Кислород

(нем. Sauerstoff, франц. oxygène, англ. oxygen) — нормальная и весьма важная составная часть воздуха, в обычных условиях температуры и давления бесцветный газ, без вкуса и запаха (история открытия К. — см. Воздух). В виде соединений К. распространен на земной поверхности так, как никакой другой элемент. Он составляет⁸/₉весовых частей воды, которая, в свою очередь, занимает почти³/₄земной поверхности. Большинство горных пород и земель состоит из соединений К., причем содержание его в некоторых из них доходит до 53% (песок, кварц), вообще же можно считать содержание в них К. до¹/₃их веса. Организмы также богаты им: так, растения, помимо К. воды, содержат его до 40% в виде других соединений, а животные до 20% своего веса. Несмотря на громадное распространение на земной поверхности, несмотря на большое сродство ко всем телам (К. соединяется прямо или косвенно со всеми элементами, за исключением фтора, с которым неизвестно соединений), К. остался еще в свободном состоянии и в смеси с азотом образовал атмосферный воздух. В воздухе он содержится в количестве около¹/₄по весу или около¹/₅по объему и весит примерно около 122x10¹⁵пудов, но это число, несмотря на свою чудовищность, ничтожно с тем количеством его, которое содержится в земной коре, хотя (по Менделееву) внутри земли содержание К. меньше, чем на поверхности. Что касается до внеземного распространения К., то его еще не найдено; по новейшим спектроскопическим исследованиям Янсена, произведенным на вершине Монблана, на Солнце его не оказалось, следовательно, на Солнце он не находится в известной для нас форме, дающей определенный ряд спектральных линий. Нахождение кислорода на других планетах — см. Воздух. Роль кислорода в экономии природы также громадна, как и его распространение. Без него немыслимы такие процессы огромной важности, как дыхание, горение и гниение (см.). Первым из этих процессов обуславливается жизнь со всеми ее проявлениями, второй дает нам тепло, а вместе с тем энергию, необходимую для всякой механической работы; гниение же в связи с брожением доканчивает дело смерти, разрушая отжившие тела и превращая их главным образом в углекислоту и воду, которые снова идут на дело жизни. Помимо этих процессов, есть еще много других, которые обусловлены К. и известны под общим именем окисления. По своим физическим свойствам К., как сказано, является бесцветным газом без запаха и вкуса. Плотность его относительно воздуха и вес литра — см. Воздух; абсолютный коэффициент преломления при 0° и 760 мм давления — 1,000271, относительный (к воздуху=1 при 0°) — 0,9245 (Маскар), т. е. меньше воздуха. Спектр поглощения К. — см. Воздух. Теплоемкость при постоянном давлении 0,2175, а при постоянном объеме 0,1550. К. плохой проводник тепла и электричества, но способен намагничиваться более, чем все другие газы, за исключением озона. Если магнитную силу железа обозначить через 1000000, то, по Беккерелю, для К. она выразится числом 377, а для воздуха — 88. При электролизе соединений К. он в виде газа всегда выделяется на положительном полюсе. Несмотря на многие попытки — К. долгое время не могли превратить в жидкость. Фарадею не удалось его сгустить при давлении 40 атмосфер и при температуре -110°. Попытки Андрюса и Наттерера также не увенчались успехом, хотя последний доводил давление до 1350 атм. Неудача происходила от того, что во всех этих опытах не достигалась критическая температура (см.) кислорода, т. е. та температура, выше которой газ никаким давлением не переводится в жидкое состояние. В 1877 году Кальете в Париже и Пикте в Женеве удалось, наконец, получить К. в жидком виде, но не удалось эту жидкость уединить, чего позднее достигли Вроблевский, Ольшевский, Дьюар и др., употребляя жидкий этилен и азот, причем температура доходит до -200°, поэтому не требуется больших давлений (см. Газы сжиженные).

