- Таблица: плотности, химические формулы и молекулярные веса основных распространенных газов — ацетилен, воздух, метан, азот, кислород и многих других — таблицы
- [править] литература
- Биологическая роль кислорода
- Изотопы
- История открытия
- Молекулярный вес — кислород — большая энциклопедия нефти и газа, статья, страница 1
- Моль и число авогадро
- Молярная масса — m
- Нахождение в природе
- Плотность газов при нормальных условиях – таблица
- Производство кислорода из воздуха
- Происхождение названия
- Разложение кислородсодержащих веществ
- Расчет объема газообразного кислорода в баллоне
- Реакция перекисных соединений с углекислым газом
- Сварка и резка металлов
- Свойства
- Токсические производные кислорода
- Требования безопасности
- Физические свойства
- Фториды кислорода
- Химические свойства
- Электролиз водных растворов
Таблица: плотности, химические формулы и молекулярные веса основных распространенных газов — ацетилен, воздух, метан, азот, кислород и многих других — таблицы
Таблица: плотности, химические формулы и молекулярные веса основных распространенных газов — ацетилен, воздух, метан, азот, кислород и многих других
| Газ | Химическая формула | Молегулярный вес | Плотность | |
|---|---|---|---|---|
кг/м3 | футов/фут3(lb/ft3) | |||
| Азот / Nitrogen | N2 | 28.02 | 1.1651) 1.25062) | 0.07271) 0.0780722) |
| Ацетилен = этин / Acetylene (ethyne) | C2H2 | 26 | 1.0921) 1.1702) | 0.06821) 0.07292) |
| Аммиак / Ammonia | NH3 | 17.031 | 0.7171) 0.7692) | 0.04481) 0.04802) |
| Аргон / Argon | Ar | 39.948 | 1.6611) 1.78372) | 0.10371) 0.1113532) |
| Бензол / Benzene | C6H6 | 78.11 | 3.486 | 0.20643 |
| Биогаз, генерируемый метантенком; метан, генерируемый метантенком / Digester Gas (Sewage or Biogas) | 0.062 | |||
| Бутан / Butane | C4H10 | 58.1 | 2.4891) 2.52) | 0.15541) 0.1562) |
| Бутилен = Бутен / Butylene (Butene) | C4H8 | 56.11 | 2.504 | 0.1482) |
| Веселящий газ, закись азота / Nitrous Oxide | N2O | 44.013 | 0.114 | |
| Водород / Hydrogen | H2 | 2.016 | 0.08992) | 0.00562) |
| Водяной пар / Water Vapor, steam | H2O | 18.016 | 0.804 | 0.048 |
| Водяной битуминозный газ= голубой водяной газ жирный / Water gas (bituminous) | 0.054 | |||
| Водяной карбюрированный газ = голубой водяной газ / Carbureted Water Gas | 0.048 | |||
| Воздух / Air | 29 | 1.2051) 1.2932) | 0.07521) 0.08062) | |
| Гелий / Helium | He | 4.02 | 0.16641) 0.17852) | 0.010391) 0.0111432) |
| Гексан / Hexane | 86.17 | |||
| Двукосиь азота / Nitric oxide | NO | 30.0 | 1.2491) | 0.07801) |
| Двуокись азота = перекись азота / Nitrogen Dioxide | NO2 | 46.006 | ||
| Доменный газ = колошниковый газ / Blast furnace gas | 1.2502) | 0.07802) | ||
| Дисульфид углерода = двусернистый углерод = сернистый углерод = сероуглерод / Carbon disulphide | 76.13 | |||
| Криптон / Krypton | 3.742) | |||
| Коксовальный газ = коксовый газ / Coke Oven Gas | 0.0342) | |||
| Метан / Methane | CH4 | 16.043 | 0.6681) 0.7172) | 0.04171) 0.04472) |
| Метиловый спирт / Methyl Alcohol | 32.04 | |||
| Пригодный газ = натуральный газ / Natural gas | 19.5 | 0.7 — 0.92) | 0.044 — 0.0562) | |
| Продукты сгорания = смесь продуктов полного сгорания в виде CO2, Н2О, SO2 и золы неполного сгорания в виде СО, Н2, и др., а также азота и кислорода / Combustion products | 1.112) | 0.0692) | ||
| Изопентан / Iso-Pentane | 72.15 | |||
| Кислород / Oxygen | O2 | 32 | 1.3311) 1.42902) | 0.08311) 0.0892102) |
| Ксенон / Xenon | 5.862) | |||
| Метилбензол = толуол / Toluene | C7H8 | 92.141 | 4.111 | 0.2435 |
| Неон / Neon | Ne | 20.179 | 0.89992) | 0.0561792) |
| Н-гептан / N-Heptane | 100.20 | |||
| Н-октан / N-Octane | 114.22 | |||
| Н-пентан / N-Pentane | 72.15 | |||
| Озон / Ozone | O3 | 48.0 | 2.142) | 0.125 |
| Оксид серы (II)= диоксид серы = двуокись серы = сернистый ангидрид = сернистый газ / Sulfur Dioxide | SO2 | 64.06 | 2.2791) 2.9262) | 0.17031) 0.18282) |
| Оксид серы (III)= триоксид серы = серный ангидрид = серный газ / Sulfur Trioxide | SO3 | 80.062 | ||
| Оксид серы (I)= моноксид серы / Sulfuric Oxide | SO | 48.063 | ||
| Пропан / Propane | C3H8 | 44.09 | 1.8821) | 0.11751) |
| Пропен = пропилен / Propene (propylene) | C3H6 | 42.1 | 1.7481) | 0.10911) |
| Перокид азота / Nitrous Trioxide | NO3 | 62.005 | ||
| Светильный газ угольный газ (горючий газ, состоящий из 20-30% метана и 50% водорода получаемый из каменного угля в процессе его полукоксования и частичного термического крекинга / Coal gas | 0.582) | |||
| Сера / Sulfur | S | 32.06 | 0.135 | |
| Соляная кислота = хлористый водород / Hydrochloric Acid = Hydrogen Chloride | HCl | 36.5 | 1.5281) | 0.09541) |
| Сероводород = сернистый водород / Hydrogen Sulfide | H2S | 34.076 | 1.4341) | 0.08951) |
| Угарный газ, моноксид углерода / Carbon monoxide | CO | 28.01 | 1.1651) 1.2502) | 0.07271) 0.07802) |
| Углекислый газ = двуокись углерода / Carbon dioxide | CO2 | 44.01 | 1.8421) 1.9772) | 0.11501) 0.12342) |
| Хладагент R-11 | 137.37 | |||
| Хладагент R-12 | 120.92 | |||
| Хладагент R-22 | 86.48 | |||
| Хладагент R40 = хлористый метил / Methyl Chloride | 50.49 | |||
| Хладагент R-114 | 170.93 | |||
| Хладагент R-123 | 152.93 | |||
| Хладагент R-134a | 102.03 | |||
| Холодильный агент R160 =хлористый этил / Ethyl Chloride | 64.52 | |||
| Хлор / Chlorine | Cl2 | 70.906 | 2.9941) | 0.18691) |
| Циклогексан / Cyclohexane | 84.16 | |||
| Этан / Ethane | C2H6 | 30.07 | 1.2641) | 0.07891) |
| Этиловый спирт = этанол / Ethyl Alcohol | 46.07 | |||
