Кислород — химический элемент¶

Кислород (лат. oxygenium, обозначение O) — химический элемент 16-й группы (VI группы старой классификации) второго периода периодической таблицы, с атомным номером 8 и атомной массой 15,9994. В природе кислород — самый распространённый элемент по массе: на его долю приходится около 46 % массы земной коры и около 21 % объёма атмосферы. Обозначение «О₂» относится к молекуле кислорода — двухатомному газу, который является основной формой существования элемента в атмосфере Земли.

¶Свойства

Молекула О₂ состоит из двух атомов кислорода, связанных кратной (двойной) связью. Газ без цвета, запаха и вкуса, в жидком и твёрдом состоянии — бледно-голубого цвета. Плотность при нормальных условиях — 1,429 г/л, температура кипения при атмосферном давлении — −183 °C, температура плавления — −218,4 °C. Кислород слера растворим в воде (около 40 мг на литр при 20 °C), что определяет возможность дыхания водных организмов.

Кислород — сильный окислитель. Он вступает в реакции практически со всеми элементами, кроме инертных газов и некоторых благородных металлов (золота, платины). С горючими веществами образует взрывоопасные смеси; чистый кислород резко усиливает горение. В химических реакциях кислород обычно принимает два электрона, образуя оксид-ион O²⁻, реже — пероксид-ион O₂²⁻ или супероксид-ион O₂⁻.

¶Получение

Промышленно кислород получают преимущественно методом криогенной перегонки воздуха: воздух охлаждают до жидкого состояния (около −196 °C) и фракционно перегоняют, отделяя азот (кипение при −196 °C) от кислорода (−183 °C). Другой распространённый способ — электролиз воды, при котором на аноде выделяется кислород, а на катоде — водород. В лабораторных условиях кислород получают разложением пероксида водорода или перманганата калия.

В России кислород производят крупные газовые заводы, входящие в структуру промышленных холдингов; кислородные станции работают при металлургических, химических и нефтеперерабатывающих предприятиях. Медицинский кислород (с высокой степенью очистки) поставляется в баллонах и в жидком виде.

¶Роль в природе

Кислород — ключевой элемент биосферы. Около 2,4 млрд лет назад, в результате кислородного катаклизма, цианобактерии начали вырабатывать кислород в процессе фотосинтеза, что постепенно изменило состав атмосферы и позволило развиться аэробным организмам.

В атмосфере кислород существует в нескольких формах: молекулярный кислород O₂ (основная форма), озон O₃ (образуется в стратосфере и защищает поверхность Земли от ультрафиолетового излучения) и связанная вода, оксиды и силикаты. В живых организмах кислород участвует в клеточном дыхании — окислении органических веществ с высвобождением энергии.

¶Применение

Кислород применяется в металлургии (стеклоплавильное производство, сварка и резка металлов, продувка расплавов), химической промышленности (синтез аммиака, окислительные процессы), медицине (ингаляции, поддержка жизнедеятельности), космической и авиационной технике, а также в аквалангистике и подводных работах. Жидкий кислород используется как окислитель в ракетном топливе.

¶Кислород и человек

Организм человека расходует около 250 мл кислорода в минуту в покое; при физической нагрузке потребление возрастает в несколько раз. Недостаток кислорода (гипоксия) приводит к нарушению работы мозга и сердца, а его избыток в чистом виде при длительном вдыхании вызывает кислородное отравление. В медицине кислородные концентраторы и баллоны применяются при болезнях лёгких, сердечной недостаточности и в реанимации.