Как сделать жидкий кислород в домашних условиях? Жидкий воздух

На чтение 31 мин. Просмотров 19 Опубликовано

аппарат для дыхания кислородом в домашних условиях

Аппарат для дыхания кислородом бывает для медицинского, домашнего использования или универсальным. Они отличаются производительностью: 5-10 литров в минуту нужны в стационаре, универсальные вырабатывают 5-6.

Для кислородотерапии дома подходит кислородный концентратор, подающий 1-3 литра кислорода за минуту. Ингаляции дома проводят по 10 минут от 2 до 6 раз в день, а при тяжелой патологии назначают и процедуры общей продолжительностью до 12 часов.

Для приготовления коктейля с кислородом трубку концентратора опускают в сок, настой трав или шиповника. Кислородотерапия помогает укрепить иммунитет, память, тонизирует организм и помогает восстановлению после тяжелых болезней, операций. Стоимость кислородного концентратора для домашних процедур составляет от 12500 до 100000 рублей, она зависит от производительности, страны изготовителя и дополнительных функций.

Содержание
  1. Каким бывает аппарат для дыхания кислородом в домашних условиях
  2. Как работает прибор
  3. Как воздействует на организм
  4. Сколько стоит аппарат для подачи кислорода в легкие
  5. Кислородный баллон для дыхания в домашних условиях
  6. Показания к кислородной терапии в домашних условиях
  7. Как проводить лечение кислородом в домашних условиях
  8. Сколько дышать
  9. Как приготовить коктейль
  10. Меры безопасности
  11. Всегда ли можно делать кислородные ингаляции
  12. Признаки передозировки
  13. Лучшие аппараты для кислородных процедур
  14. Армед
  15. Bitmos OXY-6000
  16. OXYbar Auto
  17. История открытияПравить
  18. Происхождение названияПравить
  19. Нахождение в природеПравить
  20. Физические свойстваПравить
  21. Химические свойстваПравить
  22. ПолучениеПравить
  23. Перегонка жидкого воздуха
  24. Разложение кислородсодержащих веществ
  25. Электролиз водных растворов
  26. Реакция перекисных соединений с углекислым газом
  27. ПрименениеПравить
  28. Сварка и резка металлов
  29. Компонент ракетного топлива
  30. В пищевой промышленности
  31. В химической промышленности
  32. В сельском хозяйстве
  33. Биологическая роль кислородаПравить
  34. Токсические производные кислородаПравить
  35. Токсичность кислородаПравить
  36. ИзотопыПравить
  37. ТакжеПравить
  38. ПримечанияПравить
  39. ЛитератураПравить
  40. СсылкиПравить
  41. Газ кислород
  42. Жидкий кислород
  43. Химические свойства
  44. Получение
  45. Применение
  46. Хранение и меры предосторожности
  47. Жидкий кислород
  48. ПолучениеПравить
  49. Физические особенностиПравить
  50. ПрименениеПравить
  51. Компонент ракетного топлива
  52. Хранение и транспортировкаПравить
  53. Хранение с жидким азотом
  54. Меры безопасности при работе с жидким кислородомПравить
  55. ИсторияПравить
  56. ПримечанияПравить
  57. ТакжеПравить
  58. СсылкиПравить
  59. Кислородная установка
  60. ПрименениеПравить

Каким бывает аппарат для дыхания кислородом в домашних условиях

Для проведения сеансов дыхания кислородом нужны аппараты, которые называются кислородными концентраторами, они могут быть для использования в домашних условиях и в больнице. Их основные типы и свойства указаны в таблице.

Как работает прибор

Кислородный концентратор выделяет кислород из атмосферного воздуха, прибор работает в такой последовательности:

  1. Вначале воздух заходит в фильтр для пыли и очищается от загрязнений (механических и микробных).
  2. Смесь газов воздуха нагнетается компрессором к фильтру молекулярной сепарации (разделения).
  3. Воздушный поток проходит через камешки (шарики) цеолита, которые задерживают азот.
  4. Кислород перемещается в накопитель.
  5. Кислородная смесь (87-96% кислорода) увлажняется.
  6. Через диффузор газ поступает к патрубку и может использоваться для ингаляций или приготовления коктейлей.
  7. Азот и другие примеси выпускаются в атмосферу, но так как их процентное содержание минимальное, то это не может изменить качественный состав окружающего воздуха.

Кислородный концентратор выделяет кислород

Как воздействует на организм

Кислород является наиболее важным компонентом для всех обменных процессов и получения энергии, его влияние на организм проявляется в:

  • повышении иммунной защиты;
  • улучшении работоспособности и повышении концентрации внимания, памяти;
  • хорошей переносимости физических нагрузок;
  • возрастании устойчивости к стрессовым факторам;
  • активизации работы печени и почек;
  • снятии депрессивных состояний и синдрома хронической усталости;
  • уменьшении раздражительности, головных болей;
  • более глубоком и продолжительном сне по ночам.

дыхание схема-1

Сколько стоит аппарат для подачи кислорода в легкие

Аппараты для подачи кислорода в легкие, которые можно использовать в домашних условиях имеют стоимость от 12 500 рублей и до 100 000 и более.

  • производительностью (чем выше, тем дороже);
  • процентным содержанием кислорода (от 85 до 96%);
  • страной изготовления – китайские дешевле, а самые дорогие выпускают в США, Италии, Германии, Швейцарии;
  • дополнительные функции – на возрастание стоимости могут повлиять дисплей, пульт для дистанционного управления, звуковое оповещение.