Сжиженный К. представляет прозрачную, легкоподвижную жидкость синего цвета (Ольшевский). Критическая температура К., по Вроблевскому, лежит при -119°, а критическое давление при 50 атмосферах. В критическом состоянии плотность К., по Дьюару, 0,65 (вода=1), но он, как и другие тела в этом состоянии, сильно меняет свою плотность при перемене давления и температуры, поэтому при больших давлениях многие исследователи дают ему большую плотность, до 1,1. По Ольшевскому, например, при -129,57°, плотность 0,755, при -137,5°, плотность 0,854, при -139,3°, плотность 0,878 и при -181,4°, т. е. около температуры кипения жидкого К. под обыкновенным давлением, плотность 1,124. К. очень мало растворим в воде, но все же больше, чем азот. По Бунзену и Кариусу, объемные коэффициенты растворимости К. в воде следующие: при 0° — 0,04114, при 4° — 0,03717, При 10° — 0,03250, при 15° — 0,02989 и при 20° — 0,02838, тогда как в спирте при этих температурах коэффициент 0,28397 не изменяется, стало быть, растворимость К. в спирте почти в 10 раз больше, чем в воде. По Бунзену, воздух, растворенный в воде при температурах 1°, 15° и 23°, всегда содержит 35 частей К. и 65 частей азота, причем коэффициенты растворимости К. и азота с температурой изменяются одинаково, относясь друг к другу, как 2,023:1 [По Винклеру, вода поглощает из воздуха при 0° — 35,1% К., при 1° — 34,8%, при 20° — 34,3% и при 25° — 33,7%.]. Давно известен тот факт, что чистое расплавленное серебро в момент отвердевания с шумом выделяет газ, так что металл частью разбрызгивается и поверхность его становится шероховатой. Примесь меди, а также золота препятствует явлению. По Люка, это явление происходит от растворения К. в серебре, которое может поглотить его до 22 объемов. При охлаждении часть растворенного К. остается и выделяется только в пустоте при нагревании до 500° (Дюма). Сплавленная платина также растворяет К., который выделяется при охлаждении (С. Клер де Вилль). По Леблану, килограмм сплавленного глёта может поглотить около 50 куб. см К., который выделяется при охлаждении массы. Атомный вес К. по отношению к водороду до сих пор не установлен точно, благодаря многим трудностям, которые встречаются при его определении (см. Вес атомов). Более вероятное число — 15,92, если H=1, но в большинстве случаев употребляют более простое — 16.

Химические свойства К. Химический знак К. выражается буквой O, от его латинского названия oxygenium (от греческих όζύς — кислый и γεννάω — произвожу, рождаю). К. в своих соединениях двухатомен, и как на типичный пример такого соединения можно указать на соединение его с водородом, которое дает воду — Н₂О. Он, как сказано, соединяется со всеми элементами, за исключением фтора, и с множеством сложных тел. Соединение К. с элементами зовутся вообще окислами или окисями (см.); они делятся на 8 форм и служат для характеристики групп в периодической системе элементов (см.). Соединение тела с К. может совершаться быстро, с большим отделением тепла и света, как горение, или медленно, без заметного отделения тепла, как окисление. Большинство тел легко соединяется с К. и выделяет много тепла при своем соединении (тепло, выделяемое при окислении определенным количеством тела, есть величина постоянная для этого тела); только немногие тела, химически сходные с К., трудно соединяются с ним и выделяют мало тепла или даже поглощают его. Так, например, К. соединяется с галоидами и азотом. Для тел, легко соединяющихся с ним, обыкновенно мало одного прикосновения, но требуется еще какой-нибудь посторонний агент, как тепло, свет, электричество, сжатие или разряжение, соприкосновение с платиной и некоторыми другими телами, раздробление вещества и проч., причем соединение в чистом К. идет легче и с большей интенсивностью, чем в воздухе, где К. сильно разбавлен малодеятельным азотом.