| Этилен / Ethylene | C2H4 | 28.03 | 1.2602) | 0.07862) |
1)NTP — Нормальная температура и давление (Normal Temperature and Pressure) — 20oC (293.15 K, 68oF) при 1 атм ( 101.325 кН/м2, 101.325 кПа, 14.7 psia, 0 psig, 30 in Hg, 760 мм.рт.ст)
2)STP — Стандартная температура и давление (Standard Temperature and Pressure) — 0oC (273.15 K, 32oF) при 1 атм (101.325 кН/м2, 101.325 кПа, 14.7 psia, 0 psig, 30 in Hg, 760 torr=мм.рт.ст)
[править] литература
- Глоссарий терминов по химии // Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Донецкий национальный университет — Донецк: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0
- Ф. А. Деркач «Химия» Л. 1968
- Малая горная энциклопедия . В 3-х т. / Под ред. В. С. Белецкого . — Донецк: Донбасс, 2004. — ISBN 966-7804-14-3 .
- Михаличко Б. М. Курс общей химии. Теоретические основы: Учебное пособие. — М .: Знание, 2009. — 548 с. ISBN 978-966-346-712-2
- Кириченко В. И. Общая химия: Учебное пособие. — К .: Высшая школа, 2005. — 639 с . — (ил.) ISBN 966-642-182-8
| Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| O | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Uue | Ubn | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Щелочные металлы | Щёлочноземельные металлы | Лантаноиды | Актиноиды | Суперактиноиды | Переходные металлы | Другие металлы | Полуметаллы | Другие неметаллы | Галогены | Благородные газы | Свойства неизвестны | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Биологическая роль кислорода
Большинство живых существ (аэробы) дышат кислородом.
Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеваниях для улучшения обменных процессов в желудок вводят 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.
Изотопы
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.
История открытия
Официально считается[4][5], что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли1 августа1774 года путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью большой линзы).
- 2HgO→t2Hg O2↑{displaystyle {ce {2HgO ->[t] 2Hg O2 ^}}}.
![{displaystyle {ce {2HgO ->[t] 2Hg O2 ^}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/804710fd51b4d0c4adca861caa5d341fb5921d84)
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.
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.
Молекулярный вес — кислород
— большая энциклопедия нефти и газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Молекулярный вес кислорода равен 32 углеродным единицам, так как молекула кислорода также состоит из двух атомов.
[1]
По полученным данным вычислить молекулярный вес кислорода с помощью уравнения Клапейрона — Менделеева и исходя из относительной плотности кислорода по водороду.
[2]
Так как молекулярный вес жидких топлив значительно выше молекулярного веса кислорода, то р значительно больше ск.
[3]
При проведении опытов разложения бертолетовой соли, например при опыте определения молекулярного веса кислорода, студентов всегда предупреждают, что они не должны примешивать к бертолетовой соли слишком много катализатора-двуокиси марганца, чтобы не выпустить из рук управления реакцией. Иначе неизбежна авария: горелка уже отставлена, а бурное разложение соли продолжается, усиливается, вода из принимающего кислород сосуда выбрасывается через сифон настоящим фонтаном, если только напором кислорода из сосуда не 6v-дет выброшена пробка.
[4]
Определим объем грамм-молекулы кислорода 02, зная, что при 0 и 760 мм рт. столба 1 л его весит 1 43 грамма. Молекулярный вес кислорода 32; грамм-молекула кислорода весит 32 грамма.
[5]
Как и в примере 4, ответ можно получить, сравнивая значения газовой постоянной, вычисленные с помощью уравнения состояния и соотношения Майера. Молекулярный вес кислорода равен 32, отсюда m 32 г / моль.
[6]
Молекулярный вес водорода округленно равен двум углеродным единицам, так как молекула его двухатомна. Молекулярный вес кислорода равен 32 углеродным единицам, так как молекула кислорода также состоит из двух атомов.
[7]
Молекулярный вес водорода округленно равен 2 кислородным единицам, так как молекула его двухатомна. Молекулярный вес кислорода равен о2 кислородным единицам, так как молекула кислорода также состоит из двух атомов.
[8]
Поскольку различные молекулы обладают одинаковой средней кинетической энергией, то среднее значение квадрата скорости, как легко заметить, обратно пропорционально массе молекулы и, следовательно, средняя скорость ( средняя квадратичная скорость) обратно пропорциональна корню квадратному из молекулярного веса. Молекулярный вес кислорода в 16 раз больше молекулярного веса водорода; отсюда следует, что молекулы кислорода движутся в 4 раза медленнее, чем молекулы водорода при одной и той же температуре. Средняя скорость молекул кислорода при 0 равна 0 46 105 см / сек.
[9]
Молекулярный вес водорода округленно равен двум углеродным единицам, так как молекула его двухатомна. Молекулярный вес кислорода равен 32 углеродным единицам, так как молекула кислорода также состоит из двух атомов.
[10]
Поскольку различные молекулы обладают одинаковой средней кинетической энергией, то среднее значение квадрата скорости, как легко заметить, обратно пропорционально массе молекулы, и, следовательно, средняя скорость ( средняя квадратичная скорость) обратно пропорциональна корню квадратному из молекулярного веса. Молекулярный вес кислорода в 16 раз больше молекулярного веса водорода; отсюда следует, что молекулы кислорода движутся в 4 раза медленнее, чем молекулы водорода при одной и той же температуре.
