Молярная масса кислорода. Чему равна молярная масса кислорода?

Содержание

§ 26. молярный объем » народна освіта
Жидкий кислород
Атом и молекула кислорода. формула кислорода. строение кислорода:
Кислород, свойства атома, химические и физические свойства.
Нахождение в природе
Применение кислорода:
Производство кислорода из воздуха
Расчет объема газообразного кислорода в баллоне
Свойства
Требования безопасности
Физические свойства
Химические свойства кислорода

§ 26. молярный объем » народна освіта

Вспомните:

• газы отличаются от жидкостей и твердых веществ тем, что в них молекулы расположены на очень больших расстояниях, которые значительно превосходят размеры самых молекул;

• в газах молекулы движутся быстро и хаотически, благодаря чему газ расширяется и занимает весь доступный ему объем сосуда.

Закон Авогадро

В 1814 г., проводя многочисленные химические эксперименты с газообразными веществами, итальянский ученый Амедео Авогадро пришел к выводу, который сегодня называют законом Авогадро:

В равных объемах любых газов при одинаковых условиях (температура ¹ и давление) содержится одинаковое число молекул.

На основании чего можно сделать такой вывод? Проводя реакцию между водородом и кислородом, Авогадро заметил, что объем водорода, вступающего в реакцию, всегда в два раза больше объема кислорода. По уравнению реакции

видно, что на одну молекулу кислорода в реакции расходуется две молекулы водорода. Таким образом, если молекул водорода реагирует в два раза больше, чем молекул кислорода, и объем водорода в два раза больше, чем объем кислорода, то в одинаковых объемах должно содержаться одинаковое число молекул.

В настоящее время это утверждение довольно легко объясняется. Как и большинство твердых и жидких веществ, газы состоят из отдельных молекул. Но, в отличие от твердых веществ и жидкостей, в которых молекулы расположены очень плотно друг к другу, в газах молекулы находятся на больших расстояниях. Эти расстояния значительно превышают размеры молекул. И хотя молекулы разных газов отличаются друг от друга размерами, формой и объемом, этими отличиями можно пренебречь и рассматривать их как крохотные твердые шарики.

Молекулы газа постоянно хаотически двигаются. Но среднее расстояние между молекулами постоянно и зависит только от условий, при которых находится газ. Если разные газы находятся при одинаковых условиях (температура и давление), то расстояния между молекулами примерно равны и поэтому одинаковое число молекул любых газов должно занимать равные объемы.

Молярный объем газов

Зная, что один моль любого вещества содержит определенное число молекул, можно сделать вывод о том, что все газы количеством 1 моль при одинаковых условиях занимают одинаковый объем (рис. 26.1).

По аналогии с молярной массой объем одного моля вещества называют молярным объемом V :

Молярный объем измеряют в литрах на моль (л/моль).

Значение молярного объема газов зависит от температуры и давления.

В химии принято приводить значение молярного объема при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. (или 101 325 Па) и температуре 0 °С — такие условия называют нормальными (сокращенно н. у.).

При нормальных условиях молярный объем любого газа равен приблизительно 22,4 л/моль.

При комнатной температуре (25 °С) и атмосферном давлении (такие условия называют стандартными) молярный объем газов несколько больше:

Расчеты с использованием молярного объема

Зная молярный объем газа, можно определить количество вещества n, которое содержится в определенном объеме вещества V при нормальных условиях:

Газ, в котором расстояние между молекулами намного больше размеров молекул и в котором отсутствует межмолекулярное взаимодействие, называется идеальным газом. Состояние идеального газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона:

где p — давление, V — объем газа, n — количество вещества, R — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль ·K), T—температура по шкале Кельвина. Молярный объем идеального газа при любых условиях равен:

Необходимо также помнить, что 22,4 л/моль — это молярный объем идеального газа. Для реальных газов значения их молярных объемов будут несколько отличаться от значений для идеального газа. Так, при нормальных условиях V_m(H₂) = 22,371 л/моль, а V_m(O₂) = 22,425 л/моль. Это связано с тем, что водород и кислород — это реальные газы, для которых следует учитывать и объем молекул, и силы взаимодействия между ними. Однако отклонение реальных молярных объемов газов от молярного объема идеального газа незначительно и им можно пренебречь.

