Кисень

Відео: KISLOROD 360

кисень (Oxigenium), (Рус. кисень, англ. oxygen, ньому. Sauerstoff) хімічне позначення - O - хімічний елемент VI групи періодичної системи.
Атомний номер кисню - 8- атомна маса - 15,9994. Кисень утворює сполуки з усіма елементами, крім гелію, аргону і неону. При нормальному умовах кисень - газ, що складається з двохатомних молекул. При 90,18 До кисень конденсується в блідо-блакитну рідину, при 54,36 До твердне.
Щільність рідкого кисню - 1,142- температура плавлення становить -218 ° С, температура кипіння становить -183 ° С.
З деякими металами кисень утворює пероксиди Ме 2 О 2, надпероксида МЕВ 2, озоніди МЕВ 3, з горючими газами - вибухові суміші.
Елемент кисень займає третє місце після водню і гелію за поширеністю у Всесвіті. Він - найпоширеніший хімічний елемент на Землі - 47% маси земної кори, 85,7% маси гідросфери, 23,15% маси атмосфери, 79% і 65% маси рослин і тварин відповідно. За обсягом кисень займає 92% об`єму земної кори. Відомо близько 1400 мінералів, що містять кисень, головні з них - кварц, польові шпати, слюда, глинисті мінерали, карбонати. Більш 99,9% кисню Землі знаходиться в зв`язаному стані. Кисень - головний фактор, який регулює розподіл елементів у планетарному масштабі. Зміст його з глибиною закономірно зменшується. Кількість кисню в магматичних породах змінюється від 49% в кислих ефузівів і гранітах до 38-42% в дуніт і кімберлітах. Вміст кисню в метаморфічних породах відповідає глибині їх формування: від 44% в еклогітах до 48% в кристалічних сланцях. Максимум кисню - в осадових породах - 49-51%. Виняткову роль в геохімічних процесах відіграє вільний кисень - молекулярний кисень, значення якого визначається його високу хімічну активність, великий міграційної здатністю і постійним, відносно високим вмістом в біосфері, де він не тільки витрачається, але і відтворюється. Вважають, що вільний кисень з`явився в протерозої результаті фотосинтезу.
У гіпергенних процесах кисень - один з основних агентів, він окисляє сірководень і нижчі оксиди. Кисень визначає поведінку багатьох елементів: підвищує міграційну здатність халькофілами, окислюючи сульфіди до рухливих сульфатів, знижує рухливість заліза і марганцю, осаджучи їх у вигляді гідроксидів і зумовлюючи тим самим їх поділу. У водах океану вміст кисню змінюється: влітку океан віддає кисень в атмосферу, взимку поглинає його. Полярні регіони збагачені киснем. Важливе геохимическое значення мають сполуки кисню, зокрема вода.
Основний промисловий метод отримання кисню - розділення повітря методом глибокого охолодження. Як побічний продукт кисень отримують при електролізі води. Розроблений спосіб отримання кисню методом вибіркової дифузії газів через молекулярні сита. Газ кисень застосовується в металургії для інтенсифікації доменних і сталеплавильних процесів, при виплавці кольорових металів в шахтних печах, бесемеруванні новий і ін. (Понад 60% споживаного кисню), як окислювач у багатьох хімічних проізводствах- в техніці - під час зварювання і різання металів, при підземної газифікації вугілля і т.п.- озон - при стерилізації питної води і дезінфекції приміщень. Рідкий кисень використовується як окислювач для деяких різновидів ракетних палив.
Відкрили кисень в 1771 шведський хімік К. В. Шеєле і незалежно від нього в 1774 - англійський учений Джозеф Прістлі. Французький хімік А. А. Лавуазьє дав елементу назву і до 1777 року утворив кисневу теорію дихання, горіння і окислення. У вільному вигляді відомий, як молекулярний кисень (O 2) і озон (O 3).
VIII ст. - Китайський учений Мао - встановив наявність в повітрі газу, який підтримує дихання і горіння. Однак європейці кисень відкрили майже через 1000 років. Видатний шведський хімік К. В. Шеєле в 1771 р встановив, що повітря складається з кисню та азоту.
1774 г. - Дж. Прістлі добув кисень розкладом меркурій (II) оксиду. Все ж - головні особи в історії відкриття кисню НЕ К. В. Шеєле і не Дж. Прістлі. Вони відкрили новий газ - кисень, незважаючи на це і до кінця своїх років залишаючись ревними захисниками теорії флогістону, довгий час гальмувала розвиток науки. Особливе значення в історії відкриття кисню мають роботи А. Лавуазьє. Він (1775 г.) встановив, що кисень - складова частина повітря, створив кисневу теорію горіння (за 200 років вона не тільки не була спростована, а й отримала безліч підтверджень своєї вірності), що прийшла на зміну теорії флогістону. У 1898 р англійський учений Томпсон лорд Кельвін стверджував, що людству загрожує задуха, оскільки в повітря виділяється величезна кількість вуглекислого газу не тільки від дихання, а й від промислових підприємств. Це твердження спростував К. А. Тімірязєва. Він довів, що людству не дадуть загинути зелені рослини.
Кисень, найпоширеніший на Землі елемент, зміст його становить 47% по масі (в основному у формі оксидів), в повітрі (тропосфері) кисню (O 2) - 20,93% за обсягом, або 23% по масі. До складу води входить 88,8 м.% Кисню, в морській воді - 85,7 м.%. Він входить до складу більшості гірських порід, грунтів, а також клітин всіх рослинних і тваринних організмів. Кисень в цілому становить 30-85% маси тварин і рослинних тканин. Він входить до складу білків, нуклеїнових кислот, жирів, вуглеводів і т.д. Вільний кисень відіграє велику роль в біохімічних і фізіологічних процесах, зокрема в диханні. При недостатній постачанні організму тварин і людини киснем розвивається гіпоксія. Зелені рослини і деякі бактерії є джерелом вільного кисню на Землі.
Кисень - безбарвний газ без запаху і смаку. При температурі -183 ° С він зріджується в рідину блакитного кольору, яка при -218,7 ° С замерзає в синю кристалічну масу. Розчинність кисню у воді невелика і при звичайній температурі становить всього 3,1 см в 100 г води. У продаж кисень надходить в сталевих балонах під тиском близько 150 атм.