[11]
Используя образец воздуха и принимая молекулярный вес кислорода равным 32, они получили значения 28 2; 39 9 и 44 3 для азота, аргона и двуокиси углерода. Хорошая точность получается при построении зависимости H0 / Ht от времени в логарифмической шкале. График представляет собой прямую; при / 0 Я0 / / / ( 1, где Я0 и HI — высоты пиков в моменты времени 0 и t соответственно. Нелинейность является признаком того, что в образовании данного пика принимает участие более чем одно соединение или что вещество взаимодействует со стенками или сорбируется на них. Ассоциация паров тоже оказывает влияние на получаемые результаты.
[12]
Диффузионное горение и связанная с ним неустойчивость наблюдается не только в смесях, содержащих водород. В смесях, содержащих большое количество тяжелого флегматизатора, молекулярный вес которого значительно больше молекулярного веса кислорода и горючих веществ ( четыреххлористый углерод С С14 в смеси окиси углерода с кислородом), коэффициент диффузии горючей компоненты ( или окислителя) значительно выше температуропроводности смеси. В таких смесях тоже наблюдаются диффузионное горение и связанная с ним неустойчивость плоского пламени.
[13]
Давление пара воды при 25 С равно 23 76 мм рт. ст. Вычислить: а) вес 1 л кислорода при нормальных условиях, б) плотность кислорода по водороду и в) молекулярный вес кислорода.
[14]
Давление пара воды при 25 С равно 23 76 мм рт. ст. Вычислить: а) массу 1 л кислорода при нормальных условиях, б) плотность кислорода по водороду и в) молекулярный вес кислорода.
[15]
Страницы:
1
2
Моль и число авогадро
Моль — единица количества вещества (в системе единиц СИ), определяемая как количество вещества, содержащее столько же структурных единиц
этого вещества (молекул, атомов, ионов) сколько содержится в 12 г изотопа 12C, т.е. 6 × 1023.
Число Авогадро (постоянная Авогадро, NA) — число частиц (молекул, атомов, ионов) содержащихся в одном моле любого вещества.
Больше всего мне хотелось бы, чтобы вы поняли физический смысл изученных понятий. Моль — международная единица количества вещества, которая
показывает, сколько атомов, молекул или ионов содержится в определенной массе или конкретном объеме вещества.
Иногда в задачах бывает дано число Авогадро, и от вас требуется найти, какое вам дали количество вещества (моль). Количество вещества в химии
обозначается N, ν (по греч. читается «ню»).
Рассчитаем по формуле: ν = N/NA количество вещества 3.01 × 1023 молекул воды и 12.04 × 1023 атомов углерода.
Мы нашли количества вещества (моль) воды и углерода. Сейчас это может показаться очень абстрактным, но, иногда не зная, как найти
количество вещества, используя число Авогадро, решение задачи по химии становится невозможным.
Молярная масса — m
Молярная масса — масса одного моля вещества, выражается в «г/моль» (грамм/моль). Численно совпадает с изученной нами ранее
относительной молекулярной массой.
Рассчитаем молярные массы CaCO3, HCl и N2
M (CaCO3) = Ar(Ca) Ar(C) (3 × Ar(O)) = 40 12 (3 × 16) = 100 г/моль
M (HCl) = Ar(H) Ar(Cl) = 1 35.5 = 36.5 г/моль
M (N2) = Ar(N) × 2 = 14 × 2 = 28 г/моль
Полученные знания не должны быть отрывочны, из них следует создать цельную систему. Обратите внимание: только что мы рассчитали
молярные массы — массы одного моля вещества. Вспомните про число Авогадро.
Получается, что, несмотря на одинаковое число молекул в 1 моле (1 моль любого вещества содержит 6.02 × 1023 молекул),
молекулярные массы отличаются. Так, 6.02 × 1023 молекул N2 весят 28 грамм, а такое же количество молекул
HCl — 36.5 грамм.
Это связано с тем, что, хоть количество молекул одинаково — 6.02 × 1023, в их состав входят разные атомы, поэтому и
массы получаются разные.
Часто в задачах бывает дана масса, а от вас требуется рассчитать количество вещества, чтобы перейти к другому веществу в реакции.
Сейчас мы определим количество вещества (моль) 70 грамм N2, 50 грамм CaCO3, 109.5 грамм HCl. Их молярные
массы были найдены нам уже чуть раньше, что ускорит ход решения.
ν (CaCO3) = m(CaCO3) : M(CaCO3) = 50 г. : 100 г/моль = 0.5 моль
ν (HCl) = m(HCl) : M(HCl) = 109.5 г. : 36.5 г/моль = 3 моль
Иногда в задачах может быть дано число молекул, а вам требуется рассчитать массу, которую они занимают. Здесь нужно использовать
количество вещества (моль) как посредника, который поможет решить поставленную задачу.
Предположим нам дали 15.05 × 1023 молекул азота, 3.01 × 1023 молекул CaCO3 и 18.06 × 1023 молекул
HCl. Требуется найти массу, которую составляет указанное число молекул. Мы несколько изменим известную формулу, которая поможет нам связать
моль и число Авогадро.
Нахождение в природе
Накопление O
2
в
атмосфере
Земли. Зелёный график — нижняя оценка уровня кислорода, красный — верхняя оценка.
1
. (3,85—2,45 млрд лет назад) — O
2
не производился
2
. (2,45—1,85 млрд лет назад) — O
2
производился, но поглощался океаном и породами морского дна
3
. (1,85—0,85 млрд лет назад) — O
2
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 O
2
в атмосфере
5
. (0,54 млрд лет назад — по настоящее время) — современный период, содержание O
2
в атмосфере стабилизировалось
Кислород — самый распространённый в земной коре элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов) приходится около 47 % массы твёрдой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 85,82 % (по массе).
В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе (около 1015 тонн[7]). Однако до появления первых фотосинтезирующих микробов в архее 3,5 млрд лет назад в атмосфере его практически не было.
