Физические свойства.

Кислород – газ без цвета, вкуса и запаха, немного тяжелее воздуха. Если на весах уравновесить пустой стакан, а затем через трубку наполнить его кислородом, то равновесие нарушится.

Кислород слабо растворим в воде – в 1 л воды при 20° С растворяется 31 мл кислорода (0,004% по массе). Тем не менее, этого количества хватает для дыхания рыб, живущих в водоемах.

Жидкий кислород – подвижная, слегка голубоватая жидкость, кипящая при -183 ° С. Твердый кислород – синие кристаллы, плавящиеся при еще более низкой температуре -218,7 ° С.

Химические свойства.

Многие реакции окисления протекают бурно, с выделением большого количества тепла и света. В быту мы называем такие реакции горением. В кислороде сгорают сера, фосфор, уголь, бензин, метан:

Процесс взаимодействия веществ с кислородом с выделением тепла и света называют реакцией горения.

Оксиды.

Оксидом называется сложное вещество, состоящее из атомов двух элементов, один из которых - кислород.

Поскольку кислород соединяется почти со всеми элементами, существуют оксиды как металлов, так и неметаллов. 

Элементы с переменной валентностью могут образовывать несколько оксидов. Чтобы их отличать, в названии оксида указывают валентность связанного с кислородом элемента. 

SO₂ – оксид серы (IV)

SO₃ – оксид серы (VI)

Cr₂O₃ – оксид хрома (III)

CrO₃ – оксид хрома (VI)

Получение кислорода.

Большое количество кислорода используется в промышленности, в медицине, в других областях человеческой деятельности. Промышленные количества кислорода получают из жидкого воздуха. Сначала воздух сжимают мощными компрессорами – при этом он, как любой сжимаемый газ, сильно нагревается.

Сжатый воздух в больших баллонах-емкостях охлаждается. Затем его подвергают быстрому расширению через узкие каналы, снабженные турбинками для дополнительного отбора энергии у молекул газа. Эти устройства называются турбодетандерами. При расширении любого газа всегда происходит его охлаждение. Если газ был сжат очень сильно, то его расширение может привести к такому сильному охлаждению, что часть воздуха сжижается. 

Как вы уже знаете, жидкий кислород кипит при более "высокой" температуре (-183 ^оС), чем жидкий азот (-196 ^оС). Поэтому при "нагревании" жидкого воздуха, когда температура этой очень холодной жидкости медленно повышается от -200 ^оС до -180 ^оС, прежде всего при -196 ^оС перегоняется азот (который опять сжижают) и только следом перегоняется кислород. Если такую перегонку жидких азота и кислорода произвести неоднократно, то можно получить весьма чистый кислород. Обычно его хранят в сжатом виде в стальных баллонах, окрашенных в голубой цвет. Характерная голубая окраска баллонов нужна для того, чтобы нельзя было спутать кислород с каким-нибудь другим сжатым газом.

 В лаборатории кислород удобнее получать из его соединений с другими элементами.

Чаще всего кислород получают нагреванием таких веществ, как перманганат калия (марганцовка), хлорат калия (бертолетова соль), нитрат калия (селитра):

Удобно получать кислород в лаборатории из пероксида водорода:

Пероксид водорода обычно используется в виде 3%-ного водного раствора. Многие из вас знакомы с ним, потому что такой раствор применяется как дезинфицирующее средство при обработке царапин и мелких ран. Он мало устойчив и уже при стоянии медленно разлагается на кислород и воду. Попав на царапину или ранку, пероксид начинает выделять кислород гораздо интенсивнее (сильно пузырится, шипит). Дело здесь в том, что кровь содержит особые вещества (катализаторы), которые ускоряют реакцию разложения пероксида водорода. 

Катализаторы – это вещества, способные ускорять химические превращения, сами оставаясь при этом неизменными.

Применение кислорода.

Кислород необходим практически всем живым существам. Дыхание – это окислительно-восстановительный процесс, где кислород является окислителем. С помощью дыхания живые существа вырабатывают энергию, необходимую для поддержания жизни. К счастью, атмосфера Земли пока не испытывает заметного недостатка кислорода, но такая опасность может возникнуть в будущем.

Вне земной атмосферы человек вынужден брать с собой запас кислорода. Полученный искусственно кислород используют для дыхания в любой чуждой среде, где приходится работать людям: в авиации при полетах на больших высотах, в пилотируемых космических аппаратах, при восхождении на высокие горные вершины, в экипировке пожарных, которым часто приходится действовать в задымленной и ядовитой атмосфере и т.д.

Во всех этих устройствах есть источники кислорода для автономного дыхания.

Электрические и тепловые станции, работающие на угле, нефти или природном газе используют атмосферный кислород для сжигания топлива. Если даже небольшой автомобиль является настоящим "пожирателем" кислорода (как мы выяснили в предыдущей главе), то гигантские тепловые и электрические станции расходуют кислорода неизмеримо больше. До сих пор они вырабатывают около 80 % всего электричества в нашей стране и только остальные 20 % электроэнергии дают гидростанции и атомные станции, не расходующие атмосферного кислорода.

В медицине кислород используют для поддержания жизни больных с затрудненным дыханием и для лечения некоторых заболеваний. Однако чистым кислородом при нормальном давлении долго дышать нельзя – это опасно для здоровья.

Главными потребителями кислорода являются энергетика, металлургия и химическая промышленность.

Чистый кислород расходуется главным образом на получение стали из чугуна и металлолома. С этим важным процессом вы познакомитесь в следующем классе.

В машиностроении, в строительстве кислород используют для сварки и резки металлов. Горючий газ ацетилен, сгорая в токе кислорода, позволяет получить температуру выше 3000° С! Это приблизительно вдвое больше температуры плавления железа.

(по материалам сайта http://www.hemi.nsu.ru/)