Большинство тел не соединяется или соединяется очень медленно с К. при обыкновенной температуре. Способность окисляться с понижением температуры вообще падает и при очень низких температурах прекращается (Пикте). Сравнительно немногие тела способны окисляться при обыкновенной температуре, как, например фосфор, многие сернистые металлы, белое индиго, пирогалловокислые щелочи и т. п., сюда же относится гниение и тление органических веществ, ржавление металлов и т. д. При нагревании, напротив, множество тел легко и скоро соединяется с К.: железо медленно окисляется при обыкновенной температуре (ржавеет) на воздухе, а накаленное горит в чистом К.; почти все накаленные органические тела горят на воздухе и даже алмаз сгорает при накаливании в чистом К. Температура, которая необходима для того, чтобы началось соединение с К., не только различна у различных тел, но и у одного и того же тела, смотря по тому, как пойдет соединение — медленно или быстро; фосфор, например, медленно соединяется с К. уже ниже 10°, быстро же при 60°. Под влиянием света производится окисление многих органических веществ (действуют при этом главным образом лучи наиболее преломляющиеся): беление красящих веществ, зеленение гваяковой смолы и т. д. Желатина с хромпиком окисляется на свету и становится нерастворимой в теплой воде (Потвен), что и применяется в фотографии, для фотогравюры, фотолитографии и т. д. Некоторые неорганические тела (мышьяк) окисляются на свету сильнее, чем в темноте. Электричество способствует окислению, вероятно, вследствие образования тепла или озона. Сжатие также иногда способствует соединению с К.; так, дерево под обыкновенным давлением загорается в К. при 350°, а под давлением 2,6 атм. при 252° (Тенар). Франкланд наблюдал вспышку при медленном закачивании К. в аппарат Наттерера, когда газ сжат примерно на¹/₂₅, причем железо аппарата отчасти окисляется. Вспышка тут происходила от окисления смазочного масла. Фосфор, напротив, соединяется с чистым К. и К. воздуха при температурах тем более низких, чем меньше давление, что вероятно обуславливается более легким образованием паров. Если смесь К. и горючего газа находится в соприкосновении с платиной и некоторыми другими твердыми телами, то происходит соединение при более низкой температуре, чем без твердого тела, причем его температура от начавшейся реакции повышается и окисление не только поддерживается, но ускоряется и даже может иногда перейти в горение. Уже Дэви нашел, что происходит соединение, если смесь К. или воздуха, с одной стороны, и водорода, окиси углерода, маслородного газа, циана, спирта, эфира или терпентина — с другой, привести в соприкосновение с тонкой листовой платиной или тонкой платиновой проволокой, нагретых не до накаливания, причем платина от выделяющегося тепла сильно накаливается и может произойти горение. Эрдман указал, что платиновая проволока должна быть нагрета до 50-51°, чтобы началось соединение К. с водородом. Нагретая до красного каления тонкая платиновая проволока остается накаленной в светильном газе, вследствие начавшегося окисления; такая же проволока окисляет пары древесного спирта в муравьиный альдегид и т. д. Губчатая платина и платиновая чернь производят окисление многих тел, даже на холоде, — так, губчатая платина при обыкновенной температуре, а платиновая чернь даже при -20° производит соединение К. с водородом (см. Контактные явления).

Многие тела не соединяются прямо при накаливании с К., но соединение происходит, если присутствует другое тело, которое соединяется с К. Так азот один не соединяется с ним при накаливании, но при сожжении 1 части азота с 14 частями водорода получается азотная кислота. Увеличение поверхности окисляющегося тела также способствует соединению. Железо в сплошном виде не изменяется в сухом воздухе, а во влажном ржавеет, но если взять его в мелком порошке, как оно получается после прокаливания берлинской лазури или при восстановлении водородом кислородных его соединений, то такое железо уже само собой загорается на воздухе без предварительного нагревания (образует пирофор). Фосфор, выпаренный из раствора в сероуглероде, почти моментально загорается на воздухе; то же происходит и с сернистыми щелочами, восстановленными из сернокислых солей избытком угля при возможно низкой температуре. В этих случаях, помимо увеличения поверхности окисления, может быть, играет также роль сгущение К. в порах раздробленного тела. Есть много простых тел, которые ни при каких условиях прямо не соединяются с К., но которые можно соединить с ним косвенными путями, таковы, например, платина, золото, иридий, хлор и т. п. В этом случае данное тело соединяют с другим и с помощью двойного разложения замещают его К. или пользуются телом, легко выделяющим К., который тогда действует в момент выделения (in statu nascendi). Окисление также очень облегчается, если окисляемое тело находится в состояния выделения. Часто те вещества, которые прямо не соединяются с К., но образуют соединения с ним косвенным путем, легко выделяют присоединенный К. при нагревании и могут служить для получения К., а также для окисления других тел, и таким образом сами служат для непрямых окислений; таковы, например, соединения хлора, азота, платины и др. Такие вещества, богатые К. и служащие для окисления других тел, зовутся окислителями.

