Хімічні та фізичні властивості, застосування та отримання кисню

Чотири елемента-«халькогена» (тобто «народжують мідь») очолюють головну підгрупу VI групи (за новою класифікацією - 16-ю групу) періодичної системи. Крім сірки, телуру і селену до них також відноситься кисень. Давайте детально розберемо властивості цього найбільш поширеного на Землі елемента, а також застосування та отримання кисню.

Поширеність елемента

Вміст кисню в земній корі становить практично 50%. Він знаходиться в різних мінералах у вигляді оксидів і солей.

У зв'язаному вигляді кисень входить до хімічний склад води - його процентне співвідношення складає близько 89%, а також до складу клітин всіх живих істот - рослин і тварин.

У повітрі кисень знаходиться у вільному стані у вигляді О2, займаючи п'яту частину його складу, і у вигляді озону - О3.

Фізичні властивості

Кисень О2 являє собою газ, який не володіє кольором, смаком і запахом. У воді розчиняється слабо. Температура кипіння - 183 градуси нижче нуля за Цельсієм. У рідкому вигляді кисень має блакитний колір, а в твердому вигляді утворює сині кристали. Температура плавлення кисневих кристалів становить 218,7 градуса нижче нуля за Цельсієм.

Хімічні властивості

При нагріванні цей елемент реагує з багатьма простими речовинами, як металами, так і неметалами, утворюючи при цьому так звані оксиди - сполуки елементів з киснем. Хімічна реакція, в яку елементи вступають з киснем, називається окисленням.

Наприклад,

4Na + О2 = 2Na2O

S + О2 = SO2

Деякі з складних речовин також вступають в реакцію з киснем, теж утворюючи при цьому оксиди:

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О

2СО + О2 = 2СО2

Якщо яка-небудь речовина повільно реагує з киснем, то таке окислення називається повільним. Наприклад, це процеси розкладання харчових продуктів, гниття.

Отримання кисню

Цей хімічний елемент можна отримати як в лабораторії, так і на промисловому підприємстві.

Отримання кисню в лабораторії проводиться декількома способами:

1. За допомогою реакції розкладання бертолетової солі (хлората калію).

2. Через розкладання перекису водню при нагріванні її в присутності оксиду марганцю, що виступає в ролі каталізатора.

3. Через розкладання перманганату калію.

Отримання кисню в промисловості проводиться такими способами:

1. Для технічних цілей кисень отримують з повітря, в якому звичайне його зміст складає близько 20%, тобто п'яту частину. Для цього повітря спочатку спалюють, отримуючи суміш із вмістом рідкого кисню близько 54%, рідкого азоту - 44% та рідкого аргону - 2%. Потім ці гази поділяють за допомогою процесу перегонки, використовуючи порівняно невеликий інтервал між температурами кипіння рідкого кисню і рідкого азоту - мінус 183 і мінус 198,5 градуса відповідно. Виходить, що азот випаровується раніше, ніж кисень.

Сучасна апаратура забезпечує отримання кисню будь-якого ступеня чистоти. Азот, який виходить при поділі рідкого повітря, використовується в якості сировини при синтезі його похідних.

2. Електроліз води також дає кисень дуже чистою ступеня. Цей спосіб одержав поширення в країнах з багатими ресурсами і дешевою електроенергією.

Застосування кисню

Кисень є основним за значенням елементом у життєдіяльності всієї нашої планети. Цей газ, який міститься в атмосфері, витрачається в процесі дихання рослинами, тваринами і людьми.

Отримання кисню дуже важливо для таких сфер діяльності людини, як медицина, зварювання та різання металів, вибухові роботи, авіація (для дихання людей і для роботи двигунів), металургія.

У процесі господарської діяльності людини кисень витрачається у великих кількостях - наприклад, при спалюванні різних видів палива: природного газу, метану, вугілля, деревини. У всіх цих процесах утворюється оксид вуглецю. При цьому природа передбачила процес природного зв'язування даного з'єднання за допомогою фотосинтезу, який проходить в зелених рослинах під дією сонячного світла. В результаті цього процесу утворюється глюкоза, яку рослина потім витрачає для будівництва своїх тканин.