Кисень (загальна інформація)
Кисень (загальна інформація)
Кисень – елемент 16 групи другого періоду періодичної системи хімічних елементів Менделєєва Д. І., атомний номер 8.
Коротка інформація.
Символ: 0.
Температура кипіння: 182,98 °C
Електронна конфігурація: 2s2 2p4
Атомний номер: 8
Атомна маса: 15,9994 а. е. м.
Першовідкривач: Джозеф Прістлі
Загальні відомості.
У періодичній системі хімічних елементів Менделєєва кисень позначається символом 0 (від латинського Oxygenium). У нормальних умовах кисень є дуже активним газом, який не відчувається органами почуттів людини (тобто не має запаху, смаку або кольору). Молекула кисню зазвичай двоатомна (формула її О2), рідше триатомна (О3, такий молекулярний стан кисню називають озоном, цей газ має дуже специфічний запах). Кисень є найпоширенішим у межах планети хімічним елементом. Він не лише на чверть заповнює атмосферу Землі, а й присутня у всіх внутрішніх оболонках планети у складі силікатів (оксиди кремнію, з яких складається вулканічна магма).
Історія відкриття
Існує точна дата експериментального виявлення кисню – 1 серпня 1774, про що заявив англієць Джозеф Прістлі. Однак, як часто буває в хімії, всю сутність свого відкриття він не усвідомив, тим самим частково віддавши лаври першовідкривача своїм колегам.
За фактом, першим відкрив кисень трьома роками раніше шведський дослідник природи і фармацевт Карл Шееле (1771 рік), коли поставив експеримент з прожарювання селітри сірчаною кислотою і подальшим розкладанням оксиду азоту на складові: азот і кисень. Шееле дав новому газу ім’я «вогняне повітря», але опублікував свої експерименти лише 1777 року. На той час Джозеф Прістлі вже провів свої досліди і заявив про своє відкриття, хоча й неправильно інтерпретував результати свого експерименту. Обидва вчені розповіли про свої досліди найбільшому хіміку того часу Антуану Лавуазьє. Саме останній 1775 року встановив, що кисень є окремим хімічним елементом, яке двоатомна молекула входить до складу атмосферного повітря. Праці Лавуазьє назавжди спростували одну з головних помилок у хімії того часу, теорію флогістону, якою намагалися пояснити процеси горіння та окислення речовин.
А «офіційний» першовідкривач Джозеф Прістлі прославився тим, що в рамках своїх численних експериментів відкрив для науки одразу кілька важливих хімічних сполук, серед яких оксиди вуглецю та сірки, аміак та хлор.
Властивості кисню
Фізичні властивості кисню за нормальних умов характеризують його як безбарвний газ, не відчутний людиною. Має щільність 1,429 кг/м3. Слабко розчиняється у воді. При нагріванні молекула О2 починає оборотно дисоціювати на атоми: від 0,03% всіх молекул за +2000 °C до 99,5% за +6000 °C.
У рідкому стані кисень є блідо-блакитною рідиною, що закипає при 182,9 °C. Твердий кисень має вигляд кристалів синього кольору, температура яких -218,7°С.
Кисень зустрічається у складі понад 1500 з’єднань земної кори. Атом кисню присутній у воді та живих клітинах всіх організмів планети. Кисень є надзвичайно сильним окислювачем і входить у реакції практичними з усіма іншими елементами. Виняток становлять інертні гази та золото, які не окислюються. Внаслідок реакцій взаємодії з киснем з’являються оксиди. Реакції протікають із виділенням тепла та каталізуються з підвищенням температури, що призводить до процесу горіння.
Застосування кисню.
Застосування кисню у промисловому виробництві стало можливим із винаходом детандерів у середині минулого століття. Детандери перетворять потенційну енергію газу на механічну, при цьому газ здійснює роботу та охолоджується. Таким чином проводять зрідження та поділ повітря, отримуючи в результаті азот та кисень.
Кисень, будучи найсильнішим окисником, сприяє повному згорянню палива, що використовується в різних галузях промисловості. Виплавлення металу з руди неможливе без використання кисню. Рідкий кисень застосовується як окислювач для ракетного палива, особливо у суміші з озоном. Не лише космічні кораблі, а й усі сучасні літаки не можуть обійтися без кисню під час польоту. За один трансокеанічний переліт спалюється понад 10 тонн рідкого кисню.
У металургії кисень застосовується при конвертерному виробництві сталі та прокатних виробів. Також він необхідний при газополум’яному зварюванні та різанні металів. Використовується як реактив-окислювач при синтезі спиртів, альдегідів, аміаку в хімічній промисловості.
У харчовій промисловості виступає в ролі палива (для розпилення інших речовин), як пакувальний газ і навіть як харчова добавка (Е 948).
У медицині застосовується в спеціальних балонах у зрідженому стані для різних цілей: застосовується як інгалятор, усуває гіпоксію, збагачує дихальні суміші при наркозі, відновлює роботу шлунково-кишкового тракту (т.зв. кисневі коктейлі).
У рибництві киснем насичують водне середовище для збільшення продуктивності (у теплій воді вміст кисню нижчий, ніж у холодній, але більшість промислових риб не здатна жити за низьких температур водного середовища).
Цікаві факти
Зміст кисню в сучасній атмосфері – 21% – є необхідним та достатнім для функціонування людини як живої істоти. Однак у великих містах кількість кисню знижено до 17-18%. Це пояснюється нестачею зелених рослин, фотосинтезуюча діяльність яких і заповнює баланс газоподібного кисню в атмосфері. За несприятливих метеорологічних умов вміст кисню в межах міста може опуститися і до 10%, що критично для нашої життєдіяльності. Адже при 7% вмісті кисню в повітрі людина гине. Синдром нестачі кисню називається гіпоксією і проявляється у загальній слабкості, швидкій стомлюваності, безсонні, зниженні уваги, частими головними болями та підвищеній сприйнятливості до інфекцій. Вважається, що нестача кисню в мозку зумовлює депресію.
У людини є рефлекторний прийом короткочасного збільшення кількості кисню в організмі – позіхання. Вважається, що ми позіхаємо саме в тому випадку, коли вміст кисню в головному мозку падає нижче за нормальний рівень.
У гірських місцевостях повітря більш розріджене і вміст у ньому кисню знижено. У ході еволюції у корінних жителів таких територій поріг чутливості до нестачі кисню знизився. Тому, жителі Непалу, Бутану, Болівії, Грузії чудово почуваються на висотах понад 3-4 кілометри, у той час як представники інших національностей відчувають втому, нудоту, а при піднесенні вище змушені користуватися кисневими масками. промисловості та сільського господарства.
В Україні провідним постачальником кисню на сьогодні є компанія «DP Air Gas».