Если нет хронических легочных и сердечных болезней, то нет смысла в приобретении очень дорогого прибора, достаточно обычного бытового с производительностью до 3 литров в минуту. Его средняя цена составит около 20 тысяч рублей. При тяжелой патологии целесообразно купить более мощный концентратор кислорода, он обойдется примерно в 40 000 рублей.

Смотрите на видео о том, как выбрать кислородный концентратор:

Кислородный баллон для дыхания в домашних условиях

Кислородные баллоны для дыхания используют только в стационарных условиях, а для домашних могут быть приобретены портативные баллончики. Они имеют вид алюминиевого флакона, похожего на упаковку лака для волос. Внутри находится от 5 до 12 л газа под давлением. Смесь содержит от 80 до 90% кислорода и 10-20% азота. Для удобства проведения ингаляций к медицинскому изделию прилагается маска.

Кислородный баллончик применяется при:

  • работе в душных помещениях;
  • укачивании в транспорте;
  • головной боли;
  • головокружении;
  • дневной сонливости;
  • переутомлении;
  • стрессовом состоянии;
  • ощущении нехватки воздуха;
  • ношении контактных линз;
  • сухости и вялости кожи.

Кислородный баллон для дыхания в домашних условиях

Обычно достаточно для улучшения состояния сделать 5-7 вдохов и повторить ингаляцию через 15 минут. Цена одного баллончика составляет в среднем 700 рублей с емкостью 12 литров, есть вариант приобретения со скидкой набора из 5-8 штук.

Основное отличие от прибора – это разовое использование, а аппарат служит обычно годами. Преимуществом баллончика является удобство для применения в дороге или на работе.

Показания к кислородной терапии в домашних условиях

Кислородная терапии может быть рекомендована в домашних условиях при таких ситуациях:

  • смена климата на высокогорный (в период адаптации);
  • проживание в мегаполисе, особенно вблизи к заводам или крупным трассам;
  • работа в плохо проветриваемом, многолюдном помещении;
  • болезни дыхательной системы – хроническое воспаление бронхов, легких, бронхиальная астма, эмфизема, уплотнение легких (пневмосклероз), бронхоэктазы (расширение бронхов);

расширение бронхов

синдром дыхательного апноэ

Аппарат может быть рекомендован даже новорожденным при врожденных заболеваниях легких и бронхов, в частности ингаляции кислорода показаны при муковисцидозе (нарушении образования слизи в дыхательных путях).

Как проводить лечение кислородом в домашних условиях

При использовании прибора для лечения кислородом в домашних условиях придерживаются достаточно простой инструкции:

  1. Заполнить емкость для воды (увлажнитель).
  2. Присоединить маску к прибору и надеть ее.
  3. Включить аппарат.
  4. Дышать кислородом нужное время.

Смотрите на видео о том, как пользоваться кислородным концентратором:

Сколько дышать

В профилактических целях дышать кислородом нужно по 10 минут 2 раза в день. Для лечения хронических заболеваний срок использования аппарата может быть от 1 часа в день и до 12. Следует отметить, что нельзя считать кислородную терапию панацеей и самостоятельно увеличивать число и продолжительность ингаляций.

Это может привести к недостатку содержания углекислоты в крови, что сопровождается сердцебиением, головокружением, одышкой.

Длительное и бесконтрольное использование кислородной терапии вызывает пересушивание слизистых оболочек дыхательных путей и отравление кислородом.

Как приготовить коктейль

Чтобы приготовить кислородный коктейль, нужно:

  • налить в стакан 100 мл сока без мякоти, настоя шиповника или другого травяного чая;
  • опустить в жидкость трубку от кислородного концентратора (в технических условиях должна быть указана функция для насыщения коктейлей кислородом);
  • напиток готов через 3 минуты.

Как приготовить коктейль

Профилактическое употребление таких коктейлей:

  • укрепляет иммунную систему;
  • стимулирует дыхание и кровообращение;
  • повышает интенсивность пищеварения;
  • усиливает функции почек и печени;
  • устраняет последствия кислородного голодания при болезнях сердца и легких, крови;
  • улучшает работу головного мозга;
  • оказывает общеукрепляющее и тонизирующее действие.

Меры безопасности

Кислород – поддерживает горение и является взрывоопасным, поэтому при использовании прибора дома нужно:

  • возле аппарата нельзя располагать источники открытого огня (зажигалки, газовая плита, курение, приборы отопления);
  • до стен и мебели необходимо свободное пространство не менее 30 см;
  • обязательно использование увлажнителя.

оксигенотерапия фото-1

Если концентратор применяется для ингаляций через маску у больного с инфекционным заболеванием, то после каждого сеанса ее нужно промыть в теплой мыльной воде и протереть раствором антисептика (например, Хлоргексидина).

Всегда ли можно делать кислородные ингаляции

Кислородные ингаляции можно делать всем для профилактики заболеваний, но при наличии серьезных патологий легких (например, риск или существующее кровотечение, опухоль) в обязательном порядке нужен осмотр врача. Опасно самолечение, превышение дозировок и продолжительности сеансов, продлении курса терапии. 