Кисень належить до головної підгрупи шостої групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва. Його порядковий номер 8.
Молекула кисню складається з двох атомів. Хімічна зв`язок ковалентний: · · · ·. Спрощена структурна формула: O = O. Основний стан молекули кисню триплетних, тобто молекула кисню - дірадікал. Два електрона утворюють ковалентний зв`язок, два інших - антізвьязану пару. Цим пояснюється те, що молекулярний кисень парамагнетик.
Маючи у зовнішній електронній оболонці шість електронів, атоми кисню енергійно приєднують від атомів інших елементів два електрона, яких їм бракує для завершення валентної оболонки і перетворюються в негативні двовалентні іони:

O + 2 e = O 2 -

При цьому кисень проявляє свої окисні властивості. Серед всіх хімічних елементів він є одним з найсильніших окислювачів і поступається в цьому тільки перед фтором. Кисень безпосередньо з`єднується з усіма елементами, за винятком інертних елементів, галогенів і благородних металів. Хімічна активність кисню зростає з підвищенням температури.
Кисень добре розчинний в органічних розчинниках, поглинається тонкими порошками металів, вугілля. Утворює сполуки з усіма елементами, крім гелію, аргону і неону. На основі типів і властивостей кисневих сполук побудована класифікація неорганічних сполук. З металами і неметалами кисень утворює оксиди сполук з лужними металами, крім літію, - пероксиди. Взаємодія речовин з киснем значно прискорюється при нагрівальній дії електричних розрядів, під тиском, при наявності каталізаторів, особливо води. У суміші з горючими газами і парами, з тонкими порошками багатьох металів і органічних речовин кисень-газ утворює вибухові суміші.
У лабораторіях кисень зазвичай отримують термічним розкладанням деяких пероксидів, солей, деяких кисневих кислот (наприклад, KMnO 4, бертолетової солі - KClO 3):

2KClO 3 = 2KCl + 3O 2



При 368 ° C ця сіль плавиться, а близько 400 ° C починає розкладатися. У присутності двокісу марганцю MnO 2 (каталізатор) температура розкладання знижується і реакція проходить легше.
У промисловості кисень добувають фракционированной перегонкою рідкого повітря і електролізом води. З цією метою повітря спочатку скраплюють сильним охолодженням під великим тиском, а потім повільно випаровують з нього азот. Дуже чистий кисень добувають електролізом водного розчину гідроксиду натрію NaOH із застосуванням нікелевих електродів. При цьому на катоді відновлюються катіони водню, а на аноді окислюються гідроксильні аніони з виділенням кисню.
Електродні реакції можна позначити такими рівняннями:

Катод: 4H + 4e = 2Н 2
Анод: 4ОН - - 4e = 2H 2 O + O 2

Електролітичним способом кисень отримують і для промислових потреб, зокрема там, де є дешева електрична енергія.
Кисень повітря має надзвичайно важливе значення для процесів горіння. Спалюючи різні види палива, отримують тепло, яке використовують для задоволення найрізноманітніших потреб, в тому числі для перетворення його в механічну і електричну енергію.
Чистий кисень з ацетиленом широко використовують для так званого автогенного зварювання сталевих труб і інших залізних конструкцій і їх різання. Для цього служить спеціальний пальник, що складається з двох металевих трубок, вставлених один в одного. У простір між трубками пропускають ацетилен і запалюють, а потім по внутрішній трубці пропускають кисень. Обидва гази, подаються з балонів під тиском. Температура в киснево-ацетиленового полум`я - до 2000 ° C, при такій температурі плавиться більшість металів.
У медицині чистий кисень застосовують для дихання при отруєннях чадним газом і деяких захворюваннях легенів. Один вдих чистого кисню замінює п`ять вдихів повітря. Чистим киснем користуються для дихання також льотчики при високих польотах, водолази, на підводних човнах і т.д.
Кисень широко застосовується для інтенсифікації хімічних і металургійних процесів. Чистий кисень використовують, зокрема при виробництві сірчаної та азотної кислот, синтетичного метилового спирту CH 3 OH та інших хімічних продуктів. При вдувании в доменну піч збагаченого киснем повітря значно підвищується температура печі, прискорюється процес виплавки чавуну, збільшується продуктивність домни і економиться кокс.
Зріджений кисень застосовують як окислювач в реактивних двигунах, а також для виготовлення вибухових сумішей - так званих оксиліквіти. Це суміші деревної тирси, сухого торфу, порошку вугілля та інших горючих речовин, спресованих в спеціальних патронах і просочених перед вживанням рідким киснем. При запаленні такої суміші електричною іскрою вона вибухає з великою силою. Оксиліквіти застосовують при розробці рудних покладів вибуховим способом, при прокладці тунелів в горах, риття каналів і т.д.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!