Кислород – самый распространенный химический элемент на планете. Массовая доля в земной коре составляет 47,3 %, объёмная доля в атмосфере — 20,95 %, массовая доля в живых организмах — около 65 %. Что это за газ и какими физическими и химическими свойствами обладает кислород?

Кислород: общая информация

Кислород – неметалл, который в обычных условиях не имеет цвета, вкуса и запаха.

Химические свойства кислорода

Рис. 1. Формула кислорода.

Почти во всех соединениях, кроме соединений с фтором и пероксидами, он имеет постоянную валентность II и степень окисления -2. Атом кислорода не имеет возбужденных состояний, так как на втором внешнем уровне нет свободных орбиталей. Как единое вещество кислород существует в виде двух аллотропных модификаций — газов кислорода О2 и озона О3.

при определенных условиях кислород может находится в жидком или твердом состоянии они в отличие от газа имеют цвет: жидкий – светло-голубого цвета, а твердый кислород имеет светло-синий оттенок.

Химические свойства кислорода

Рис. 2. Твердый кислород.

Кислород в промышленности получают сжижением воздуха с последующим отделением азота за счет его испарения (имеется разница в температуре кипения: -183 градуса для жидкого кислорода и -196 градусов для жидкого азота).

Химические свойства взаимодействия кислорода

Кислород – активный неметалл. Кислород способен вступать в реакцию со всеми элементами, кроме неона, гелия и аргона. Обычно реакции этого газа с другими веществами экзотермичны. Процесс окисления, происходящий с одновременным выделением энергии в виде тепла и света, называется горением. Использование органических соединений, особенно алканов, в качестве топлива очень важно, так как при реакции горения со свободными радикалами выделяется большое количество тепла:

CH4 +2O2 = CO2 +2H2O +880 кДж.

Кислород обычно реагирует с неметаллами при нагревании, образуя оксид. Таким образом, реакция с азотом начинается только при температуре выше 1200 градусов или при электрическом разряде:

Н2 + О2 = 2НО.

Кислород также реагирует с металлами:

3Fe + 2O2= Fe3O4 (в результате реакции образуется соединение – оксид железа)

в природе существует еще более сильный окислитель, чем кислород, это – озон. Он способен окислять золото и платину. В естественных условиях озон образуется из кислорода воздуха во время грозовых разрядов, а в лаборатории – пропусканием электрического разряда через кислород: 3О2 = 2О3 – 285 кДж (эндотермическая реакция)

Химические свойства кислорода

Рис. 3. Озон.

Важнейшим соединением кислорода является вода. Около 71% поверхности Земли занято водой. Угловые молекулы воды полярны, каждая образует четыре водородные связи: две в качестве донора протона и две в качестве акцептора протона. Образуются ассоциаты (H2O)x, где x варьируется от 2 до 5. Пары воды содержат димеры (H2O)2, и в конденсированных фазах молекула воды может находиться в тетраэдрическом окружении четырех других молекул, если бы молекулы воды не были ассоциированы, температура кипения была бы не 100 градусов, а около 80 градусов.

Что мы узнали?

Кислород – сильный окислитель и активный неметалл, поэтому изучение начинается в 8 классе. Это бесцветный газ без запаха, но при определенных условиях он может существовать также в жидком и твердом состоянии. Он реагирует с металлами и неметаллами с образованием оксидов, а также реагирует с большинством простых веществ.