Признаки передозировки

Если часто дышать смесями с высокой концентрацией кислорода, то может возникать отравление с такими признаками:

  • воспаление или раздражение слизистых оболочек глотки, трахеи и бронхов – першение, сухость во рту, кашель;
  • разрушение защитного слоя (сурфактанта) в альвеолах, очаговое воспаление и участки спадения легочной ткани, уменьшение жизненной емкости легких – одышка, дыхательная недостаточность с цианозом (синевой) кожи;
  • боль в груди;
  • холодные руки и стопы;
  • судорожный синдром.

боль в груди фото

Боль в груди

Лучшие аппараты для кислородных процедур

На основании отзывов пользователей и технических характеристик, можно подобрать несколько лучших аппаратов для кислородных процедур: «Армед 7F3L», Bitmos OXY-6000, OXYbar Auto.

Армед

«Армед 7F3L» можно применять дома, в школьном и детском дошкольном учреждении, спортивных клубах. Его параметры:

  • за минуту вырабатывает 3 литра кислородной смеси;
  • концентрация кислорода в потоке – 93%;
  • вес концентратора – 27 кг;
  • можно готовить коктейли;
  • шум около – 50 дБ (считается шумным);
  • гарантия 10 лет;
  • цена – 34500 рублей.

Армед 7F3L

Кислородный концентратор Армед 7F3L

Bitmos OXY-6000

Аппарат выпускается в Германии, его характеристики:

  • за минуту производит до 6 литров кислорода;
  • можно готовить кислородные коктейли;
  • весит около 20 кг, его легко перемещать, так как имеет вид чемодана на колесах;
  • есть звуковая сигнализация при прекращении питания, снижении потока;
  • концентрация кислорода – 95% при потоке до 4 л/минуту, но на максимальной производительности насыщение смеси падает до 75%;
  • бесшумен;
  • может быть присоединен к компьютеру (есть порт USB);
  • рассчитан на 30 000 часов работы;
  • цена – 108000 рублей.

Bitmos OXY-6000

Кислородный концентратор Bitmos OXY-6000

OXYbar Auto

Производит эту модель фирма Atmung, Германия. Прибор очень удобен для домашнего использования, так как он:

  • компактный, легкий (весит 5,2 кг);
  • тихий при работе;
  • есть адаптер, позволяющий подключить аппарат в автомобиле;
  • может работать целыми сутками без перерыва;
  • есть электронное табло, легко управлять и переключать режимы работы;
  • гарантия 1 год (3500 часов работы);
  • цена – 29000 рублей.
Про кислород:  Мигрень — диагностика, лечение и профилактика от EMC

OXYbar Auto

Кислородный концентратор OXYbar Auto

Недостаток кислородного концентратора – при максимальной производительности (6 литров в минуту) концентрация кислорода всего 30%. Так как для лечебной цели нужно не менее 75%, то скорость подачи устанавливают 2-3 л/мин., а при минимальной (1 л/мин.) можно получить уже 90% кислорода.

кислородный ингалятор

А здесь подробнее о том, как выбрать и применять ингалятор от астмы.

Аппараты для дыхания кислородом называют кислородными концентраторами, они могут использоваться в больнице и дома для ингаляций и коктейлей. Показаны с профилактической целью и для устранения последствий нехватки кислорода.

Запрос «Oxygen» перенаправляется сюда; о других значениях см. Oxygene.

Кислоро́д (химический символ — O, от лат. ) — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы шестой группы, VIA), второго периода периодической системы Д. И. Менделеева, с атомным номером 8.

Кислород — химически активный неметалл, является самым лёгким элементом из группы халькогенов.

Существуют и другие аллотропные формы кислорода, например, озон — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода (формула O3). Систематическое название: трикислород. Часто можно почувствовать запах озона после грозы. Озон образует озоновый слой в стратосфере, который защищает нашу планету от ультрафиолета.

История открытияПравить

[t] 2Hg + O2 ^}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> .

Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»). О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье. В 1775 году Лавуазье установил, что кислород является составной частью воздуха, кислот и содержится во многих веществах.

Несколькими годами ранее (в 1771 году) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.

Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика Пьера Байена, который опубликовал работы по окислению ртути и последующему разложению её оксида.

Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела очень большое значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория. Лавуазье провёл опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по изменению веса сожжённых элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.

Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.

Происхождение названияПравить

Слово кислород (именовался в начале XIX века ещё «кислотвором») своим появлением в русском языке до какой-то степени обязано М. В. Ломоносову, который ввёл в употребление, наряду с другими неологизмами, слово «кислота»; таким образом слово «кислород», в свою очередь, явилось калькой термина «оксиген» (фр. ), предложенного А. Лавуазье (от др.-греч.  — «кислый» и  — «рождаю»), который переводится как «порождающий кислоту», что связано с первоначальным значением его — «кислота», ранее подразумевавшим вещества, именуемые по современной международной номенклатуре оксидами.

Нахождение в природеПравить

Накопление O2 в атмосфере Земли. Зелёный график — нижняя оценка уровня кислорода, красный — верхняя оценка.
1. (3,85—2,45 млрд лет назад) — O2 не производился
2. (2,45—1,85 млрд лет назад) — O2 производился, но поглощался океаном и породами морского дна
3. (1,85—0,85 млрд лет назад) — O2 выходит из океана, но расходуется при окислении горных пород на суше и при образовании озонового слоя
4. (0,85—0,54 млрд лет назад) — все горные породы на суше окислены, начинается накопление O2 в атмосфере
5. (0,54 млрд лет назад — по настоящее время) — современный период, содержание O2 в атмосфере стабилизировалось

Физические свойстваПравить

В мировом океане концентрация растворённого O2 больше в холодных водах, меньше — в тёплых

При нормальных условиях кислород — это газ без цвета, вкуса и запаха.

