Кислород
Молекула кислорода двухатомна O2. Известно также аллотропическое видоизменение кислорода — озон О3, синего цвета, нестойкий токсичный газ, сильнейший окислитель.
Кислород открыли одновременно и независимо друг от друга два известнейших химика XVIII в.— англичанин Дж. Пристли и швед К. Шееле. Шееле получил кислород раньше, чем Пристли, но результаты опытов Пристли, обнаружившего газ при нагревании красного оксида ртути HgO в 1774 г., стали известны ученым сразу же, а труды Шееле — лишь в 1777 г. Однако Пристли и Шееле, открыв «огненный», или «дефлогистированный», воздух, остались приверженцами флогистонной теории (см. Химия). Оба они, как писал позже Ф. Энгельс в «Диалектике природы», так и не узнали, «что оказалось у них в руках. Элемент, которому суждено было революционизировать химию, пропадал в их руках бесплодно... Собственно открывшим кислород поэтому остается Лавуазье, а не те двое, которые только описали кислород, даже не догадываясь, что они описывают».
В 1777 г. А. Лавуазье объяснил процессы дыхания и горения как взаимодействие веществ с окислителем — кислородом, и надобность в теории флогистона отпала. Название элемента — оксигениум (рождающий кислоты) — дал Лавуазье. Позже выяснилось, что не все кислоты содержат кислород (например, соляная кислота), но менять название элемента не стали.
Кислород оказался самым распространенным на Земле элементом. Если во Вселенной преобладает водород, а в земной атмосфере — азот (кислорода в атмосфере около 21% по объему), то в литосфере — земной коре и верхнем слое мантии — связанный кислород. Он входит в состав большинства горных пород и более чем 1000 минералов. Большинство химических элементов существуют в природе в виде кислородсодержащих соединений. Кислород составляет 47% массы твердой оболочки Земли, еще больше его в гидросфере — водной оболочке нашей планеты — почти 86% по массе.
Кислород — газ без цвета и запаха (Tкип = —182,9° С, Tпл = —218,7° С), элемент химически активный. Он образует соединения со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона. С золотом, платиновыми металлами, галогенами, тяжелыми инертными газами кислород непосредственно не реагирует, их кислородные соединения получают косвенным путем. Реакции соединения с кислородом — реакции окисления — почти всегда сопровождаются выделением тепла, иногда — света.
Свободный кислород на Земле образуется благодаря процессам фотосинтеза.
Кислород необходим для дыхания, окисление кислородом органических веществ пищи — энергетическая основа жизнедеятельности. Этот элемент входит и в состав подавляющего большинства жизненно важных органических и неорганических соединений. Достаточно назвать воду, белки, углеводы, жиры, костную ткань.
Кислород участвует не только в биохимических (физиологических), но и в геохимических процессах. Он способствует миграции элементов, образованию месторождений полезных ископаемых. В природе кислород совершает круговорот, на ход которого в последнее время оказывает неблагоприятное влияние производственная деятельность человека. В наши дни в атмосферу Земли все больше попадает оксида углерода (IV) — СО2. Однако масштабы вмешательства человека по сравнению с планетарными процессами относительно невелики: извержение одного, даже не самого крупного, вулкана выбрасывает в атмосферу больше углекислого газа, чем все тепловые электростанции мира за год. Тем не менее необходимо заботиться о сохранении чистоты атмосферы.
Для практических целей кислород получают из воздуха, где он смешан, но химически не связан с другими газами. В нашей стране, как и в ряде других стран, существует целая отрасль промышленности, занятая производством кислорода. Промышленность, прежде всего металлургия и химия, стала получать газообразный кислород в нужном количестве.
Кислородное дутье намного повысило производительность металлургических печей и помогло улучшить качество выплавляемого металла. Нужен кислород и для производства многих химических продуктов. С окисления кислородом серы (связанной или самородной) начинается производство одного из самых важных химических продуктов — серной кислоты. Правда, в большинстве окислительных процессов, как и в природе, обычно используется «разбавленный» кислород воздуха.
Роль окислителя — главная роль кислорода на нашей планете. Жидкий кислород применяют как окислитель в реактивных двигателях (в жидкость светло-голубого цвета кислород превращается при — 193° С). Окисление (горение) полезных ископаемых — основа нынешней теплоэнергетики.