Молярный объем жидкостей и твердых веществ

Молярный объем жидких и твердых веществ, в отличие от молярного объема газов, почти не зависит от давления и температуры и разный для различных веществ. Это объясняется отличиями в строении твердых, жидких и газообразных веществ. В твердых и жидких веществах молекулы расположены очень плотно. Поэтому объем, занимающий 1 моль твердого или жидкого вещества, зависит от размеров молекул и плотности их расположения. Например, при комнатной температуре один моль воды занимает объем 18 мл, спирта — 58 мл, золота — 10 см³ (1 см³ = 1 мл).

Молярный объем вещества в любом состоянии (твердом, жидком, газообразном) можно вычислить, если известны молярная масса М вещества и его плотность р:

Если мы знаем, что в одном моле вещества содержится число молекул, которое равное числу Авогадро, то можно вычислить число молекул газа в определенном объеме при нормальных условиях:

Зная количество газообразного вещества, можно вычислить его объем при нормальных условиях:

Задача 1. Вычислите объем, который занимает при нормальных условиях газ количеством 1,2 моль.

Задача 2. Вычислите количество вещества, содержащееся при нормальных условиях в газе объемом 5,6 л.

Задача 3. Вычислите число атомов Оксигена и число молекул кислорода, содержащихся в кислороде объемом 16,8 л (при н. у.).

Задача 4. Вычислите массу углекислого газа объемом 1 л (н. у.).

Молярная масса кислорода. Чему равна молярная масса кислорода?

Лингвистическая задача

Это слово звучит почти одинаково на всех языках (даже на хинди, турецком и арабском). Придумал его в XVII в. голландский ученый Ян Баптист ван Гельмонт. Он взял его из латыни (chaos), в которую оно пришло из греческого языка. Греки словом хаос называли пустое туманное пространство, существовавшее еще до создания мира. Какое слово, по вашему мнению, имеется в виду? Как оно переводится на другие языки: украинский, английский, немецкий, французский?

В 1814 г., через три года после того как Авогадро опубликовал свой закон, появилась статья французского физика Ампера, где он сформулировал положения, очень близкие к закону Авогадро. Ампер позднее признал, что с трудом Авогадро ознакомился уже после публикации своей статьи, но на приоритете не настаивал. Поэтому в некоторых научных изданиях встречается словосочетание «закон Авогадро-Ампера».

Выводы

1. Согласно закону Авогадро, в одинаковых объемах любых газообразных веществ при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул этих веществ.

2. Следствием закона Авогадро является то, что любое газообразное вещество количеством 1 моль при нормальных условиях занимает объем, равный 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом газов, его обозначают V_m, единица его измерения — л/моль.

1. Сформулируйте закон Авогадро.

2. Какие условия называют нормальными?

3. Чему равен молярный объем газа при нормальных условиях?

4. Объясните суть закона Авогадро по современным представлениям.

Задания для усвоения материала

1. Какой объем занимают при нормальных условиях: а) 2 моль азота; б) 0,5 моль кислорода; в) 0,25 моль фтора?

2. Сколько молекул содержится в резиновом шаре объемом 5,6 л (н. у.), заполненном водородом? Изменится ли ответ, если водород заменить: а) азотом; б) неизвестным газом; в) водопроводной водой?

3. Определите, какой объем при нормальных условиях занимают: а) 5 моль метана CH₄; б) 2 моль сероводорода H₂S; в) 4,2 моль аммиака NH₃.

4. В каком объеме аммиака NH₃ содержится в 3 раза больше молекул, чем в метане CH₄ объемом 100 л (н. у.)?