1 л его при нормальных условиях имеет массу , то есть немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100 г при 2,09 мл/100 г при и спирте (2,78 мл/100 г при Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при Хорошо растворяется в перфторированных углеводородах .

Межатомное расстояние — Является парамагнетиком. В жидком виде притягивается магнитом.

При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы, концентрация диссоциированных атомов в смеси при  — при  —  —  —

Твёрдый кислород (температура плавления  — синие кристаллы.

Известны 6 кристаллических фаз, из которых три существуют при давлении в 1 атм.:

  • -О2 — существует при температуре ниже ярко-синие кристаллы относятся к моноклинной сингонии, параметры ячейки = = = =132,53°[18].
  • -O2 — существует в интервале температур от 23,65 до бледно-синие кристаллы (при повышении давления цвет переходит в розовый) имеют ромбоэдрическую решётку, параметры ячейки = =46,25°[18].
  • -O2 — существует при температурах от 43,65 до бледно-синие кристаллы имеют кубическую симметрию, период решётки =[18].

Ещё три фазы существуют при высоких давлениях:

  • -O2 — интервал температур и давление 6—8 ГПа, оранжевые кристаллы;
  • -фаза, содержит молекулы O4[19] или O8[20][21], существует при давлении от 10 и до цвет кристаллов от тёмно-красного до чёрного, моноклинная сингония;
  • -On — давление более металлическое состояние с характерным металлическим блеском, при низких температурах переходит в сверхпроводящее состояние.

Химические свойстваПравить

Сильный окислитель, самый активный неметалл после фтора, образует бинарные соединения (оксиды) со всеми элементами, кроме гелия, неона, аргона, фтора (с фтором кислород образует фторид кислорода, так как фтор более электроотрицателен, чем кислород). Наиболее распространённая степень окисления −2. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры (см. Горение). Пример реакций, протекающих при комнатной температуре:

2Li2O}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 
2SrO}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:

2NO2 ^}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

Окисляет большинство органических соединений в реакциях горения:

12CO2 + 6H2O}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 
2CO2 + 3H2O}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

При определённых условиях можно провести мягкое окисление органического соединения:

CH3COOH + H2O}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

Кислород реагирует непосредственно (при нормальных условиях, при нагревании и/или в присутствии катализаторов) со всеми простыми веществами, кроме Au и инертных газов (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn); реакции с галогенами происходят под воздействием электрического разряда или ультрафиолета. Косвенным путём получены оксиды золота и тяжёлых инертных газов (Xe, Rn). Во всех двухэлементных соединениях кислорода с другими элементами кислород играет роль окислителя, кроме соединений со фтором (см. ниже #Фториды кислорода).

Кислород образует пероксиды со степенью окисления атома кислорода, формально равной −1.

Na2O2}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 
2BaO2}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 
  • По теории горения, разработанной А. Н. Бахом и К. О. Энглером, окисление происходит в две стадии с образованием промежуточного пероксидного соединения. Это промежуточное соединение можно выделить, например, при охлаждении пламени горящего водорода льдом, наряду с водой, образуется пероксид водорода:
H2O2}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 
  • В надпероксидах кислород формально имеет степень окисления −½, то есть один электрон на два атома кислорода (ион O). Получают взаимодействием пероксидов с кислородом при повышенных давлении и температуре:
2NaO2}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 
  • Калий K, рубидий Rb и цезий Cs реагируют с кислородом с образованием надпероксидов:
KO2}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 
  • Неорганические озониды содержат ион O со степенью окисления кислорода, формально равной −⅓. Получают действием озона на гидроксиды щелочных металлов:
2KO3 + KOH * H2O + 2O2 ^}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 
  • В ионе диоксигенила O кислород имеет формально степень окисления +½. Получают по реакции:
O2PtF6}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

В этой реакции кислород проявляет восстановительные свойства.

  • Дифторид кислорода, OF2, степень окисления кислорода +2, получают пропусканием фтора через разбавленный раствор щёлочи:
2NaF + H2O + OF2 ^}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 
  • Монофторид кислорода (Диоксидифторид), O2F2, нестабилен, степень окисления кислорода +1. Получают из смеси фтора с кислородом в тлеющем разряде при температуре −196 °C:
O2F2}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 
  • Пропуская тлеющий разряд через смесь фтора с кислородом при определённых давлении и температуре, получают смеси высших фторидов кислорода O3F2, O4F2, O5F2 и O6F2.
  • Квантовомеханические расчёты предсказывают устойчивое существование иона [22] OF. Если этот ион действительно существует, то степень окисления кислорода в нём будет равна +4.

Кислород поддерживает процессы дыхания, горения, гниения.

ПолучениеПравить

Перегонка жидкого воздуха

В настоящее время в промышленности кислород получают из воздуха.
Основным промышленным способом получения кислорода является криогенная ректификация.
Также хорошо известны и успешно применяются в промышленности кислородные установки, работающие на основе мембранной технологии, а также использующие принцип адсорбции.

