Хімічні та фізичні властивості, застосування і 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 і отримання кисню.
поширеність елемента
Вміст кисню в земній корі становить близько 50%. Він знаходиться в різних мінералах у вигляді оксидів і солей.
У зв`язаному вигляді кисень входить в хімічний склад води - його процентне співвідношення становить 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 градуса 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 кількома способами:
1. За допомогою реакції розкладання бертолетової солі (хлорат калію).
2. Через розкладання перекису водню при нагріванні її в присутності оксиду марганцю, який 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 становить близько 20%, тобто п`яту частину. Для цього повітря спочатку спалюють, одержуючи суміш з вмістом рідкого кисню близько 54%, рідкого азоту - 44% і 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 набув поширення в країнах з багатими ресурсами і дешевою електроенергією.
застосування кисню
Кисень є основним за значенням елементом в 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.
