РАЗДЕЛ II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
9. Неметаллические элементы и их соединения. Неметаллы
9.3. Элементы VIA группы
9.3.3. Кислород
Физические свойства кислорода
Кислород О2 - это газ без цвета, вкуса и запаха, плохо растворяется в воде, сжижается при температуре -183 °С (образуется голубая жидкость), а при температуре -219 °С затвердевает, образуя кристаллы синего цвета. Относительная молекулярная масса - 32. Молярная масса 32 г/моль.
Добыча кислорода
Лабораторные способы
1. Термическое разложение некоторых веществ:
2. Электролиз воды (практически используют раствор щелочи):
Промышленные способы
1. Криогенная ректификация воздуха: после глубокого охлаждения воздуха (до -200 °С) сначала при температуре -196 °С из жидкости начинает выкипать азот N2, а затем (при температуре -183 °С) - кислород. Газы (отдельно) собирают, после нескольких повторных процедур получают довольно чистые конечные продукты.
2. Электролиз воды.
Единственным естественным путем пополнения атмосферы кислородом является фотосинтез:
Химические свойства кислорода
Кислород реагирует почти со всеми простыми веществами (кроме Не, Ne и Аr), проявляя окислительные свойства.
1. Кислород взаимодействует с простыми веществами, образуя в основном оксиды:
• с металлами:
При длительном окислении железа (при наличии влаги) происходит несколько другой процесс:
Калий, Рубидий и Цезий реагируют с кислородом, образуя надпероксиди:
Другие надпероксиди получают взаимодействием пероксидов с кислородом при повышенном давлении и температуре:
• с неметаллами:
Почти все реакции веществ с кислородом являются экзотермическими, за исключением реакции с азотом, которая происходит только при нагревании и электрическом разряде:
Аналогично, только при УФ облучении или под действием электрического разряда кислород взаимодействует с галогенами. Лишь благородные газы (Хе, Кr), благородные металлы (Au, Pt) не реагируют с кислородом непосредственно (соединения Кислорода с этими элементами существуют, но получают их другими методами).
2. Кислород взаимодействует со сложными веществами:
• с оксидами и гидроксидами, которые являются восстановителями:
• с солями, которые являются восстановителями:
• с бинарными соединениями:
3. Кислород окисляет органические вещества. Различают реакции горения и окисления органических веществ: Горение - реакция вещества с кислородом, что сопровождается выделением тепла и света:
Окисление - реакция вещества с оксигеновмісними окислителями, что приводит к образованию оксигеносодержащих органических соединений:
Значение кислорода в природе и его применение
1. При участии кислорода происходит дыхание - один из важнейших процессов жизнедеятельности аэробных микроорганизмов, растений, животных и человека. В результате окисления сложных веществ (белков, жиров, углеводов и т.д.) выделяется энергия, которая необходима организму.
2. Кислород используют в металлургии при выплавки чугуна и стали, окислении сульфидных руд.
3. Кислород (вместе с ацетиленом) применяют в технике для сварки и резки металлов (3000 °С).
4. Кислород воздуха необходим для сжигания различных топливных материалов в энергетике, транспорте.
5. Кислород используют в медицине с лечебной целью для поддержания жизни больных с проблемами дыхания (барокамеры, кислородные подушки, кислородные коктейли).
6. Кислород используют для создания дыхательных смесей, которые применяют в автономных дыхательных приборах (аквалангах и прочее) при подземных и подводных работах, в космосе.
Хранят его в 1,2-10-литровых газовых баллонах голубого цвета под давлением до 15 МПа. Все детали, контактирующие с кислородом, должны быть обезжирены.