5. Имеется два газа, взятые при нормальных условиях: 10 л метана CH₄и 20 л хлора Cl₂. В каком из них содержится больше молекул, а в каком — больше атомов и во сколько раз?

6. Сколько молекул кислорода содержится при нормальных условиях:

а) в одном кубическом метре; б) в одном килограмме этого вещества?

7. Где содержится больше молекул аммиака — в 100 г или в 100 л (н. у.)?

8. Какой объем занимают при нормальных условиях: а) 10 г водорода;

б) 10 моль водорода?

9. В четырех одинаковых сосудах содержатся одинаковые массы таких газов: аммиак NH₃, азот N₂, сернистый газ SO₂, кислород O₂. В каком сосуде содержится больше всего молекул?

10. Сравните число молекул в 1 г аммиака NH₃ и в 1 г азота. В каком случае и во сколько раз число молекул больше?

11. Вычислите массу сероводорода H₂S объемом 11,2 л при нормальных условиях.

12. Масса 0,001 м³ газа (н. у.) равна 1,25 г. Вычислите массу одной молекулы этого газа.

13. Одинаковые ли массы и объемы (при одинаковых условиях) имеют 1,5 моль CO₂ и 1,5 моль O₂? Ответ подтвердите расчетами.

14. На вопрос: «Какой объем занимает 1 моль воды при нормальных условиях?» ученик ответил: 22,4 литра. Правильный ли этот ответ? Поясните.

15*. Каким образом с помощью закона Авогадро можно доказать, что: а) молекулы кислорода, азота, водорода состоят из двух атомов; б) состав молекулы воды — H₂O, а не HO; в) состав молекулы аммиака — NH₃, а не NH?

Про кислород: Оксид бария

Это материал учебника Химия 8 класс Григорович

Жидкий кислород

В процессах газопламенной обработки используют кислород в газообразном виде. Кислород в жидком виде применяют только при его хранении и транспортировке от завода-изготовителя до потребителей.
По внешнему виду жидкий кислород — голубоватая прозрачная подвижная жидкость, затвердевающая при -218,4°С и образующая кристаллы голубоватого цвета. Теплоемкость жидкого кислорода равна 1,69 кДж/(кг-°С) [0,406 ккал/(кг-°С)].
Перед подачей в сеть потребления для газопламенной обработки жидкий кислород подвергается испарению при заданном давлении в специальных устройствах — газификаторах, безнасосных или насосных. При испарении 1 дм³ жидкого кислорода получается 0,86 м³, или 860 дм³ газообразного кислорода (при 20°С и 760 мм рт. ст.); здесь 1,14 кг/дм³ и 1,33 кг/м³ соответственно плотности жидкого и газообразного кислорода. При испарении 1 кг жидкого кислорода образуется 1/1,33 = 0,75 м³ газа (при 20°С и 760 мм рт. ст). Основные преимущества хранения и транспортировки кислорода в жидком виде следующие.
1. Сокращается (в среднем в 10 раз) масса тары и уменьшается требуемое количество баллонов и транспортных средств (автомобилей, вагонов), занятых на перевозке кислорода.
2. Отпадают расходы по организации и эксплуатации большого баллонного хозяйства на заводах (приобретение баллонов, постройка складов, учет, испытание и ремонт баллонов, транспортные расходы).
3. Повышается безопасность и упрощается обслуживание газопитания цехов газопламенной обработки, поскольку жидкий кислород хранится и транспортируется под небольшим давлением.
4. Получаемый при газификации жидкого кислорода газообразный кислород не содержит влаги, его можно транспортировать по трубопроводам при низких окружающих температурах без применения специальных мер против замерзания конденсата (прокладка труб ниже глубины промерзания, теплоизоляция, установка конденсатоотводчиков, прокладка паровых обогревателей и пр.).
Недостатком применения жидкого кислорода являются неизбежные потери его на испарение при хранении, перевозке и газификации.
Для хранения и перевозки небольших количеств жидкого кислорода (азота, аргона, воздуха) используют сосуды Дьюара (рис. 2), шаровые (а) или цилиндрические (б). Сжиженный газ заполняет сосуд 2 из алюминиевого сплава, подвешенный на тонкостенной трубке — горловине 1 из стали Х18Н10Т внутри внешнего сосуда 3, изготовленного также из алюминиевого сплава. Все соединения выполнены аргонодуговой сваркой, стальные детали предварительно алитированы. Пространство между сосудами заполнено тепловой изоляцией 5 из смеси порошкообразного аэрогеля и бронзовой пудры.
В этом пространстве создан вакуум до остаточного давления (1 — 2) 10^-1 мм рт. ст. Снизу к внутреннему сосуду приварена камера 4, заполненная адсорбентом (силикагелем КСМ). При заполнении сосуда 2 сжиженным газом адсорбент охлаждается и поглощает остаточные газы в межстенном пространстве, создавая в нем вакуум до давления (1 — 5) 10^-3 мм рт. ст. Сталь Х18Н10Т обладает низким коэффициентом теплопроводности, вследствие чего теплоприток извне по горловине существенно снижен.