При анализе газовой смеси К. обыкновенно поглощается раствором пирогалловой кислоты С₆Н₃(ОН)₃в едком кали, после того как газовая смесь была обработана KHO (см. Газовый анализ), часто пользуются также палочками фосфора. Отлично поглощает К., кроме того, уксуснокислая закись хрома Cr(C₂H₃O₂)₂, причем при поглощении К. синий раствор делается зеленым (качественный признак). Если К. находится в соединении с металлом, то его удаляют или просто нагреванием, или нагреванием в струе сухого хлора, причем образуется хлористый металл, а К. выделяется в свободном виде. Такие окиси, как окись алюминия и окись хрома, которые сопротивляются действию хлора, смешивают с углем и обрабатывают хлором. В этом случае К. выделяется в виде CO и CO₂. Многие окиси можно восстановить до металла нагреванием в струе восстанавливающего газа, причем, употребляя водород, получают воду, а употребляя окись углерода — углекислоту; первая поглощается взвешенной хлоркальциевой трубкой, вторая — с помощью калиаппарата. При анализе кислородных органических соединений К. обыкновенно определяется из разности между весом вещества и суммой веса входящих в него C, H, N и др.

Получение К. Было предложено очень много способов для получения свободного К. Все эти способы могут быть разделены на такие, посредством которых стремятся достигнуть цели, пользуясь химическими свойствами К., и на такие, которые основаны на его физических свойствах. Первые могут быть разделены на три группы. 1) Способы, основанные на разложении соединений К. с металлами, которые удерживают К. при обыкновенной температуре и теряют его при накаливании. Так относятся окислы благородных металлов. Примером подобного разложения может служить разложение красной окиси ртути, которая при накаливании выше 230° (Мюллер) разлагается на составные части: HgO=Hg+О, причем ртуть конденсируется в холодных частях прибора, а К. (в количестве 7,4% по весу взятой окиси) собирается в сосуде над водой. Эта реакция имеет только исторический интерес (см. Воздух); она обратима и могла бы служить для получения К. из воздуха. 2) Высшие степени окисления некоторых металлов, так называемые перекиси, очень удобны для получения свободного К. простым накаливанием, а также при действии многих кислот. Так, например, перекись марганца MnO₂, встречающаяся иногда в природе в больших количествах и известная в технике под именем марганца или черного марганца (Braunstein — по-немецки), при сильном накаливании отдает¹/₃своего К. (12,2% веса перекиси), оставляя красную окись марганца: 3MnO₂=Mn₃О₄+O₂. Реакция ведется в железных или глиняных сосудах, потому что стекло размягчается при этом. Для получения литра К. необходимо 11,67 грамм перекиси. Природная перекись, помимо MnO₂(пиролюзита), часто содержит изменчивые количества других окислов марганца, которые также переходят в красную окись марганца, но дают соответственно меньше К., чем пиролюзит; так, например, браунит Mn₂О₃выделяет только¹/₂своего К. (3,4% веса браунита): 3Mn₂О₃=2Mn₃О₄+O и т. п. Кроме окислов марганца, в перекиси всегда содержатся еще и другие примеси, не дающие К., как кварц, тяжелый шпат, углекислые кальций и барий и т. п., поэтому выход К. гораздо ниже теоретического, и он получается всегда с примесью углекислоты и др. газов, которые нужно удалять промыванием щелочью, но и после этого остается некоторая примесь азота. Если порошкообразную перекись марганца постепенно нагревать с крепкой серной кислотой, то, как показал Шееле, выделяется половина К., содержащегося в перекиси: MnO₂+H₂SO₄=MnSO₄+H₂O+О. Очистка тут также необходима, как и при получении прямо из перекиси. По патенту Горнбостеля, реакция между MnO₂и H₂SO₄наступает без нагревания, если в смесь пропускать ток воздуха под давлением; тогда воздух, выходящий из аппарата, сильно обогащается К. и может быть с выгодой употреблен на нагревание. Так как при получении К. в малых количествах из MnO₂и H₂SO₄стеклянный сосуд лопается от отвердевания MnSO₄, то для избежания этого Винклер предложил сплавлять перекись с кислой серно-натровой солью.