В лабораториях пользуются кислородом промышленного производства, поставляемым в стальных баллонах под давлением около 15 МПа.

Разложение кислородсодержащих веществ

Небольшие количества кислорода можно получать нагреванием перманганата калия KMnO4:

[t] K2MnO4 + MnO2 + O2 ^}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

Используют также реакцию каталитического разложения пероксида водорода H2O2 в присутствии оксида марганца(IV):

[MnO2] 2H2O + O2 ^}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

Кислород можно получить каталитическим разложением хлората калия (бертолетовой соли) KClO3:

2KCl + 3O2 ^}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

Разложение оксида ртути(II) (при t = 100 °C) было первым методом синтеза кислорода:

[100{°}C] 2Hg + O2 ^}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

Электролиз водных растворов

К лабораторным способам получения кислорода относится метод электролиза разбавленных водных растворов щелочей, кислот и некоторых солей (сульфатов, нитратов щелочных металлов):

Про кислород:  Травит редукор больше нормы помогите(

[e^-] 2H2 ^ + O2 ^}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

Реакция перекисных соединений с углекислым газом

На подводных лодках и орбитальных станциях обычно получается реакцией пероксида натрия и углекислого газа, выдыхаемого человеком:

2Na2CO3 + O2 ^}}}» data-class=»mwe-math-fallback-image-inline»> 

Для соблюдения баланса объёмов поглощённого углекислого газа и выделившегося кислорода, к нему добавляют надпероксид калия. В космических кораблях для уменьшения веса иногда используется пероксид лития.

ПрименениеПравить

Широкое промышленное применение кислорода началось в середине XX века, после изобретения турбодетандеров — устройств для сжижения и разделения жидкого воздуха.

Конвертерный способ производства стали или переработки штейнов связан с применением кислорода. Во многих металлургических агрегатах для более эффективного сжигания топлива вместо воздуха в горелках используют кислородно-воздушную смесь.

Сварка и резка металлов

Кислород в баллонах голубого цвета широко используется для газопламенной резки и сварки металлов.

Компонент ракетного топлива

В качестве окислителя для ракетного топлива применяется жидкий кислород, пероксид водорода, азотная кислота и другие богатые кислородом соединения.
Смесь жидкого кислорода и жидкого озона — один из самых мощных окислителей ракетного топлива (удельный импульс смеси водород — озон превышает удельный импульс для пары водород—фтор и водород—фторид кислорода).

В пищевой промышленности

В химической промышленности

В химической промышленности кислород используют как реактив-окислитель в многочисленных синтезах, например, окисления углеводородов в кислородсодержащие соединения (спирты, альдегиды, кислоты), диоксид серы в триоксид серы, аммиака в оксиды азота в производстве азотной кислоты. Вследствие высоких температур, развивающихся при окислении, последние описанные реакции часто проводят в режиме горения.

В сельском хозяйстве

В тепличном хозяйстве для изготовления кислородных коктейлей, для прибавки в весе у животных, для обогащения кислородом водной среды в рыбоводстве.

Биологическая роль кислородаПравить

Аварийный запас кислорода в бомбоубежище

Большинство живых существ (аэробы) дышат кислородом.
Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеваниях для улучшения обменных процессов в желудок вводили кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангрене и других серьёзных заболеваниях. Для обеззараживания и дезодорации воздуха и очистки питьевой воды применяют искусственное обогащение озоном. Радиоактивный изотоп кислорода 15O применяется для исследований скорости кровотока, лёгочной вентиляции.

Токсические производные кислородаПравить

Некоторые производные кислорода (т. н. реактивные формы кислорода), такие, как синглетный кислород, пероксид водорода, супероксид, озон и гидроксильный радикал, являются токсичными и реакционноспособными продуктами. Они образуются в процессе активирования или частичного восстановления кислорода. Супероксид (супероксидный радикал), пероксид водорода и гидроксильный радикал могут образовываться в клетках и тканях организма человека и животных и вызывают оксидативный стресс.

Токсичность кислородаПравить

ИзотопыПравить

Кислород имеет три устойчивых изотопа: 16O, 17O и 18O, среднее содержание которых составляет соответственно 99,759 %, 0,037 % и 0,204 % от общего числа атомов кислорода на Земле. Резкое преобладание в смеси изотопов наиболее лёгкого из них 16O связано с тем, что ядро атома 16O состоит из 8 протонов и 8 нейтронов (дважды магическое ядро с заполненными нейтронной и протонной оболочками). А такие ядра, как следует из теории строения атомного ядра, обладают особой устойчивостью.

Также известны радиоактивные изотопы кислорода с массовыми числами от 12O до 28O. Все радиоактивные изотопы кислорода имеют малый период полураспада, наиболее долгоживущий из них — 15O с периодом полураспада ~120 секунд. Наиболее краткоживущий изотоп 12O имеет период полураспада 5,8⋅10−22 секунд.

ТакжеПравить

ПримечанияПравить

Комментарии
  1. Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.
Источники

ЛитератураПравить

  • Saunders N. Oxygen and the elements of group 16. Oxf., 2003. (англ.)
  • Дроз­дов А. А., Зло­ма­нов В. П., Ма­зо Г. Н., Спи­ри­до­нов Ф. М. Не­ор­га­ни­че­ская хи­мия. М., 2004. Т. 2.
  • Шрай­вер Д., Эт­кинс П. Не­ор­га­ни­че­ская хи­мия. М., 2004. Т. 1-2.