Транспортные резервуары используют для перевозки больших количеств жидкого кислорода (азота, аргона) автотранспортом и по железной дороге. Автомобильные резервуары имеют емкость 1000-7500 дм

, железнодорожные 30 000-35 000 дм

, а иногда и более.

Типовой транспортный автомобильный резервуар ТРЖК-2У показан на рис. 3. Внутренний резервуар, в котором хранится жидкий кислород, изготовлен из стали Х18Н9Т аргонодуговой сваркой, наружный (кожух) — из низкоуглеродистой стали 20. Изоляция заполняющая межстенное пространство, — вакуумно-порошковая — из смеси аэрогеля с перлитовой пудрой; вакуум в межстенном пространстве соответствует остаточному давлению 5*10

^-2

мм рт. ст.

Заполнение резервуара жидким кислородом из стационарной емкости производится через вентиль 3 и штуцер 5 при открытом вентиле 13 для сброса газа в газгольдер или атмосферу. При опорожнении резервуара в нем создается избыточное давление до 0,1 — 0,15 МПа (1-1,5 кгс/см

) за счет испарения части жидкого кислорода в испарителях 17. Слив жидкости производится также через вентиль 3 и штуцер 5 при закрытом вентиле 13. Для уменьшения притока теплоты через опоры резервуара они изготовлены из слоистого стеклопластика, обладающего низким коэффициентом теплопроводности и достаточной прочностью при низких температурах.

Для превращения жидкого кислорода в газообразный служат газификационные установки. Их производительность достигает 15—20 м

/ч. Применяют два типа газификационных установок: насосные и безнасосные.

Насосная газификационная установка СГУ-1, показанная на рис. 4, предназначена для газификации непереохлажденного кислорода и наполнения баллонов (реципиентов газообразным кислородом под давлением до 24 МПа (240 кгс/см

). Кислород от реципиентов подается по трубопроводу к местам потребления через центральный рамповый редуктор под требуемым давлением порядка 1,2-2 МПа (15-20 кгс/см

) для процессов газопламенной обработки. Имеются газификационные станции, насосы которых рассчитаны на давление 20 МПа (200 кгс/см

) и служат для подачи кислорода в сеть через буферную емкость. В промышленности применяют также автомобильные передвижные газификационные установки.

Безнасосные газификаторы имеют рабочее давление до 1,6 МПа (16 кгс/см

) при относительно постоянном и равномерном расходе кислорода, подаваемого по трубопроводу к местам потребления (рис. 5). Сосуд газификатора снабжен вакуумно-порошковой изоляцией и рассчитан на максимальное рабочее давление.