Другие перекиси относятся так же, как перекись марганца, и также служат для получения К.; по Робинсу (Robins), 2 частицы перекиси бария и 1 часть двухромокислого калия дают со слабой серной кислотой при обыкновенной температуре правильный ток К. По Бетгеру, смесь равных частей перекисей свинца и бария с разбавленной серной кислотой выделяет при обыкновенной температуре К. Касснер рекомендует для той же цели смесь перекиси бария с железо— или железисто-синеродистым калием:

K₆Fe₂Cy₁₂+ 2BaO₂+ H₂O = Ва₂FeCy₆+ K₄FeCy₆+ 2KHO + 3О.

Перекись водорода — Н₂О₂при нагревании и под влиянием весьма многих реагентов выделяет кислород. К 3-й группе соединений, служащих для получения К., относятся кислоты и соли, богатые К. Они, как и перекиси, выделяют К. прямо при нагревании или при нагревании в смеси с другими телами. При пропускании тонкой струи серной кислоты на платиновую чашку, находящуюся в сильно накаленной глиняной реторте, наполненной индифферентным веществом, происходит разложение серной кислоты по уравнению H₂SO₄=H₂O+SO₂+O. Пропуская смесь газов через холодильник, сгущают воду, а пропуская через раствор щелочи — освобождают К. от SO₂. 2¹/₂кило серной кислоты дают 250 литров К. Для технических целей этот способ недостаточно дешев. В качестве исторического примера получения К. можно указать на получение его Пристлеем в 1772 г. и потом Шееле нагреванием селитры. Теперь в лабораториях обыкновенно получают К. нагреванием бертолетовой соли — KClO₃(хлорновато-калиевая соль), потому что соль эту очень легко иметь в чистом виде, кислорода получается много и нагревание невелико, что позволяет вести разложение в стеклянном сосуде. В технике этот прием неупотребителен из-за высокой цены соли. Соль эта при нагревании плавится и тотчас начинает выделять К., но через некоторое время выделение прекращается, соль твердеет, несмотря на непрерывное нагревание, и только при более сильном нагревании снова начинается плавление и выделение К. Это явление происходит от неполного разложения соли по уравнению: KClO₃=KCl+О₃, но часть освободившегося К. образует с KClO₃хлорно-калиевую соль KClO₄, которая уже и разлагается далее при более высокой температуре. В начале опыта нагревание должно быть медленное, иначе может произойти взрыв, особенно если соль содержит уголь или органические вещества. Если разложение соли довести до конца, то 1 кило ее дает 271 литр К. Так как при разложении сплавленная соль вспучивается, пузырится, а потом, при переходе в KClO₄, отвердевает, то поэтому нагревание, а вместе с тем и выделение К., бывает неравномерное и сосуд зачастую лопается; чтобы избегнуть этого, рекомендуется подмешивать к сплавленной и растертой соли в количестве около¹/₄различные вещества, которые не плавятся, хорошо проводят теплоту и не дают прочных высших соединений с К., как окись железа, окись или перекись марганца, окись меди и т. п., причем температура разложения соли понижается (чистая соль разлагается около 360°, а в смеси пополам с окисью железа — при 110-120°, с перекисью марганца — при 200-205°) и выделение К. идет правильнее. Эти примеси не выделяют своего К., но образуют высшие степени окисления, которые тут же разлагаются. Только совершенно чистая соль дает чистый К., нечистая же и в смеси с окислами обыкновенно дает К. с примесью хлора, поэтому газ промывается для очищения щелочью. Реакция эта необратимая и экзотермическая. При нагревании хромпика в порошке (3 части) с крепкой серной кислотой (4 части) получается К. по уравнению:

K₂Cr₂O₇+ 4H₂SO₄= K₂SO₄+ Cr₂(SO₄)₃+ 4H₂О + О₃(16% К. по весу хромпика).