СсылкиПравить

  • Кислород на Webelements Архивная копия от 30 августа 2004 на Wayback Machine (англ.)
  • Кислород в Популярной библиотеке химических элементов Архивная копия от 30 сентября 2007 на Wayback Machine
  • Твёрдый кислород при сверхбольших давлениях: образование молекул O4 Архивная копия от 14 января 2020 на Wayback Machine
  • Выяснено магнитное упорядочение оранжевого кислорода Архивная копия от 12 сентября 2011 на Wayback Machine
  • Магнитный коллапс в твёрдом кислороде Архивная копия от 27 марта 2008 на Wayback Machine
  • Растворимость кислорода в воде TWT department of MPEI: Live Calculations by MAS
  • Учёным удалось напрямую получить молекулы кислорода из углекислого газа Архивная копия от 3 февраля 2015 на Wayback Machine
  • Российским кислородом дышит весь мир: О проблемах сохранения леса

Кислород – самый распространенный элемент на планете. Он присутствует в воде, земной коре, воздухе и в организмах живых существ, активно участвуя во многих обменных процессах. В природе он обычно существует в виде газа, а в промышленности часто используется в качестве жидкости. Как ведет себя жидкий кислород? Какими свойствами он обладает и где используется?

Газ кислород

Кислород – один из важнейших элементов на планете. Он участвует в процессе дыхания, в метаболизме живых организмов, а также в круговороте веществ в биосфере. Кроме того, он способствует гниению и разложению органических остатков.

В нормальных условиях он является бесцветным газом, который не имеет вкуса и запаха. Он тяжелее воздуха и с трудом растворяется в воде. В химическом плане он очень активен и способен образовывать соединения практически со всеми элементами.

В свободном состоянии в виде молекул О2, состоящих из двух атомов оксигена, он находится в атмосфере. Благодаря такому строению элемент также называется «дикислородом», но он может существовать и в других вариациях. При определенных условиях его атомы могут образовывать «трикислород» с молекулой О3, которая представляет собой голубой газ озон со специфическим запахом.

В атмосфере содержание кислорода составляет примерно 21 % по массе, в земной коре его доля значительно выше и составляет около 47 % по массе. Элемент входит в состав более полутора тысяч разнообразных пород и минералов, большая часть из которых являются силикатами. Там он присутствует в виде соединений. В воде его содержание доходит до 85 %, и это не удивительно, ведь атомы оксигена и образуют воду вместе с элементом гидрогеном.

элемент кислород

Жидкий кислород

Как и другие вещества, кислород может пребывать в различных агрегатных состояниях. Чтобы превратить газ в твердое тело или жидкость, его нужно сильно охладить. При давлении в 51 атмосферу он становится жидким уже при -119 °C. При нормальном давлении превращение происходит только при -183 °C. Охлаждаясь до температуры -220 °C, он затвердевает, образуя светло-голубые снегоподобные кристаллы.

В жидком состоянии кислород окрашивается в голубой оттенок и усиливает некоторые свойства газообразного вещества. Так, он ведет себя более агрессивно в химических реакциях, а также становится сильным парамагнетиком и может притягиваться магнитом.

кислород в виде жидвости

Он закипает только при -183 °C, а плавится при +219 °C. Благодаря устойчивости к столь низким температурам жидкий кислород обладает криогенными свойствами и может использоваться в качестве хладагента. В нормальных условиях он быстро испаряется, превращаясь в газ. При этом он усиленно поглощает тепло и охлаждает окружающий воздух, отчего рядом с ним появляется ореол тумана. Во время испарения объем кислорода увеличивает в несколько сотен раз. Так, 1 см3 жидкости образует почти 800 см3 газа.

Химические свойства

Газообразный кислород является окислителем. Сам по себе он негорюч, но хорошо поддерживает процесс горения, а при значительной концентрации и высоких температурах является взрывоопасным.

С активными веществами (например, щелочными металлами) он может вступать в реакции даже при комнатной температуре и при обыкновенной концентрации в воздухе, образуя с ними соединения оксиды. Результат хорошо виден на многих металлах, на которых он проявляется в виде коррозии.

горящая бумага

Получение

Самым распространенным и легким в получении источником кислорода является воздух. К тому же он неиссякаем и присутствует в нашей жизни повсеместно. Чтобы получить из него необходимые вещества, его сжижают, а затем разделяют на жидкий азот и кислород.

Еще один способ получения жидкости – конденсация ее из газа. Для этого достаточно опустить медный змеевик в контейнер с жидким азотом, а затем пропустить через змеевик газообразный кислород. Температура азота ниже, чем у кислорода, поэтому, проходя по медной трубке, газ будет конденсироваться и превратится в жидкость. При этом на поверхности змеевика образуется небольшой слой снега.

Применение

Способность жидкого кислорода окислять другие вещества и усиливать горение ценятся во многих сферах производства. В конце XIX – середине XX века из него изготавливали взрывчатку «Оксиликвит», которую использовали в горной промышленности для подрыва породы, а также в качестве оружия во Второй мировой войне.