Первоначально давление в сосуде создается испарением кислорода в испарителе 9 и автоматически поддерживается постоянным регулятором 2. В зависимости от расхода газа жидкий кислород через регулятор 8 поступает в испаритель 7 и затем в виде газа идет в трубопровод к потребителю. Избыток газа в газификаторе сбрасывается при заданном давлении также в трубопровод потребителя через регулятор 3. Сосуд 1 наполняется жидким кислородом через штуцер 4 и вентили 5 и 6.

назад вперёд

Атом и молекула кислорода. формула кислорода. строение кислорода:

Кислород – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением О и атомным номером 8. Расположен в 16-й группе (по старой классификации — главной подгруппе шестой группы), втором периоде периодической системы.

Кислород самый лёгкий элемент периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева из группы халькогенов.

Кислород – химически активный неметалл.

Кислород обозначается символом О.

Как простое вещество кислород (химическая формула O2) при нормальных условиях представляет собой двухатомный газ без цвета, вкуса и запаха. В жидком состоянии кислород имеет светло-голубой цвет, а в твёрдом – представляет собой кристаллы светло-синего цвета.

Молекула кислорода двухатомна. Также встречается аллотропная модификация кислорода – озон, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода.

Химическая формула кислорода O2 (или O3 – озон).

Электронная конфигурация атома кислорода 1s2 2s2 2p4. Потенциал ионизации (первый электрон) атома кислорода равен 1313,94 кДж/моль (13,618055(7) эВ).

Строение атома кислорода. Атом кислорода (наиболее распространенный из трех изотопов кислорода (99,757 %) – 168О) состоит из положительно заряженного ядра ( 8), вокруг которого по атомным оболочкам движутся восемь электронов.

При этом 2 электрона находятся на внутреннем уровне, а 6 электронов – на внешнем. Поскольку кислород расположен во втором периоде, оболочки всего две. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внешняя оболочка представлена s- и р-орбиталями.

Два спаренных электрона находится на 1s-орбитали, вторая пара электронов – на 2s-орбитали. На 2р-орбитали находится два спаренных и два неспаренных электрона. Поэтому во всех своих соединениях кислород проявляет валентность II. В свою очередь ядро атома кислорода состоит из восьми протонов и восьми нейтронов. Кислород относится к элементам p-семейства.

Радиус атома кислорода (вычисленный) составляет 48 пм.

Атомная масса атома кислорода составляет 15,99903-15,99977 а. е. м.

Кислород – самый распространённый химический элемент на Земле. В земной коре на его долю в составе различных соединений приходится около 46 % массы. Морские и пресные воды содержат по массе 86 % кислорода (если быть точнее – 85,82 %). В человеке его содержание составляет по массе 61 %.

При высокой температуре молекула кислорода О2 обратимо диссоциирует на атомарный кислород. При 2000 °C на атомарный кислород диссоциирует 0,03 % молекулярного кислорода, при 2600 °C – 1 %, при 4000 °C – 59 %, при 6000 °C — 99,5 %.

Кислород, свойства атома, химические и физические свойства.

О 8 Кислород

15,99903-15,99977* 1s2 2s2 2p4

Кислород — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 8. Расположен в 16-й группе (по старой классификации — главной подгруппе шестой группы), втором периоде периодической системы.

Атом и молекула кислорода. Формула кислорода. Строение кислорода

Изотопы и модификации кислорода

Свойства кислорода (таблица): температура, плотность, давление и пр.

Физические свойства кислорода

Химические свойства кислорода. Взаимодействие кислорода. Реакции с кислородом

Получение кислорода

Применение кислорода

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

Нахождение в природе

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). Более 1500 соединений земной коры в своём составе содержат кислород[6].

Про кислород: Как перекачать пропан из баллона в баллон

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе (около 1015 тонн[7]). Однако до появления первых фотосинтезирующих архей 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).