Свободный кислород в больших количествах начал появляться в палеопротерозое (3—2,3 млрд лет назад) в результате глобального изменения состава атмосферы (кислородной катастрофы). Первый миллиард лет практически весь кислород поглощался растворённым в океанах железом и формировал залежи джеспилита.
Наличие большого количества растворённого и свободного кислорода в океанах и атмосфере привело к вымиранию большинства анаэробных организмов. Тем не менее, клеточное дыхание с помощью кислорода позволило аэробным организмам производить гораздо больше АТФ, чем анаэробным, сделав их доминирующими[10].
С начала кембрия 540 млн лет назад содержание кислорода колебалось от 15 % до 30 % по объёму[11]. К концу каменноугольного периода (около 300 миллионов лет назад) его уровень достиг максимума в 35 % по объёму, который, возможно, способствовал большому размеру насекомых и земноводных в это время[12].
Основная часть кислорода на Земле выделяется фитопланктоном Мирового океана. Около 60 % кислорода от используемого живыми существами расходуется на процессы гниения и разложения, 80 % кислорода, производимого лесами, уходит на гниение и разложение растительности лесов[13].
Деятельность человека очень мало влияет на количество свободного кислорода в атмосфере[14][нет в источнике].
Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25 %, по массовой доле — около 65 %[6].
В 2022 году датские учёные доказали, что свободный кислород входил в состав атмосферы уже 3,8 млрд лет назад[16].
Плотность газов при нормальных условиях – таблица
| Газ (газовая фаза) | Хим. формула | Плотность | ||
| г/см3 | г/л | кг/м3 | ||
| Азот | N2 | 1.251⋅10−3 | 1.251 | 1.251 |
| Аммиак | NH3 | 7,723⋅10−4 | 0,7723 | 0,7723 |
| Аргон | Ar | 1,784⋅10−3 | 1,784 | 1,784 |
| Арсин (мышьяковистый водород) | H3As | 3,48⋅10−3 | 3,48 | 3,48 |
| Ацетилен | C2H2 | 1,16⋅10−3 | 1,16 | 1,16 |
| Бромоводород (бромистый водород) | HBr | 3.664⋅10−3 | 3.664 | 3.664 |
| Бутан | C4H10 | 2,7⋅10−3 | 2,7 | 2,703 |
| Водород | H2 | 8,987⋅10−5 | 0.08987 | 0.08987 |
| Гелий | He | 1,785⋅10−4 | 0,1785 | 0,1785 |
| Герман (германия тетрагидрид) | GeH4 | 3,42⋅10−3 | 3,42 | 3,420 |
| Диметиламин | (CH3)2NH | 2,0125⋅10−3 | 2,0125 | 2,0125 |
| Диметиловый эфир (метиловый эфир, метоксиметан, древесный эфир) | C2H6O | 2,1098⋅10−3 | 2,1098 | 2,1098 |
| Диоксид углерода (двуокись углерода, углекислый газ, углекислота, оксид углерода(IV), угольный ангидрид) | CO2 | 1,9768⋅10−3 | 1,9768 | 1,9768 |
| Диоксид хлора (двуокись хлора) | ClO2 | 3,01⋅10−3 | 3,01 | 3,01 |
| Дифтордихлорметан (дихлордифторметан, Фреон R 12, Фреон-12, Хладон-12, CFC-12, R-12) | CF2Cl2 | 5,51⋅10−3 | 5,51 | 5,510 |
| Закись азота (оксид диазота, оксид азота(I), веселящий газ) | N2O | 1,978⋅10−3 | 1,978 | 1,978 |
| Изобутан | C4H10 | 2,673⋅10−3 | 2,673 | 2,673 |
| Иодоводород (водород иодистый) | HI | 5,789⋅10−3 | 5,789 | 5,789 |
| Кислород | O2 | 1,429⋅10−3 | 1,429 | 1,429 |
| Кремния гексагидрид | Si2H6 | 2,85⋅10−3 | 2,85 | 2,85 |
| Криптон | Kr | 3,74⋅10−3 | 3,74 | 3,74 |
| Ксенон | Xe | 5,89⋅10−3 | 5,89 | 5,89 |
| Метан | CH4 | 7,168⋅10−4 | 0,7168 | 0,7168 |
| Метиламин | CH5N | 1,388⋅10−3 | 1,388 | 1,388 |
| Метилфторид | CH3F | 1,545⋅10−3 | 1,545 | 1,545 |
| Монооксид углерода (угарный газ, окись углерода, оксид углерода(II)) | CO | 1,25⋅10−3 | 1,25 | 1,25 |
| Моносилан (тетрагидрид кремния) | SiH4 | 1,44⋅10−3 | 1,44 | 1,44 |
| Неон | Ne | 0,9⋅10−3 | 0,9 | 0,900 |
| Озон | O3 | 2,14⋅10−3 | 2,14 | 2,14 |
| Оксид азота(II) (мон(о)оксид азота, окись азота, нитрозил-радикал) | NO | 1,3402⋅10−3 | 1,3402 | 1,3402 |
| Оксид серы(IV) (диоксид серы, двуокись серы, сернистый газ, сернистый ангидрид) | SO2 | 2,9263⋅10−3 | 2,9263 | 2,9263 |
| Оксид хлора(I) (окись хлора) | Cl2O | 3,88⋅10−3 | 3,88 | 3,88 |
| Оксифторид фосфора | POF3 | 4,8⋅10−3 | 4,8 | 4,8 |
| Пропан | C3H8 | 2,0037⋅10−3 | 2,0037 | 2,0037 |
| Пропилен | C3H6 | 1,915⋅10−3 | 1,915 | 1,915 |
| Радон | Rn | 9,81⋅10−3 | 9,81 | 9,81 |
| Селеноводород | H2Se | 3,6643⋅10−3 | 3,6643 | 3,6643 |
| Сероводород (сернистый водород) | H2S | 1,5206⋅10−3 | 1,5206 | 1,5206 |
| Сероокись углерода (карбонилсульфид) | COS | 2,72⋅10−3 | 2,72 | 2,72 |
| Стибин (сурьмянистый водород) | H3Sb | 5,48⋅10−3 | 5,48 | 5,48 |
| Теллуроводород (теллуран) | H2Te | 5,81⋅10−3 | 5,81 | 5,81 |
| Тетрафторид кремния | SiF4 | 4,96⋅10−3 | 4,96 | 4,96 |
| Триметиламин | C3H9N | 2,64⋅10−3 | 2,64 | 2,64 |
| Триметилбор | C3H9B | 2,52⋅10−3 | 2,52 | 2,52 |
| Трифторид мышьяка (мышьяк фтористый) | AsF5 | 7,71⋅10−3 | 7,71 | 7,71 |
| Фосфин (фосфористый водород, фосфид водорода, гидрид фосфора) | PH3 | 1,53⋅10−3 | 1,53 | 1,53 |
| Фтор | F2 | 1,695⋅10−3 | 1,695 | 1,695 |
| Фторид бора (III), (трифторид бора, бор трехфтористый) | BF3 | 3,028⋅10−3 | 3,028 | 3,028 |
| Фторид нитрила (фторокись азота) | (NO2)F | 2,9⋅10−3 | 2,90 | 2,90 |
| Фторид нитрозила (нитрозил фтористый) | (NO)F | 2,1875⋅10−3 | 2,1875 | 2,1875 |
| Фторид серы(VI) (Гексафторид серы, элегаз, шестифтористая сера) | SF6 | 6,56⋅10−3 | 6,56 | 6,56 |