топливо с кислородом

Сегодня его чаще применяют в медицине, фармацевтике, в металлургии, стекольной, химической, бумажной и других видах промышленности. С его помощью получают различные полезные соединения, например окись титана, которая участвует в производстве лакокрасочных изделий, бумаги и пластмасс. При изготовлении стекла он нужен для поддержания жара в печах, а также для уменьшения количества окиси азота, попадающей в атмосферу. В космической авиации жидкий кислород является одним из компонентов ракетного топлива, где он используется в качестве окислителя, а в роли самого топлива выступает водород или керосин.

В медицине и фармацевтике без него тоже не обходится. Жидкий кислород входит в состав биореакторов, а также используется в качестве добавки к ферментам. В медицине он необходим для анестезии, приготовления кислородных ванн и коктейлей, лечения или облегчения состояния при интоксикации, астме и других недугах. Здесь он чаще всего не используется напрямую в виде жидкости, а является источником газообразного кислорода.

Про кислород:  Окисление — Карта знаний

Хранение и меры предосторожности

Жидкий кислород не возгорается и не взрывается сам по себе, он не токсичен для человека и не вреден для окружающей среды. Однако активная реакция в химических процессах, а также криогенный эффект делают его не совсем безопасным веществом.

жидкий кислород

При работе с ним нужно держать подальше смазочные, горючие и легковоспламеняющиеся материалы, а также всегда использовать перчатки и спецодежду. Кислород очень низкой температуры легко повреждает кожу и может привести к обморожению, травмам и отмиранию живых клеток. Если жидкость покрывает значительную часть тела, все может закончиться даже летальным исходом.

Технический и медицинский жидкий кислород хранят сосудах Дьюара, которые делают преимущественно из стали или алюминия. Это цилиндрические контейнеры с двойными стенками, между стенками которых располагается вакуумная полость, а также теплоизоляционные материалы. Они работают по принципу термосов, хорошо сохраняя жидкости внутри.

Жидкий кислород

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 12 марта 2023 года; проверки требуют 4 правки.

Как сделать жидкий кислород в домашних условиях? Жидкий воздух

Жидкий кислород активно применяется в космической и газовой отраслях, при эксплуатации подводных лодок, широко используется в медицине. Обычно промышленное получение основывается на фракционной перегонке воздуха. Коэффициент расширения кислорода при смене жидкого агрегатного состояния на газообразное составляет 860:1 при 20 °C, что иногда используется в системах снабжения кислородом для дыхания в коммерческих и военных самолётах — кислород хранится в жидком состоянии в малом объёме, а при необходимости использования испаряется с образованием большого объема газообразного кислорода.

ПолучениеПравить

Основным и практически неисчерпаемым источником получения жидкого кислорода является атмосферный воздух: производится сжижение воздуха и последующее разделение его на кислород и азот.

Физические особенностиПравить

Из-за своей очень низкой температуры жидкий кислород может вызвать хрупкость материалов, которые соприкасаются с ним.

Плотность жидкого кислорода существенно увеличивается при снижении температуры — с 1140 кг/м3 при 90 К до 1330 при 50 К. Это свойство иногда используется в ракетно-космической технике для увеличения заправки баков ракет — без изменения размеров баков в них можно залить на 10—15% больше переохлажденного жидкого кислорода, чем кипящего. Впервые это было применено на советских баллистических ракетах Р-9.

Жидкий кислород также является очень мощным окислителем: органическое вещество быстро сгорает в его среде с выделением большого количества теплоты. Более того, некоторые из этих веществ, будучи пропитанными жидким кислородом, имеют свойство непредсказуемо взрываться. Часто так ведут себя нефтепродукты, включая асфальт.

ПрименениеПравить

Компонент ракетного топлива

Жидкий кислород является широко распространённым окислительным компонентом ракетного топлива, обычно в сочетании с ним используют керосин. Использование кислорода обусловлено высоким удельным импульсом, который получается при применении этого окислителя в ракетных двигателях. Кислород — самый дешёвый из применяемых компонентов ракетных топлив. Первое применение имело место в германской БР Фау-2, позднее в американских БР «Редстоун» и РН «Атлас», а также в советской МБР Р-7. Жидкий кислород активно использовался в ранних МБР, но в более поздних образцах этих ракет его не применяют из-за очень низкой температуры и необходимости регулярной дозаправки для компенсации выкипания окислителя, что затрудняет быстрый запуск. Многие современные ЖРД используют ЖК в качестве окислителя, например РД-180, RS-25.

Жидкий кислород также активно использовался при изготовлении взрывчатки «Оксиликвит», которая представляет собой пористые органические материалы, пропитанные жидким кислородом. Однако, сейчас она крайне редко используется из-за нестабильности свойств и большого количества происшествий и несчастных случаев.

Хранение и транспортировкаПравить

В качестве уплотнительных прокладочных материалов в системах с жидким кислородом применяются материалы, не теряющие эластичности при низких температурах: паронит, фторопласты, отожжённые медь и алюминий.

Хранение и перевозка больших количеств жидкого кислорода осуществляется в ёмкостях объёмом от нескольких десятков до 1500 м³ из нержавеющей стали, снабженных теплоизоляцией, а также в сосудах Дьюара. Наружный, защитный кожух теплоизоляции может выполняться и из углеродистой стали. Резервуары транспортных ёмкостей изготавливаются также из сплава АМц. Применение вакуумно-порошковой или экранно-вакуумной теплоизоляции позволяет снизить суточные потери кипящего кислорода до уровня 0,1—0,5 % (в зависимости от размеров ёмкости) и скорость повышения температуры переохлажденного — до 0,4—0,5 К в сутки.