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. При этом около 60 % кислорода, производимого лесами и зелёными растениями, расходуется на процессы гниения и разложения в самих лесах и растительных зонах[13].

Деятельность человека очень мало влияет на количество свободного кислорода в атмосфере[14][нет в источнике

]. При нынешних темпах фотосинтеза понадобится около 2000 лет, чтобы восстановить весь кислород в атмосфере[15].

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 2021 году датские учёные доказали, что свободный кислород входил в состав атмосферы уже 3,8 млрд лет назад[16].

Применение кислорода:

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

1. Водород
2. Гелий
3. Литий
4. Бериллий
5. Бор
6. Углерод
7. Азот
8. Кислород
9. Фтор
10. Неон
11. Натрий
12. Магний
13. Алюминий
14. Кремний
15. Фосфор
16. Сера
17. Хлор
18. Аргон
19. Калий
20. Кальций
21. Скандий
22. Титан
23. Ванадий
24. Хром
25. Марганец
26. Железо
27. Кобальт
28. Никель
29. Медь
30. Цинк
31. Галлий
32. Германий
33. Мышьяк
34. Селен
35. Бром
36. Криптон
37. Рубидий
38. Стронций
39. Иттрий
40. Цирконий
41. Ниобий
42. Молибден
43. Технеций
44. Рутений
45. Родий
46. Палладий
47. Серебро
48. Кадмий
49. Индий
50. Олово
51. Сурьма
52. Теллур
53. Йод
54. Ксенон
55. Цезий
56. Барий
57. Лантан
58. Церий
59. Празеодим
60. Неодим
61. Прометий
62. Самарий
63. Европий
64. Гадолиний
65. Тербий
66. Диспрозий
67. Гольмий
68. Эрбий
69. Тулий
70. Иттербий
71. Лютеций
72. Гафний
73. Тантал
74. Вольфрам
75. Рений
76. Осмий
77. Иридий
78. Платина
79. Золото
80. Ртуть
81. Таллий
82. Свинец
83. Висмут
84. Полоний
85. Астат
86. Радон
87. Франций
88. Радий
89. Актиний
90. Торий
91. Протактиний
92. Уран
93. Нептуний
94. Плутоний
95. Америций
96. Кюрий
97. Берклий
98. Калифорний
99. Эйнштейний
100. Фермий
101. Менделеевий
102. Нобелий
103. Лоуренсий
104. Резерфордий
105. Дубний
106. Сиборгий
107. Борий
108. Хассий
109. Мейтнерий
110. Дармштадтий
111. Рентгений
112. Коперниций
113. Нихоний
114. Флеровий
115. Московий
116. Ливерморий
117. Теннессин
118. Оганесон

Таблица химических элементов Д.И. Менделеева

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);

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)
Температура газа в баллоне, °С	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

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

Про кислород: Можно ли заправлять баллон из под гелия углекислотой

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	Медицинский кислород
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 %.

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

Молярная масса кислорода. Чему равна молярная масса кислорода?
В мировом океане содержание растворённого O2 больше в холодной воде, а меньше — в тёплой
В мировом океане содержание растворённого O2 больше в холодной воде, а меньше — в тёплой Молярная масса кислорода. Чему равна молярная масса кислорода?
Жидкий кислород
При нормальных условиях кислород — это газ без цвета, вкуса и запаха.

1 л его имеет массу 1,429 г. 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). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при 961 °C). Хорошо растворяется в перфторированных углеводородах (20-40 об/об %).

Межатомное расстояние — 0,12074 нм. Является парамагнетиком. В жидком виде притягивается магнитом.

При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы: при 2000 °C — 0,03 %, при 2600 °C — 1 %, 4000 °C — 59 %, 6000 °C — 99,5 %.

Жидкий кислород (температура кипения −182,98 °C) — это бледно-голубая жидкость.

