| Кислоро́д / Oxygenium (Oxygen)(O) | |
|---|---|
| Атомный номер | 8 |
| Внешний вид простого вещества | газ без цвета, вкуса и запаха голубоватая жидкость (при низких температурах) |
| Свойства атома | |
| Атомная масса (молярная масса) |
15,9994 а. е. м. (г/моль) |
| Радиус атома | 60 (48) пм |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
1313,1 (13,61) кДж/моль (эВ) |
| Электронная конфигурация | [He] 2s² 2p4 |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 73 пм |
| Радиус иона | 132 (-2e) пм |
| Электроотрицательность (по Полингу) |
3,44 |
| Электродный потенциал | 0 |
| Степени окисления | -2, −1, 0 ,+1, +2, -½ |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность | 0,00142897 г/см³ |
| Удельная теплоёмкость | 0,916 (O-O) Дж/(K·моль) |
| Теплопроводность | 0,027 Вт/(м·K) |
| Температура плавления | 54,8 K |
| Теплота плавления | ?? кДж/моль |
| Температура кипения | 90,19 K |
| Теплота испарения | 3,4099 кДж/моль кДж/моль |
| Молярный объём | 14,0 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая |
| Период решётки | 6,830 Å |
| Отношение c/a | n/a |
| Температура Дебая | 155 K |
| O | 8 |
| 15,9994 | |
| 2s²2p4 | |
| Кислород | |
Кислород — химический элемент с атомным номером 8, обозначающийся символом О, а также простое вещество (газ при нормальных условиях), молекула которого состоит из двух атомов кислорода (O2). Кислород является самым лёгким элементом из группы халькогенов (6 группа периодической системы).
История открытия[]
Схема атома кислорода
Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа 1774 путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы).
- 2HgO (t) → 2Hg + O2↑.
Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»). О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье. В 1775 А. Лавуазье установил, что кислород является составной частью воздуха, кислот и содержится во многих веществах.
Несколькими годами ранее (в 1771-м) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.
Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика Петра Байена, который опубликовал работы по окислению ртути и последующему разложению её оксида.
Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела громадное значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория. [Лавуазье провел опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по весу сожженных элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теории флогистона.]
Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.
Происхождение названия[]
Слово кислород (именовался в начале XIX века ещё «кислотвором») своим появлением в русском языке обязано М. В. Ломоносову — это калька термина «оксиген» (фр. l'oxygène ), предложенного А. Лавуазье (греческое όξύγενναω от ὀξύς — «кислый» и γενναω — «рождаю»), который переводится как «порождающий кислоту», что связано с первоначальным значением его — «кислота», ранее подразумевавшим окислы, именуемые по современной международной номенклатуре оксидами.
Нахождение в природе[]
Кислород — самый распространенный на Земле элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов), приходится около 47,4 % массы твердой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 88,8 % (по массе), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % (по объёму) в воздухе массовая доля кислорода составляет 23,12 % . Элемент кислород входит в состав более 1500 соединений земной коры.
Получение[]
В настоящее время в промышленности кислород получают из воздуха. В лабораториях пользуются кислородом промышленного производства, поставляемым в стальных баллонах под давлением около 15 МПа. Важнейшим лабораторным способом его получения служит электролиз водных растворов щелочей. Небольшие количества кислорода можно также получать взаимодействием раствора перманганата калия с подкисленным раствором пероксида водорода. Также хорошо известны и успешно применяются в промышленности кислородные установки, работающие на основе мембранной и азотной технологий.При нагревании перманганат калия KMnO4 разлагается до манганата калия K2MnO4 и диоксида марганца MnO2 с одновременным выделением газообразного кислорода O2:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2↑
Холодная вода содержит больше растворенного O2
Физические свойства[]
Газ без цвета, вкуса и запаха. Растворим в воде, причем растворяется тем лучше, чем ниже ее температура. Поэтому плотность живых организмов в холодных приполярных водах может быть значительно выше, чем в теплых экваториальных. При 20°С и нормальном атмосферном давлении в 100 объемах воды растворяется примерно 3 объема кислорода. Является парамагнетиком. Немного тяжелее воздуха.
Химические свойства[]
1) сильный окислитель, но не окисляет Au и Pt, окисляет многие металлы, образуя оксиды, в которых имеет степень окисления −2, или пероксиды, со степенью окисления −1.
2) взаимодействует со всеми неметаллами, кроме галогенов, за исключением F (в соединении с фтором имеет степень окисления +2)
3) поддерживает процессы дыхания, горения, гниения
4) существует в двух аллотропных модификациях:O2 и O3 (Озон)
Применение[]
Широкое промышленное применение кислорода началось в середине ХХ века, после изобретения турбодетандеров — устройств для сжижения и разделения жидкого воздуха.
В металлургии[]
Конвертерный способ производства стали связан с применением кислорода.
Сварка и резка металлов[]
Кислород в баллонах широко используется для газопламенной резки и сварки металлов.
Ракетное топливо[]
В качестве окислителя для ракетного топлива применяется жидкий кислород, пероксид водорода, азотная кислота и другие богатые кислородом соединения. Смесь жидкого кислорода и жидкого озона — один из самых мощных окислителей ракетного топлива (удельный импульс смеси водород — озон превышает удельный импульс для пары водород-фтор и водород-фторид кислорода).
В медицине[]
Кислород используется для обогащения дыхательных газовых смесей (аэронетики) при нарушении дыхания, для лечения астмы, в виде кислородных коктейлей, кислородных подушек и т. д.
В пищевой промышленности[]
В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки E941[источник?], как пропеллент и упаковочный газ.
Биологическая роль кислорода[]
Кислород участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Живые существа дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечнососудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангрене и других серьезных заболеваниях. Для обеззараживания и дезодорации воздуха и очистки питьевой воды применяют искусственное обогащение озоном. Радиоактивный изотоп кислорода 15O применяется для исследований скорости кровотока, лёгочной вентиляции.
Токсические производные кислорода[]
Некоторые производные кислорода (т. н. реактивные формы кислорода), такие как синглетный кислород, перекись водорода, супероксид, озон и гидроксильный радикал, являются высокотоксичными продуктами. Они образуются в процессе активирования или частичного восстановления кислорода. Супероксид (супероксидный радикал), перекись водорода и гидроксильный радикал могут образовываться в клетках и тканях организма человека и животных и вызывают оксидативный стресс.
Изотопы[]
Кислород имеет три устойчивых изотопа: 16О, 17О и 18О, среднее содержание которых составляет соответственно 99,759 %, 0,037 % и 0,204 % от общего числа атомов кислорода на Земле. Резкое преобладание в смеси изотопов наиболее легкого из них 16О связано с тем, что ядро атома 16О состоит из 8 протонов и 8 нейтронов. А такие ядра, как следует из теории строения атомного ядра, обладают особой устойчивостью.
См. также[]
- Категория:Соединения кислорода
- Озон
Ссылки[]
Растворимость кислорода в водеMathcad Application Server
- Кислород на Webelements
- Кислород в Популярной библиотеке химических элементов
- Твердый кислород при сверхбольших давлениях: образование молекул О4
- Магнитный коллапс в твердом кислороде
|
Кислород на Викискладе? |
|---|
|
Это незавершённая статья о химическом элементе. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Кислород. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .