Кислород (общие сведения)

Кислород (общие сведения)

Кислород (общие сведения)

Кислород — элемент 16-й группы второго периода периодической системы химических элементов Менделеева Д. И., атомный номер 8.

Краткая информация.

Символ: 0.
Температура кипения: 182,98 °C
Электронная конфигурация: 2s2 2p4
Атомный номер: 8
Атомная масса: 15,9994 а. е. м.
Первооткрыватель: Джозеф Пристли

Общие сведения.

В периодической системе химических элементов Менделеева кислород обозначается символом 0 (от латинского Oxygenium). В нормальных условиях кислород представляет собой очень активный газ, не ощутимый органами чувств человека (т.е. не имеющий запаха, вкуса или цвета). Молекула кислорода обычно двухатомная (формула ее О2), реже трехатомная (О3, такое молекулярное состояние кислорода называют озоном, этот газ обладает весьма специфическим запахом). Кислород является самым распространенным в пределах планеты химическим элементом. Он не только на четверть заполняет атмосферу Земли, но и присутствует во всех внутренних оболочках планеты в составе силикатов (оксиды кремния, из которых состоит вулканическая магма).

История открытия

Существует точная дата экспериментального обнаружения кислорода – 1 августа 1774 года, о чем заявил англичанин Джозеф Пристли. Однако, как часто бывает в химии, всю сущность своего открытия он не осознал, тем самым частично отдав лавры первооткрывателя своим коллегам.
По факту, первым открыл кислород тремя годами ранее шведский естествоиспытатель и фармацевт Карл Шееле (1771 год), когда поставил эксперимент по прокаливанию селитры серной кислотой и последующим разложением оксида азота на составляющие: азот и кислород. Шееле дал новому газу имя «огненный воздух», но опубликовал свои эксперименты только в 1777 году. К этому времени Джозеф Пристли уже провел свои опыты и заявил о своем открытии, хотя и неправильно интерпретировал результаты своего эксперимента. Оба ученых рассказали о своих опытах величайшему химику того времени Антуану Лавуазье. Именно последний в 1775 году установил, что кислород является отдельным химическим элементом, а его двухатомная молекула входит в состав атмосферного воздуха. Труды Лавуазье навсегда опровергли одно из главных заблуждений в химии того времени, теорию флогистона, которой пытались объяснить процессы горения и окисления веществ.
А «официальный» первооткрыватель Джозеф Пристли прославился тем, что в рамках своих многочисленных экспериментов открыл для науки сразу несколько важных химических соединений, среди которых оксиды углерода и серы, аммиак и хлор.

Свойства кислорода

Физические свойства кислорода в нормальных условиях характеризуют его как бесцветный газ, не ощутимый человеком. Обладает плотностью 1,429 кг/м3. Слабо растворяется в воде. При нагревании молекула О2 начинает обратимо диссоциировать на атомы: от 0,03 % всех молекул при +2000 °C до 99,5% при +6000 °C.
В жидком состоянии кислород представляет собой бледно-голубую жидкость, закипающую при 182,9 °C. Твердый кислород имеет вид кристаллов синего цвета, температура плавления которых -218,7°С.
Кислород встречается в составе свыше 1500 соединений земной коры. Атом кислорода присутствует в воде и в живых клетках всех организмов планеты. Кислород является чрезвычайно сильным окислителем и вступает в реакции практическими со всеми другими элементами. Исключение составляют инертные газы и золото, которые не окисляются. В результате реакций взаимодействия с кислородом появляются оксиды. Реакции протекают с выделением тепла и катализируются с повышением температуры, что приводит к процессу горения.

Применение кислорода.

Применение кислорода в промышленном производстве стало возможным с изобретением детандеров в середине прошлого столетия. Детандеры преобразуют потенциальную энергию газа в механическую, при этом газ совершает работу и охлаждается. Таким образом проводят сжижение и разделение воздуха, получая в итоге азот и кислород.
Кислород, будучи сильнейшим окислителем, способствует полному сгоранию топлива, что используется в разных отраслях промышленности. Выплавка металла из руды невозможна без использования кислорода. Жидкий кислород применяется как окислитель для ракетного топлива, особенно в смеси с озоном. Не только космические корабли, но и все современные самолеты не могут обойтись без кислорода во время полета. За один трансокеанический перелет сжигается свыше 10 тонн жидкого кислорода.
В металлургии кислород применяется при конвертерном производстве стали и прокатных изделий. Также он необходим при газопламенной сварке и резке металлов. Используется в качестве реактива-окислителя при синтезе спиртов, альдегидов, аммиака в химической промышленности.
В пищевой промышленности выступает в роли пропеллента (для распыления других веществ), в качестве упаковочного газа и даже как пищевая добавка (Е 948).
В медицине применяется в специальных баллонах в сжиженном состоянии для разных целей: применим в качестве ингалятора, устраняет гипоксию, обогащает дыхательные смеси при наркозе, восстанавливает работу желудочно-кишечного тракта (т.н. кислородные коктейли).
В рыбоводстве кислородом насыщают водную среду для увеличения продуктивности (в теплой воде содержание кислорода ниже, чем в холодной, но большая часть промысловых рыб не способна жить при низких температурах водной среды).

Интересные факты

Содержание кислорода в современной атмосфере — 21% — является необходимым и достаточным для функционирования человека как живого существа. Однако в крупных городах количество кислорода снижено до 17-18%. Это объясняется нехваткой зеленых растений, фотосинтезирующая деятельность которых как раз и восполняет баланс газообразного кислорода в атмосфере. При неблагоприятных метеорологических условиях содержание кислорода в городской черте может опуститься и до 10%, что критично для нашей жизнедеятельности. Ведь при 7%-ном содержании кислорода в воздухе человек погибает. Синдром нехватки кислорода называется гипоксией и проявляется в общей слабости, быстрой утомляемости, бессоннице, снижении внимания, частыми головными болями и повышенной восприимчивости к инфекциям. Считается, что именно нехватка кислорода в мозге обуславливает депрессию.
У человека есть рефлекторный прием кратковременного увеличения количества кислорода в организме – зевота. Считается, что мы зеваем именно в том случае, когда содержание кислорода в головном мозге падает ниже нормального уровня.
В горных местностях воздух более разрежен и содержание в нем кислорода понижено. В ходе эволюции у коренных жителей таких территорий порог чувствительности к нехватке кислорода снизился. Поэтому, жители Непала, Бутана, Боливии, Грузии прекрасно себя чувствуют на высотах свыше 3-4 километров, в то время как представители других национальностей чувствуют усталость, тошноту, а при подъеме выше вынуждены пользоваться кислородными масками.Кислород применяется в самых различных сферах науки, промышленности и сельского хозяйства.

В Украине ведущим поставщиком кислорода  на сегодня является компания «DP Air Gas».