Безводный цинковый купорос при накаливании также разлагается с выделением К.: ZnSO₄=ZnO+SO₂+O. Девиль и Добре получили из 100 кило купороса 6,8 куб. метров К., 51 кило ZnO и 22 кило SO₂. Хлорная известь при нагревании разлагается по уравнению: CaCl₂O₂=CaCl₂+O₂. Один кило хлорной извести дает 40-50 литров К. обыкновенно с примесью хлора, который удаляется или щелочью, или хлорной известью с прибавкой едкой, или пропусканием газа над известью при слабом нагревании. Разложение идет гораздо легче, если взять раствор хлорной извести (также жавелевую воду или раствор хлорноватисто-натровой соли с поваренной солью) с примесью небольшого количества (¹/₂% и меньше) окиси кобальта или азотнокислой соли, причем окись кобальта тотчас образуется. По окончании реакции окись кобальта остается без перемены, но весьма возможно, что она окисляется дальше; высшая степень окисления отдает свой К. оставляя окись кобальта, которая снова окисляется, и т. д. Для того чтобы избежать вспенивания во время выделения К., сверху наливают минерального масла. Как окись кобальта действуют (несколько слабее) окиси никеля и меди.

Для получения больших количеств К. техники с давних пор стремятся брать в качестве исходного материала атмосферный воздух, где находится неисчерпаемый запас К. в свободном состоянии в смеси с азотом. К сожалению, неизвестно, чтобы какое-нибудь тело легко соединялось с азотом и чтобы при этом другая часть смеси — кислород — оставалась неизменной. Чтобы достичь разделения, стараются пользоваться способностью К. соединяться со многими телами при низшей температуре и выделяться при высшей. Буссенго, например, предложил переводить окись бария при темно-красном калении в токе воздуха в перекись бария, которая при более сильном нагревании отдает К. и оставляет исходную окись бария. По-видимому, этот способ очень прост, но на практике оказалось, что после 10-12 операций окись бария совершенно теряет способность превращаться в перекись. Гондоло старался устранить этот недостаток прибавкой к окиси бария извести, магнезии и небольшого количества марганцовокислого кали, очищая воздух от углекислоты щелочью. В таком виде операцию можно повторить 130 раз. Недавно этот способ очень усовершенствован братьями Горин, особенно в отношении аппаратов. Они прежде всего готовят по возможности чистую окись бария; для этой цели сухой азотнокислый барий нагревают мало-помалу в открытых тиглях до 1000-1500°, пока содержимое тиглей не сделается твердым и пористым, тогда тигли закрывают и нагревают в продолжение 4 часов до белого каления, потом переносят их в герметически закрытое пространство и тут охлаждают без доступа воздуха. Таким образом приготовленной окисью бария наполняют железные реторты, помещенные в общей печи. Воздух вдувается под давлением и предварительно очищается от углекислоты и воды пропусканием над едкой известью и натром. Азот, оставшийся после реакции не поглощенным, выкачивается насосом. Когда окись бария при 500-600° перейдет в перекись, выделяют при 800° К. и выкачивают его с помощью насоса. Если диссоциацию перекиси вести при сильном разряжении, то температуру можно держать одну и ту же, причем, правда, добыча К. уменьшается, но зато можно в то же время увеличить число операций. В таком виде способ применен Эльканом в Берлине. Реторты расположены в печи вертикально, где они непрерывно нагреваются до температуры, необходимой для разложения, а понижение ее, необходимое для образования перекиси, достигается пропусканием избытка холодного воздуха через нагретую массу. Необходимый воздух, пройдя два маленьких сборника с едкой известью и башенку с едким натром, сжимается и пропускается в реторты. Насос автоматически, примерно через каждые 5 минут, прекращает ток воздуха и потом разряжает. Сперва собирается К. смешанный с воздухом, пока, примерно через 1¹/₂минуты, не произойдет перемена тока воздуха, после чего собирается чистый К. и переводится в газовый приемник; потом через 3 минуты опять начинается нагнетание воздуха. К. сжимается под давлением 100 атмосфер в стальных цилиндрах без швов, в которых и поступает в продажу. Для смазки насоса обыкновенные смазочные средства не годятся, для этого употребляют только воду, которая вместе с тем и охлаждает аппарат. Для получения К. из воздуха может служить также полухлористая медь CuCl. Если эту соль нагревать в струе пара и воздуха при 150-200°, то она переходит в хлорокись меди Cu₂Cl₂O, которая при нагревании до 400° отдает весь свой К. и оставляет снова исходную полухлористую медь. Малле получал таким образом К. в Париже и Кёльне в 1872 г. Полухлористая медь смешивается на¹/₃с песком и нагревается в ретортах, выложенных глиной. 100 кило полухлористой меди дают 3-3¹/₂кубических метра К. Реторты сильно портятся от медной соли.