| Фторид фосфора(III) | PF3 | 3,91⋅10−3 | 3,91 | 3,91 |
| Фторид фосфора(V) (пентафторид фосфора) | PF5 | 5,81⋅10−3 | 5,81 | 5,81 |
| Хлор | Cl2 | 3,22⋅10−3 | 3,22 | 3,22 |
| Хлорид нитрозила (нитрозилхлорид, хлористый нитрозил, оксид-хлорид азота) | NOCl | 2,992⋅10−3 | 2,992 | 2,992 |
| Хлорметан (метилхлорид) | CH3Cl | 2,307⋅10−3 | 2,307 | 2,307 |
| Хлороводород (хлористый водород) | HCl | 1,6391⋅10−3 | 1,6391 | 1,6391 |
| Хлорокись азота | NO2Cl | 2,57⋅10−3 | 2,57 | 2,57 |
| Циан (дициан) | C2N2 | 2,38⋅10−4 | 0,238 | 0,238 |
| Этан | C2H6 | 1,356⋅10−3 | 1,356 | 1,356 |
| Этилен | C2H4 | 1,26⋅10−3 | 1,26 | 1,2605 |
В различных источниках информация может немного различаться.
Нормальные условия (н. у.) — физические условия, определяемые давление p=0,1013 МПа = 760 мм рт. ст. (нормальная атмосфера) и температурой 273,15 К (0 °С).
Производство кислорода из воздуха
В промышленности технически чистый кислород получают двумя способами:
- из воздуха – методом глубоко охлаждения;
- из воды – путем электролиза.
Способ производства кислорода из воздуха более экономичный: на 1 м3 кислорода расходуется 0,5–1,6 кВт/ч электроэнергии. Чтобы получить 1 м3 кислорода путем электролиза воды требуется 10–21 кВт/ч.
Атмосферный осушенный воздух представляет собой смесь, содержащую 20,93 % кислорода и 78,03 % азота, остальное – инертные газы, углекислый газ и пр. Содержание водяных паров в воздухе может изменяться в зависимости от температуры и степени их насыщения.
Для получения технически чистого кислорода воздух подвергают глубокому охлаждению и сжижают (температура кипения жидкого воздуха при нормальном атмосферном давлении –194,5 °С). Полученный жидкий воздух подвергают дробной перегонке или ректификации в ректификационных колоннах.
Воздух, засасываемый многоступенчатым компрессором, проходит сначала через воздушный фильтр, где очищается от пыли, затем проходит последовательно ступени компрессора. За каждой ступенью компрессора давление воздуха возрастает и достигает 5–22 МПа в зависимости от системы установки и стадии производства.
Сжатый воздух из компрессора проходит через осушительную батарею из баллонов, заполненных кусками едкого натра, поглощающего влагу и остатки углекислоты. Затем сжатый воздух поступает в кислородный аппарат, где происходит охлаждение, сжижение и ректификация (разделением на кислород и азот). Газообразный азот применяют как защитный газ для сварки меди.
Кислород направляется в газгольдер и подается для наполнения кислородных баллонов под давлением до 16,5 МПа; масса 1 м3 кислорода при нормальном атмосферном давлении (0,1 МПа) и 0 °С составляет 1,43 кг, при 20 °С – 1,31 кг; масса 1 л жидкого кислорода равна 1,13 кг; в результате испарения образуется 0,79 м3 газообразного кислорода (при 0 °С и нормальном атмосферном давлении);
Происхождение названия
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. oxygène), предложенного А.
Лавуазье (от др.-греч.ὀξύς — «кислый» и γεννάω — «рождаю»), который переводится как «порождающий кислоту», что связано с первоначальным значением его — «кислота», ранее подразумевавшим вещества, именуемые по современной международной номенклатуреоксидами.
Разложение кислородсодержащих веществ
Небольшие количества кислорода можно получать нагреванием перманганата калия KMnO4:
- 2KMnO4→tK2MnO4 MnO2 O2↑{displaystyle {ce {2KMnO4 ->[t] K2MnO4 MnO2 O2 ^}}}
![{displaystyle {ce {2KMnO4 ->[t] K2MnO4 MnO2 O2 ^}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/fa985cedcb06a74333be1dbf055f4b95e5b416e4)
Используют также реакцию каталитического разложения пероксида водорода H2O2 в присутствии оксида марганца(IV):
- 2H2O2→MnO22H2O O2↑{displaystyle {ce {2H2O2 ->[MnO2] 2H2O O2 ^}}}
![{displaystyle {ce {2H2O2 ->[MnO2] 2H2O O2 ^}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/39356fdea2f393003bf49298522c43c2aa66e358)
Кислород можно получить каталитическим разложением хлората калия (бертолетовой соли) KClO3:
- 2KClO3⟶2KCl 3O2↑{displaystyle {ce {2KClO3 -> 2KCl 3O2 ^}}}
Разложение оксида ртути(II) (при t = 100 °C) было первым методом синтеза кислорода:
- 2HgO→100°C2Hg O2↑{displaystyle {ce {2HgO ->[100{°}C] 2Hg O2 ^}}}
![{displaystyle {ce {2HgO ->[100{°}C] 2Hg O2 ^}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8ed83305529bb4aea427f4cd72a0f92c5fe51aef)
Расчет объема газообразного кислорода в баллоне
Объем газообразного кислорода в баллоне (V
) в кубических метрах при нормальных условиях вычисляют по формуле:
где
| V б | — | вместимость баллона, дм3. В расчетах принимают среднюю статистическую величину вместимости баллонов не менее чем из 100 шт.; |
| K 1 | — | коэффициент для определения объема кислорода в баллоне при нормальных условиях, вычисляемый по формуле: |
где
| P | — | давление газа в баллоне, измеренное манометром, кгс/см2; |
| 0,968 | — | коэффициент для пересчета технических атмосфер (кгс/см2) в физические; |
| t | — | температура газа в баллоне, °С; |
| Z | — | коэффициент сжигаемости кислорода при температуре t . |
Значения коэффициента K
1 приведены в таблице 3.