Перевозка кипящего кислорода производится с открытым вентилем газосброса, а переохлаждённого — при закрытом вентиле, с контролем давления не реже 2 раз в сутки; при повышении давления больше, чем на 0,02 МПа (изб.) вентиль открывается.

Хранение с жидким азотом

Жидкий азот имеет более низкую точку кипения 77 K (−196 °C) и устройства, которые содержат жидкий азот, могут конденсировать кислород из воздуха: когда большая часть азота испаряется из такого устройства возникает риск того, что остаток жидкого кислорода может сильно прореагировать с органическими материалами. С другой стороны, жидкий азот или жидкий воздух может оказаться насыщенным жидким кислородом, если оставить ёмкость на открытом воздухе — атмосферный кислород будет в ней растворяться, в то время как азот будет испаряться быстрее.

Меры безопасности при работе с жидким кислородомПравить

  1. Кислород — не ядовит, но при работе с ним должны применяться защитные средства, предохраняющие от возможного обморожения: летом — хлопчатобумажный комбинезон, рукавицы, кожаные сапоги, очки; зимой — валенки, подшитые кожей, тёплые рукавицы, очки.
  2. Кислород — весьма пожароопасен и даже взрывоопасен при соприкосновении с органическими веществами при наличии даже небольшого теплового импульса. Едва тлеющий на воздухе тепловой очаг разгорается ярким пламенем в атмосфере кислорода. Известны трагические последствия курения на месте недавнего пролива жидкого кислорода на почву. Для воспламенения таких материалов, как паронит, резина, хлопчатобумажная ткань, полиэтилен и др. в атмосфере кислорода достаточно нагрева их всего до 200—300°С. Даже резкое сжатие органического материала, пропитанного кислородом (например, при падении тяжелого предмета на асфальт, облитый жидким кислородом), может вызвать возгорание и взрыв. При соприкосновении с маслами кислород может образовывать с некоторыми их компонентами активные эндотермичные перекисные соединения, накопление которых может приводить к взрыву, поэтому контакт кислорода с такими веществами в любых вариантах, работа в промасленной одежде, замасленными руками или приспособлениями недопустима. По окончании работ в контакте с жидким или газообразным кислородом запрещается ранее, чем через 20—30 минут подходить к открытому огню, закуривать и тому подобное, так как кислород длительное время удерживается в складках одежды, волосах, что при наличии огня создает пожарную опасность.
  3. Сварочные и ремонтные работы в ёмкостях и помещениях, где хранится жидкий кислород, должны производиться только после двух-трёхчасового проветривания их тёплым воздухом (70—80°С). Новая кислородная ёмкость обязательно обезжиривается перед первой заливкой.
  4. При перекачке жидкого кислорода производится предварительное «захолаживание» системы малым расходом продукта. Без этого в «горячей» системе образуется сильный поток регазифицированного кислорода, который при наличии резких поворотов и перепадов давления на элементах системы (вентили и тому подобное) может вызвать возгорание металла.

ИсторияПравить

  • В 1845 году Майкл Фарадей смог осуществить сжижение большинства известных тогда газов. Шесть газов, однако, несмотря на все его попытки сжижению не поддавались, а именно кислород, водород, азот, окись углерода, метан и окись азота (из перечисленных имеет наибольшую температуру кипения −151,7 °C).
  • В 1877 году Луи-Поль Кайете (1832—1913) во Франции и Рауль Пикте (1846—1929) в Швейцарии независимо друг от друга разными способами получили несколько капель жидкого кислорода.
  • Впервые в измеримых количествах жидкий кислород был получен польскими профессорами Краковского университета Сигизмундом Врублевским и Каролем Ольшевским в 1883 году.

ПримечанияПравить

  1. от англ. 
  2. Gilbert N. Lewis. The magnetism of oxygen and the molecule O4 // Journal of the American Chemical Society. — сентябрь 1924. — , . — . — doi:10.1021/ja01674a008.
  3. Tatsuki Oda, Alfredo Pasquarello. Noncollinear magnetism in liquid oxygen: A first-principles molecular dynamics study // Physical Review B. — октябрь 2004. — , . — . — doi:10.1103/PhysRevB.70.134402.

ТакжеПравить

СсылкиПравить

Кислородная установка

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 25 августа 2018 года; проверки требует 1 правка.

Кислородная установка — устройство для производства кислорода посредством его отделения от других компонентов воздуха. В основу её работы положены разные принципы — физическая адсорбция (короткоцикловая (КЦА) и вакуумная короткоцикловая (ВКЦА)), мембранное и криогенное разделение.

Как сделать жидкий кислород в домашних условиях? Жидкий воздух

Экономическая целесообразность применения мембранной технологии для производства кислорода

ПрименениеПравить

Кислородные установки находят широкое применение в различных технологических процессах практически во всех отраслях промышленности, в медицине и сельском хозяйстве. Это обусловлено сильными окислительными свойствами кислорода, например, способностью поддерживать процесс горения.

Кислородные установки получили очень широкое распространение в процессах металлообработки, сварки, резки и пайки. В химической, нефтехимической промышленности и нефтегазовом комплексе кислород в больших объёмах используется как окислитель в химических реакциях.

Оцените статью
Кислород
© 2025 Кислород