Если накаливать марганцово-натровую соль, то она отдает¹/₄своего К. и переходит главным образом в перекись марганца и марганцовистокислый натрий. При нагревании в парах воды этой последней соли Na₂MnO₄до 450° соль разлагается до перекиси марганца и едкого натра: Na₂MnO₄+H₂O=MnO₂+2NaHO+О. Если остаток от реакции нагревать в токе воздуха, то наступает обратная реакция: MnO₂+2NaHO+О=Na₂MnO₄+H₂O и т. д. На этом основан способ Тиссье де Мотая, который многократно был применен для получения К. в больших количествах Примерно равные веса природной перекиси и едкого натра смешиваются для пористости и для избежания плавления с¹/₅частью окиси меди. Смесь нагревается до 450° в горизонтальных чугунных ретортах емкостью в 300-400 кило, эллиптического сечения, с решеткой, делящей их на две неравные части. В реторты вдувается воздух под давлением, тщательно очищенный от углекислоты едкой известью и нагретый примерно до 300°, с таким расчетом, чтобы на 1 объем К. приходились 10 объемов воздуха. Через 5 минут прекращают доступ воздуха и пускают водяной пар под давлением²/₃атмосферы. Выделяющийся газ входит в конденсатор, где пар сгущается дождем холодной воды, а К. собирается в приемник. Ток воздуха и пара чередуется через каждые 5 минут, пока (примерно через 6 часов) не начнется заметное уменьшение выделения К. и не потребуется более продолжительной регенерации в течение примерно одного часа. Расход топлива при этом способе довольно велик. По Касснеру, свинцовые соли щелочных земель могут служить для получения К. из воздуха. Соли получаются нагреванием щелочных земель или их углекислых солей с окисью свинца в токе воздуха. Таким образом получается буро-красная известковая соль Са₂PbO₄, черная баритовая и бурая стронциевая (присутствие углекислоты в воздухе не вредит, но избегают даже следов сернистого газа). Из полученной таким образом пористой массы в ретортах или пламенной печи можно добыть К. следующим образом: нагревание прекращают, масса от этого несколько охлаждается, и пускают струю чистой углекислоты, причем наступает быстрое выделение К. с отделением тепла и образование окиси свинца, а также углекислой соли щелочноземельного металла: Са₂PbO₄+2СО₂=2CaCO₃+PbO+О. При благоприятной температуре можно получать К. почти совсем свободный от углекислоты. Остающаяся масса регенерируется в свинцовую соль кальция пропусканием при ярко-красном калении водяного пара и воздуха, освобождающаяся при этом углекислота снова служит для получения К. Если свинцовую соль кальция вдуванием воздуха охладить до 100° и слабо смочить струёй пара, то при введении влажного топочного газа соль можно легко разложить на перекись свинца и углекислый кальций: Са₂PbO₄+2СО₂=PbO₂+2СаСО₃. Для нагревания этой массы требуется только слабо-красное каление, когда с перегретым паром выделяется чистый К. из PbO₂. Остающаяся масса снова перерабатывается в свинцовую соль.

Теперь перейдем к описанию способов получения К., основанных на его физических свойствах. Азот и К., различно растворимы в воде; 1 объем воды при 0° и 760 мм растворяют 0,02035 объема азота и 0,04114 объема К. Так как газы из смеси растворяются пропорционально их парциальному давлению (см.), а воздух содержит 79 объемов азота и 21 объем К., то воздух, поглощенный одним объемом воды, состоит из 0,79x0,020=0,0158 объема азота и 0,210x0,041=0,00861 объема К. Если этот воздух извлечь из раствора и снова растворить в воде, то он будет состоять из 47,5% (объемных) К. и 52,5% азота. После трех таких операций состав воздуха будет 62,5% К. и 37,5% азота; после 4 операций — 75% кислорода и 25% азота и после 8 операций остается только 2,7% азота. Этот способ применен в большом виде Малле (Mallei). Аппарат состоит из ряда свинцовых сосудов, не совсем наполненных водой и соединенных друг с другом насосом. Воздух сжимается в первом сосуде под давлением 5 атмосфер. Затем производят разряжение и выделяющиеся газы сжимают во втором сосуде и т. д. При работе с 4 сосудами операция продолжается 5 минут и дает газ с содержанием 75% К. Способ этот неудобен тем, что требует много воды и движущей силы. По патенту Helouis, при этом способе выгодно брать для поглощения газов 20%-й раствор глицерина в воде. Посредством аппарата, употребленного изобретателем, уже после 3-х операций можно получить газ с содержанием 75% К.