Таблица 3
— Значения коэффициента для определения объема кислорода в баллоне
| Температура газа в баллоне, °С | Значение коэффициента K1 при избыточном давлении, МПа (кгс/см2) | ||||||||||||||
| 13,7 (140) | 14,2 (145) | 14,7 (150) | 15,2 (155) | 15,7 (160) | 16,2 (165) | 16,7 (170) | 17,2 (175) | 17,7 (180) | 18,1 (185) | 18,6 (190) | 19,1 (195) | 19,6 (200) | 20,1 (205) | 20,6 (210) | |
| -50 | 0,232 | 0,242 | 0,251 | 0,260 | 0,269 | 0,278 | 0,286 | 0,296 | 0,303 | 0,311 | 0,319 | 0,327 | 0,335 | 0,342 | 0,349 |
| -40 | 0,212 | 0,221 | 0,229 | 0,236 | 0,245 | 0,253 | 0,260 | 0,269 | 0,275 | 0,284 | 0,290 | 0,298 | 0,305 | 0,312 | 0,319 |
| -35 | 0,203 | 0,211 | 0,219 | 0,226 | 0,234 | 0,242 | 0,249 | 0,257 | 0,264 | 0,272 | 0,278 | 0,286 | 0,293 | 0,299 | 0,306 |
| -30 | 0,195 | 0,202 | 0,211 | 0,217 | 0,225 | 0,232 | 0,239 | 0,248 | 0,253 | 0,261 | 0,267 | 0,274 | 0,281 | 0,288 | 0,294 |
| -25 | 0,188 | 0,195 | 0,202 | 0,209 | 0,217 | 0,223 | 0,230 | 0,238 | 0,243 | 0,251 | 0,257 | 0,264 | 0,270 | 0,277 | 0,283 |
| -20 | 0,182 | 0,188 | 0,195 | 0,202 | 0,209 | 0,215 | 0,222 | 0,229 | 0,235 | 0,242 | 0,248 | 0,255 | 0,261 | 0,267 | 0,273 |
| -15 | 0,176 | 0,182 | 0,189 | 0,196 | 0,202 | 0,208 | 0,215 | 0,221 | 0,227 | 0,234 | 0,240 | 0,246 | 0,252 | 0,258 | 0,263 |
| -10 | 0,171 | 0,177 | 0,183 | 0,189 | 0,195 | 0,202 | 0,208 | 0,214 | 0,220 | 0,226 | 0,232 | 0,238 | 0,244 | 0,250 | 0,255 |
| -5 | 0,165 | 0,172 | 0,178 | 0,184 | 0,190 | 0,195 | 0,202 | 0,207 | 0,213 | 0,219 | 0,225 | 0,231 | 0,236 | 0,242 | 0,247 |
| 0 | 0,161 | 0,167 | 0,172 | 0,179 | 0,184 | 0,190 | 0,196 | 0,201 | 0,207 | 0,213 | 0,219 | 0,224 | 0,229 | 0,235 | 0,240 |
| 5 | 0,157 | 0,162 | 0,168 | 0,174 | 0,179 | 0,185 | 0,190 | 0,196 | 0,201 | 0,207 | 0,212 | 0,217 | 0,223 | 0,228 | 0,233 |
| 10 | 0,153 | 0,158 | 0,163 | 0,169 | 0,174 | 0,180 | 0,185 | 0,191 | 0,196 | 0,201 | 0,206 | 0,211 | 0,217 | 0,222 | 0,227 |
| 15 | 0,149 | 0,154 | 0,159 | 0,165 | 0,170 | 0,175 | 0,180 | 0,186 | 0,191 | 0,196 | 0,201 | 0,206 | 0,211 | 0,216 | 0,221 |
| 20 | 0,145 | 0,150 | 0,156 | 0,160 | 0,166 | 0,171 | 0,176 | 0,181 | 0,186 | 0,191 | 0,196 | 0,201 | 0,206 | 0,211 | 0,215 |
| 25 | 0,142 | 0,147 | 0,152 | 0,157 | 0,162 | 0,167 | 0,172 | 0,177 | 0,182 | 0,186 | 0,191 | 0,196 | 0,201 | 0,206 | 0,210 |
| 30 | 0,139 | 0,143 | 0,148 | 0,153 | 0,158 | 0,163 | 0,168 | 0,173 | 0,177 | 0,182 | 0,187 | 0,192 | 0,196 | 0,201 | 0,206 |
| 35 | 0,136 | 0,140 | 0,145 | 0,150 | 0,154 | 0,159 | 0,164 | 0,169 | 0,173 | 0,178 | 0,182 | 0,187 | 0,192 | 0,196 | 0,201 |
| 40 | 0,133 | 0,137 | 0,142 | 0,147 | 0,151 | 0,156 | 0,160 | 0,165 | 0,170 | 0,174 | 0,178 | 0,183 | 0,188 | 0,192 | 0,196 |
| 50 | 0,127 | 0,132 | 0,136 | 0,141 | 0,145 | 0,149 | 0,154 | 0,158 | 0,163 | 0,167 | 0,171 | 0,175 | 0,180 | 0,184 | 0,188 |
Реакция перекисных соединений с углекислым газом
На подводных лодках и орбитальных станциях обычно получается реакцией пероксида натрия и углекислого газа, выдыхаемого человеком:
- 2Na2O2 2CO2⟶2Na2CO3 O2↑{displaystyle {ce {2Na2O2 2CO2 -> 2Na2CO3 O2 ^}}}
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.
