§ 13. КИСЛОРОД
краткий пересказ
Кислород — один из важнейших химических элементов и самый распространённый элемент на Земле. Он составляет почти половину массы литосферы, входит в состав воды гидросферы и составляет около 21 % объёма атмосферного воздуха. С участием кислорода протекают два важнейших процесса — горение и дыхание.
Простые вещества кислорода
Кислород проявляет аллотропию, то есть образует несколько простых веществ:
- кислород O₂;
- озон O₃.
Озон играет важную биологическую роль, защищая Землю от ультрафиолетового излучения, а также применяется для обеззараживания питьевой воды.
Кислород — газ без цвета, запаха и вкуса, немного тяжелее воздуха и слабо растворим в воде.
Получение кислорода
В промышленности кислород получают фракционной перегонкой жидкого воздуха в ректификационных колоннах.
В лаборатории кислород получают несколькими способами:
- Разложение перманганата калия при нагревании:
2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ - Разложение пероксида водорода в присутствии катализатора (оксид марганца(IV)):
2H₂O₂ = 2H₂O + O₂↑
Кислород собирают методом вытеснения воздуха, так как он немного тяжелее воздуха. Распознают кислород с помощью тлеющей лучинки, которая в кислороде вспыхивает.
Химические свойства кислорода
- Взаимодействие с металлами (кроме золота и платины):
2Mg + O₂ = 2MgO
3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄ - Взаимодействие с неметаллами:
S + O₂ = SO₂
C + O₂ = CO₂
4P + 5O₂ = 2P₂O₅ - Взаимодействие со сложными веществами (реакции горения):
CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O
Значение и применение кислорода
Кислород необходим:
- для дыхания живых организмов;
- для процессов горения и медленного окисления;
- в металлургии, химической промышленности, медицине;
- при газовой сварке и резке металлов;
- как окислитель топлива в космонавтике;
- в аппаратах изолированного дыхания.
В организме человека кислород участвует в окислении питательных веществ, при котором выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности.
Круговорот кислорода в природе
Основным источником кислорода в атмосфере является фотосинтез, протекающий в растениях и водных микроорганизмах:
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂↑
Около 80 % кислорода в атмосферу поступает благодаря деятельности организмов водоёмов. Кислород постоянно участвует в круговороте веществ на Земле.