Кислород

Кислород в природеКислород — самый распространенный элемент на Земле, 46% от массы земной коры приходится на долю атомов кислорода. Нaзвание элементу было дано  А.Л. Лавуазье в VIII веке и связано с тем, что, по мнению этого французского ученого, все кислоты обязательно в своем составе содержат кислород.

Кислород образует две аллотропные модификации: кислород O2 и озон O3.

Кислород O2 — бесцветный газ, без цвета и запаха. Плохо растворяется в воде.

Озон O3 — бесцветный газ с характерным запахом, растворяется в воде лучше, чем кислород. Озон — токсичное вещество. Его получают из кислорода пропусканием тлеющего электрического разряда через кислород:

3O2 = 2O3

Озон — нестабильное вещество и самопроизвольно превращается в кислород:

2O3 = 3O2

O3 проявляет в реакциях сильные окислительные свойства, выраженные ярче, чем у кислорода.

Химические свойства кислорода

Кислород — окислитель во всех реакциях (по отношению к металлам, неметаллам и сложным веществам).

Кислород окисляет многие неметаллы при предварительном нагревании с образованием оксидов:

O2 + C = CO2

O2 + S = SO2

4P + 5O2 = 2P2O5

2H2 + O2 = 2H2O

Взаимодействие с азотом протекает только при 2000°С:

O2 + N2 2NO – Q

При нагревании кислород окисляет многие металлы:

2Mg + O2 = 2MgO

2Cu + O2 = 2CuO

3Fe + 2O2 = Fe3O4 (Fe2O3·FeO)

С активными металлами реакция идет уже при комнатной температуре, например:

4Li + O2 = 2Li2O

4Al + 3O2 = 2Al2O3

При нагревании натрия в сухом кислороде образуется пероксид натрия:

2Na + O2 = Na2O2

Пероксиды могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства, в зависимости от окислительной активности партнера по химической реакции. Например, при взаимодействии с перманганатом калия пероксид водорода — восстановитель:

5H2O2 + 2KMnO4 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5O2?

В реакции с иодидом калия — окислитель:

2KI + H2O2 = I2? + 2KOH

Сложные вещества реагируют с кислородом с образованием оксидов:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

2CuS + 3O2 = 2CuO + 2SO2

Некоторые низшие оксиды также могут окисляться кислородом:

2CO + O2 = 2CO2

2NO + O2 = 2NO2

Получение кислорода

В промышленности кислород получают низкотемпературной ректификацией (перегонкой) жидкого воздуха. Температура кипения жидкого азота ниже (–196°С), чем кислорода (–183°С), поэтому при медленном нагревании жидкого воздуха сначала испаряется азот, а кислород остается жидким.

В лаборатории кислород получают при разложении различных кислородсодержащих соединений (KMnO4, H2O2, KClO3 и др.), например:

2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2?

Обнаруживают выделяющийся кислород с помощью тлеющей лучинки, которая вспыхивает. Вспыхивание тлеющей лучинки — качественная реакция на молекулярный кислород.

Кислород также можно получить электролизом водных растворов щелочей или кислот (солей), анионы которых не окисляются на аноде в присутствии воды, например, H2SO4 (Na2SO4);