Сварка и резка металлов
Кислород в баллонах голубого цвета широко используется для газопламенной резки и сварки металлов.
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).
Медицинский кислород хранится в металлических газовых баллонах высокого давления голубого цвета различной ёмкости от 1,2 до 10,0 литров под давлением до 15 МПа (150 атм) и используется для обогащения дыхательных газовых смесей в наркозной аппаратуре, при нарушении дыхания, для купирования приступа бронхиальной астмы, устранения гипоксии любого генеза, при декомпрессионной болезни, для лечения патологии желудочно-кишечного тракта в виде кислородных коктейлей.
Крупные медицинские учреждения могут использовать не сжатый кислород в баллонах, а сжиженный в сосуде Дьюара большой ёмкости. Для индивидуального применения медицинским кислородом из баллонов заполняют специальные прорезиненные ёмкости — кислородные подушки.
Для подачи кислорода или кислородо-воздушной смеси одновременно одному или двум пострадавшим в полевых условиях или в условиях стационара применяются кислородные ингаляторы различных моделей и модификаций. Достоинством кислородного ингалятора является наличие конденсатора-увлажнителя газовой смеси, использующего влагу выдыхаемого воздуха.
Для расчёта оставшегося в баллоне количества кислорода в литрах обычно величину давления в баллоне в атмосферах (по манометруредуктора) умножают на величину ёмкости баллона в литрах. Например, в баллоне вместимостью 2 литра манометр показывает давление кислорода 100 атм.
В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавкиE948[26], как пропеллент и упаковочный газ.
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.
В тепличном хозяйстве для изготовления кислородных коктейлей, для прибавки в весе у животных, для обогащения кислородом водной среды в рыбоводстве.
Свойства
Основные свойства кислорода приведены в таблице 1.Таблица 1— Основные свойства кислорода
| Показатель | Данные показателя |
| Формула | О2 |
| Молекулярная масса | 31,9988 |
| Плотность (при 0 °С и давлении 760 мм рт. ст.), кг/м3 | 1,43 |
| Плотность (при 20 °С и давлении 760 мм рт. ст.), кг/м3 | 1,33 |
| Температура критическая, °С | -118,8 |
| Давление критическое, кгс/см2 | 51,35 |
| Температура кипения (при 760 мм рт. ст.), °С | -182,97 |
| Температура плавления (затвердевания) (при 760 мм рт. ст.), °С | -218,4 |
| Масса 1 л жидкости кислорода при -182,97 °С и 760 мм рт. ст., кг | 1,13 |
| Количество газообразного кислорода, получающегося из 1 л жидкого, л | 850 |
Массовая концентрация механических примесей в медицинском кислороде, предназначенном для авиации, – не более 0,001 г/м3 с размером частиц не более 0,1 мм при 15 °С и 101, 3 кПа (760 мм рт. ст.).
По физико-химическим показателям газообразный технический и медицинский кислород должен соответствовать нормам, указанным в таблице 2.Таблица 2— Физико-химические показатели кислорода
| Наименование показателя | Норма для марок | ||
| Технический кислород | Медицинский кислород | ||
| Первый сорт | Второй сорт | ||
| Объемная доля кислорода, %, не менее | 99,7 | 99,5 | 99,5 |
| Объемная доля водяных паров, %, не более | 0,007 | 0,009 | 0,009 |
| Объемная доля водорода, %, не более | 0,3 | 0,5 | — |
| Объемная доля двуокиси углерода, %, не более | Не нормируется | 0,01 | |
| Запах | Не нормируется | Отсутствие | |
Примечания:1. По согласованию с потребителем допускается в медицинском кислороде объемная доля кислорода не менее 99,2 %.
2. Медицинский кислород, предназначенный для авиации, должен выпускаться с объемной долей водяных паров не более 0,0007 %.
3. В техническом кислороде 2-го сорта, вырабатываемом на установках высокого, среднего и двух давлений, оснащенных щелочными декарбонизаторами для очистки воздуха от двуокиси углерода, а также на установках типа СКДС-70М допускается объемная доля кислорода не менее 99,2 %.
Токсические производные кислорода
Некоторые производные кислорода (т. н. реактивные формы кислорода), такие, как синглетный кислород, пероксид водорода, супероксид, озон и гидроксильный радикал, являются высокотоксичными 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.
Требования безопасности
Кислород не токсичен, не горюч и не взрывоопасен, однако, являясь сильным окислителем, резко увеличивает способность других материалов к горению. Поэтому для работы в контакте с кислородом могут использоваться только разрешенные для этого материалы.
При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с органическими веществами, маслами, жирами, угольной пылью, горючими пластмассами, даже в ничтожном количестве, может произойти их самовоспламенение в результате выделения теплоты при быстром сжатии кислорода, трении и ударе твердых частиц о металл, а также электростатического искрового разряда.
Поэтому при использовании кислорода необходимо тщательно следить за тем, чтобы он не находился в контакте с легковоспламеняющимися и горючими веществами. В кислороде могут загораться также углеродистые стали при достаточном количестве теплоты в месте контакта и небольшой массе металла (например, при трении тонких платин о массивные части машин, наличии стружки, частиц окалины или железного порошка).
Для предотвращения аварий всю кислородную аппаратуру, кислородопроводы и баллоны подвергают тщательному обезжириванию. Необходимо исключить возможность попадания и накопления масел и жиров на поверхности деталей, работающих в среде кислорода.
Цилиндры компрессоров, накачивающих кислород в баллоны, смазывают не маслом, а дистиллированной водой, в которую иногда добавляют 10 % глицерина. Кроме того, в кислородных компрессорах применяют поршневые кольца из графита и других антифрикционных материалов, работающие без смазки и не загрязняющие кислород органическими примесями.
Также опасны пропитанные жидким кислородом пористые горячие вещества (уголь, сажа, войлок, пакля, ветошь, вата и др.), которые в этом случае становятся взрывчатыми. Одежда и волосы, будучи насыщенны кислородом, легко загораются. Смеси кислорода с горючими газами, жидкостями и их парами взрывоопасны при определенных соотношениях кислорода и горючего в смеси.
