Я приветствую всех, зашедших на эту страницу, читателей. Наш сегодняшний "химический" герой - всем известный кислород, неметалл, с которым ассоциируется не "что-нибудь", а воздух, дыхание, значит, и сама жизнь.
"Квартира" кислорода в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева имеет номер 8 (второй период, VIА группа). Строение его атома (имеются в виду атомы наиболее распространенных в природе изотопов): ядро (8 протонов, 8 нейтронов) и 8 электронов.
До завершения внешнего энергетического уровня кислороду не хватает двух электронов. Он может принять их и получить степень окисления -2. Это самая распространенная степень окисления кислорода в соединениях. Вступая в реакцию с более электроотрицательным фтором, кислород наоборот "отдает" 2 своих электрона и приобретает степень окисления +2. В пероксидах степень окисления кислорода -1.
Простое вещество "кислород" состоит из двух атомов и по агрегатному состоянию является газом. Чтобы запомнить физические свойства кислорода не будем ходить далеко, вдохнем полной грудью воздух вокруг нас (эх, хорошо бы сейчас где-нибудь на берегу моря оказаться))). Есть ли вкус у газа? Нет. И запаха нет. И цвета тоже нет. Не ядовит.
Кислород мало растворим в воде, температура кипения -183 градуса. Жидкий кислород имеет голубоватый цвет.
Впервые кислород был получен английским исследователем Джозефом Пристли в 1774 году. Открытие состоялось в общем-то неожиданно. С помощью линзы Пристли собирал солнечные лучи и направлял их на пробирку с красным оксидом ртути. Пробирка была развернута вверх дном и помещена в сосуд с жидкой ртутью. Оксид ртути сильно нагревался и разлагался на составляющие: ртуть и кислород, который собирался в основании пробирки. Джозеф Пристли заметил, если в этот неизвестный газ внести тлеющую лучинку, она разгорится с новой силой.
Сейчас кислород по способу Джозефа Пристли не получают, ведь пары ртути и ее соединения ядовиты.
В настоящее время кислород в лабораторных условиях получают разложением некоторых веществ: перманганата калия ("марганцовка"), нитратов активных металлов, перекиси водорода, хлората калия (бертолетова соль). Причем для последних двух реакций требуется присутствие катализатора - оксида марганца (IV).
А вот в промышленности кислород получают в прямом смысле из воздуха. Воздух - это достаточно многокомпонентная смесь газов:
- 78 % азота;
- около 21 % кислорода;
- примерно 1 % приходится на "благородные" газы (в основном аргон);
- 0,03 % отдают углекислому газу.
Вначале воздух сжимают под большим давлением с помощью компрессора. Затем охлаждают: сперва водой, потом потоками холодного воздуха, постепенно уменьшая давление. Цель - довести температуру до таких низких значений, когда воздух сможет превратиться в жидкость. И тогда сжиженный воздух начинают разделять на компоненты (фракции), постепенно повышая температуру. При -196 градусах отделяется азот (снова превращается в газ), чуть позже, при -183 градусах "кипит" кислород. Далее по трубопроводам газ поступает к месту назначения, на предприятие. "Чистый" кислород часто вновь превращают в жидкость и хранят в цистернах из нержавеющей стали.
Не забудем упомянуть и про старый добрый электролиз воды, когда под действием электрического тока на катоде выделяется водород (о водороде тут и тут), а на аноде - кислород.
На сегодня мы закончим наш разговор о кислороде. Жду всех в гости на следующую статью 😉