Молярная масса кислорода. Чему равна молярная масса кислорода?
Фазовая диаграмма O2

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 ячейки a
=5,403 Å,
b
=3,429 Å,
c
=5,086 Å; β=132,53°[17].
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°[17].
γ-O2 — существует при температурах от 43,65 до 54,21 K; бледно-синие кристаллы имеют кубическую симметрию, период решётки a
=6,83 Å[17].

Ещё три фазы образуются при высоких давлениях:

δ-O2 — интервал температур 20—240 K и давление 6—8 ГПа, оранжевые кристаллы;
ε-фаза, содержит молекулы O4[18] или O8[19][20], существует при давлении от 10 и до 96 ГПа, цвет кристаллов от тёмно-красного до чёрного, моноклинная сингония;
ζ-On — давление более 96 ГПа, металлическое состояние с характерным металлическим блеском, при низких температурах переходит в сверхпроводящее состояние.

Химические свойства кислорода

Кислород является сильным окислителем, т.к. для завершения внешнего электронного уровня ему не хватает всего 2-х электронов, и он легко их присоединяет. По химической активности кислород уступает только фтору. Кислород образует соединения со всеми элементами кроме гелия, неона и аргона.

Непосредственно кислород нее вступает в реакции взаимодействия с галогенами, серебром, золотом и платиной (их соединения получают косвенным путем). Почти все реакции с участием кислорода – экзотермические. Характерная особенность многих реакций соединения с кислородом — выделение большого количества теплоты и света. Такие процессы называют горением.

Взаимодействие кислорода с металлами. Со щелочными металлами (кроме лития) кислород образует пероксиды или надпероксиды, с остальными – оксиды. Например:

4Li O2 = 2Li2O;

2Na O2 = Na2O2;

K O2 = KO2;

2Ca O2 = 2CaO;

4Al 3O2 = 2Al2O3;

2Cu O2 = 2CuO;

3Fe 2O2 = Fe3O4.

Взаимодействие кислорода с неметаллами. Взаимодействие кислорода с неметаллами протекает при нагревании; все реакции экзотермичны, за исключением взаимодействия с азотом (реакция эндотермическая, происходит при 3000 $^{circ}$

4P 5O2 = 2P2O5;

S O2 = SO2;

С O2 = СО2;

2Н2 O2 = 2Н2О;

N2 O2 ↔ 2NO – Q.

Взаимодействие со сложными неорганическими веществами. При горении сложных веществ в избытке кислорода образуются оксиды соответствующих элементов:

2H₂S 3O₂ = 2SO₂↑ 2H₂O (t $^{circ}$ ₃ 3O₂ = 2N₂↑ 6H₂O (t $^{circ}$ ₃ 3O₂ = 2N₂↑ 6H₂O (t $^{circ}$ ₃ 5O₂ = 4NO↑ 6H₂O (t $^{circ}$ ₃ 4O₂ = 2H₃PO₄ (t $^{circ}$ ₃ 4O₂ = 2H₃PO₄ (t $^{circ}$

SiH4 2O2 = SiO2 2H2O;

4FeS₂ 11O₂ = 2Fe₂O₃ 8 SO₂↑ (t $^{circ}$

Кислород способен окислять оксиды и гидроксиды до соединений с более высокой степенью окисления:

2CO O₂ = 2CO₂ (t $^{circ}$ ₂ O₂ = 2SO₃ (t $^{circ}$ ₂ O₂ = 2SO₃ (t $^{circ}$ ₂O₅);

2NO O2 = 2NO2;

4FeO O₂ = 2Fe₂O₃ (t $^{circ}$

Взаимодействие со сложными органическими веществами. Практически все органические вещества горят, окисляясь кислородом воздуха до углекислого газа и воды:

CH4 2O2 = CO2↑ H2O.

Кроме реакций горения (полное окисление) возможны также реакции неполного или каталитического окисления, в этом случае продуктами реакции могут быть спирты, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и другие вещества:

Окисление углеводов, белков и жиров служит источником энергии в живом организме.