Накопление кислорода в воздухе помещений создает опасность возникновения пожаров. Объемная доля кислорода в рабочих помещениях не должна превышать 23 %. В помещениях, где возможно увеличение объемной доли кислорода, должно быть ограничено пребывание людей и не должны находиться легковоспламеняющиеся материалы. Эти помещения должны быть оборудованы средствами контроля воздушной среды и вытяжной вентиляцией для проветривания.
Перед проведением ремонтных работ или освидетельствованием трубопроводов, баллонов, стационарных и передвижных реципиентов или другого оборудования, используемого для хранения и транспортирования газообразного кислорода, необходимо продуть все внутренние объемы воздухом. Разрешается начинать работы только после снижения объемной доли кислорода во внутренних объемах оборудования до 23 %.
После пребывания в среде, обогащенной кислородом, не разрешается курить, использовать открытый огонь и приближаться к огню. Одежда должна быть проветрена в течение 30 мин.
Баллоны, автореципиенты и трубопроводы, предназначенные для транспортирования технического и медицинского кислорода, запрещается использовать для хранения и транспортирования других газов, а также запрещается производить какие-либо операции, которые могут загрязнить их внутреннюю поверхность и ухудшить физико-химические показатели продукции.
При погрузке, разгрузке, транспортировании и хранении баллонов должны применяться меры, предотвращающие падение, удары друг о друга, повреждение и загрязнение баллонов маслом. Баллоны должны быть предохранены от атмосферных осадков и нагревания солнечными лучами и другими источниками тепла.
Физические свойства
При нормальных условиях кислород — это газ без цвета, вкуса и запаха.
1 л его при нормальных условиях имеет массу 1,429 г., то есть немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100 г при 0 °C,2,09 мл/100 г при 50 °C) и спирте(2,78 мл/100 г при 25 °C).
Межатомное расстояние — 0,12074 нм. Является парамагнетиком. В жидком виде притягивается магнитом.
При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы, концентрация диссоциированных атомов в смеси при 2000 °C — 0,03 %, при 2600 °C — 1 %, 4000 °C — 59 %, 6000 °C — 99,5 %.
Жидкий кислород кипит под давлением 101,325 кПа при температуре −182,98 °C и представляет собой бледно-голубую жидкость. Критическая температура кислорода 154,58 К (-118,57 °C), критическое давление 4,882 МПа[17].
Твёрдый кислород (температура плавления −218,35 °C) — синие кристаллы.
Известны 6 кристаллических фаз, из которых три существуют при давлении в 1 атм.:
- α-О2 — существует при температуре ниже 23,65 K; ярко-синие кристаллы относятся к моноклинной сингонии, параметры ячейкиa=5,403 Å,b=3,429 Å,c=5,086 Å;β=132,53°[18].β-O2 — существует в интервале температур от 23,65 до 43,65 K; бледно-синие кристаллы (при повышении давления цвет переходит в розовый) имеют ромбоэдрическую решётку, параметры ячейки a=4,21 Å,α=46,25°[18].γ-O2 — существует при температурах от 43,65 до 54,21 K; бледно-синие кристаллы имеют кубическую симметрию, период решётки a=6,83 Å[18].
Ещё три фазы существуют при высоких давлениях:
Фториды кислорода
- 2F2 2NaOH⟶2NaF H2O OF2↑{displaystyle {ce {2F2 2NaOH -> 2NaF H2O OF2 ^}}}
- F2 O2⟶O2F2{displaystyle {ce {F2 O2 -> O2F2}}}
Кислород поддерживает процессы дыхания, горения, гниения.
В свободном виде элемент существует в двух аллотропных модификациях: O2 и O3 (озон). Как установили в 1899 годуПьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри, под воздействием ионизирующего излучения O2 переходит в O3[23][24].
Химические свойства
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).
- 4Li O2⟶2Li2O{displaystyle {ce {4Li O2 -> 2Li2O}}}
- 2Sr O2⟶2SrO{displaystyle {ce {2Sr O2 -> 2SrO}}}
Окисляет соединения, которые содержат элементы с не максимальной степенью окисления:
- 2NO O2⟶2NO2↑{displaystyle {ce {2NO O2 -> 2NO2 ^}}}
Окисляет большинство органических соединений в реакциях горения:
- 2C6H6 15O2⟶12CO2 6H2O{displaystyle {ce {2C6H6 15O2 -> 12CO2 6H2O}}}
- CH3CH2OH 3O2⟶2CO2 3H2O{displaystyle {ce {CH3CH2OH 3O2 -> 2CO2 3H2O}}}
При определённых условиях можно провести мягкое окисление органического соединения:
- CH3CH2OH O2⟶CH3COOH H2O{displaystyle {ce {CH3CH2OH O2 -> CH3COOH H2O}}}
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.
- 2Na O2⟶Na2O2{displaystyle {ce {2Na O2 -> Na2O2}}}
- 2BaO O2⟶2BaO2{displaystyle {ce {2BaO O2 -> 2BaO2}}}
- H2 O2⟶H2O2{displaystyle {ce {H2 O2 -> H2O2}}}
- Na2O2 O2⟶2NaO2{displaystyle {ce {Na2O2 O2 -> 2NaO2}}}
- K O2⟶KO2{displaystyle {ce {K O2 -> KO2}}}
- 3KOH 3O3⟶2KO3 KOH⋅H2O 2O2↑{displaystyle {ce {3KOH 3O3 -> 2KO3 KOH * H2O 2O2 ^}}}
- PtF6 O2⟶O2PtF6{displaystyle {ce {PtF6 O2 -> O2PtF6}}}
В этой реакции кислород проявляет восстановительные свойства.
Электролиз водных растворов
К лабораторным способам получения кислорода относится метод электролиза разбавленных водных растворов щелочей, кислот и некоторых солей (сульфатов, нитратов щелочных металлов):
- 2H2O→e−2H2↑ O2↑{displaystyle {ce {2H2O ->[e^-] 2H2 ^ O2 ^}}}
![{displaystyle {ce {2H2O ->[e^-] 2H2 ^ O2 ^}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8db728b3843f8a1cdd2022f9fc927b902a80673f)