • KNO3
  • HCl
  • KClO3
  • 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2
  • C + O2 → CO2
  • NaOH + HCl → NaCl + H2O
  • 2NaClO3 → 2NaCl + 3O2

Hapniku kogumine ja tõestamine

Laboris saab hapnikku koguda kas vati või paberiga kaetud püstisesse katseklaasi või veega täidetud kummulipööratud anumasse.

Hapnikku saab tõestada hõõguva pirruga. Hapnikuvaeses keskkonnas hõõguv pird kustub, hapnikurikkas keskkonnas aga süttib eredalt põlema.

Hapniku kogumine vatiga kaetud katseklaasi
Hapniku kogumine veega täidetud kummulipööratud anumasse
Hapnikuvaeses keskkonnas hõõguv pird kustub, hapniku­rikkas keskkonnas aga süttib eredalt põlema
  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • 4.

Hapniku saamine tööstuses ja kasutusalad

Hapniku saamine tööstuses

Tööstuses on eesmärk toota aineid alati võimalikult odavalt ja korraga suuremas koguses. Hapniku saamiseks veeldatakse õhu­hapnikku, st muudetakse see vedelaks. Õhus on 78% lämmastikku, mille keemis­temperatuur on –196 ℃, ja 21% hapnikku, mille keemis­temperatuur on –183 ℃. Hapniku eraldamiseks jahutatakse õhk kuni –200 ℃, mil see muutub vedelaks. Segust eemaldatakse vesi ja süsihappegaas. Lämmastiku ja hapniku eraldamiseks tõstetakse nende segu temperatuuri (kuni –185 ℃-ni), lämmastik aurustub ja eraldatakse gaasina, järele jääb vedel hapnik.

  • Segust eraldatakse vesi ja CO2.
  • Õhk jahutatakse –200 ℃-ni.
  • Vedela segu temperatuur tõstetakse –185 ℃-ni.
  • Lämmastik eraldub gaasina.
  • Saadakse puhas vedel hapnik.

Tööstuses toodetud hapniku kasutusalad

Kasutusala

Meditsiin
Kosmoselennud
Sport

Milleks?

Enneaegselt sündinud laste või hingamishäire korral normaalse hingamise tagamiseks

Vedela hapniku juuresolek tagab kütuse kiire põlemise, annab raketile tõukejõudu

Vigastuse põhjustatud paistetuse alandamiseks

Kuidas?

Kasutatakse hapnikuballoone või -rõhukambreid

Vedel vesinik ja hapnik segunevad ning segu süüdatakse süstiku tagaosas

Hapnikurõhukambris tõmbuvad veresooned kokku

Ma tean, et ...

  • Hapnikku saab toota nii laboris kui ka tööstuses.
  • Lagunemisreaktsioon on keemiline reaktsioon, milles aine laguneb kaheks või enamaks aineks.

Küsimused

  1. Mitu lähteainet on lagunemisreaktsioonis?
  2. Nimeta valdkondi, kus on vaja puhast hapnikku.
  3. Milline on hapniku keemistemperatuur?