Грем нашел, что К. воздуха проникает через каучуковую пластинку в 2¹/₂раза скорее азота (см. Воздух). Основываясь на опытах Грема, Маржис устроил прибор для обогащения воздуха кислородом (см. фиг.).

Обогащение воздуха кислородом при помощи проникновения через каучук.

Шелковые мешки пропитываются раствором каучука в каком-нибудь растворителе. Один из таких мешков a, покрытый каучуковой пленкой и подпертый железными распорками, вставлен в железный цилиндр b, через дырчатое дно и крышку которого входит воздух. Мешок трубкой d соединяется с паровым инжектором f. Лишь только инжектор начинает действовать, воздух просасывается через каучуковый мешок и в f смешивается с паром, который сгущается в холодильнике h, а воздух, обогащенный К., по трубке k входит во второй диализатор, такой же, как первый, только цилиндр l имеет вместо дырчатого сплошные дно и крышку с двумя отверстиями для впуска и выпуска воздуха. Трубка o служит для отвода недиализированного богатого азотом воздуха в водяной бак p, где, изменяя уровень воды, можно регулировать давление в цилиндре l. Воздух, прошедший через мешок m, поступает в место паровой инжекции f', отсюда в диализатор h' и т. д., как раньше. Газ, выходящий из 4-го диализатора, содержит 95% К., из 3-го — 80%, из 2-го — 60% и из 1-го — 41,6% К. Монтаньон и Делер предложили воспользоваться поглощающей способностью древесного угля для получения К. из воздуха. 100 объемов свежеприготовленного древесного угля поглощают 925 объемов К. и только 705 объемов азота. Если уголь смочить водой, то выделяется 350 объемов К. и 650 объемов азота, так что в угле еще остается 575 объемов К. и 55 объемов азота. Если этот воздух извлечь насосом и опыт повторить с новым количеством угля, то можно получить довольно чистый К.

Вышепоименованные способы не дают достаточно дешевого К., поэтому употребление его в чистом виде ограничено. Им пользуются главным образом там, где требуется высокая температура, как, например, в смеси с водородом для плавления платины, для получения друммондова света и т. п. Thorne рекомендует К. для беления бумажных тканей и для очищения светильного газа, пользуются им также для старения спиртных напитков. К. пользуются для поддержания дыхания в закрытых рабочих помещениях, где нельзя почему-либо возобновлять воздух. Левенталь изобрел аппарат для пожарных, в котором К. для дыхания содержится в древесном угле. При поднятиях на высокие горы и при высоких полетах на воздушном шаре сжатый К. рекомендуется также для поддержания дыхания. В медицине К. употребляется при многих болезнях, как астма, сахарное мочеизнурение, и как средство против отравления хлороформом.

Ф. Ворожейкин. Δ.

(латинское Oxygenium)

О, химический элемент VI группы периодической системы Менделеева; атомный номер 8, атомная масса 15,9994. При нормальных условиях К. — газ без цвета, запаха и вкуса. Трудно назвать другой элемент, который играл бы на нашей планете такую важную роль, как К.

Историческая справка. Процессы горения и дыхания издавна привлекали внимание учёных. Первые указания на то, что не весь воздух, а лишь «активная» его часть поддерживает горение, обнаружены в китайских рукописях 8 в. Много позже Леонардо да Винчи (1452—1519) рассматривал воздух как смесь двух газов, лишь один из которых расходуется при горении и дыхании. Окончательное открытие двух главных составных частей воздуха — Азота и К., сделавшее эпоху в науке, произошло только в конце 18 в. (см. Химия, Исторический очерк). К. получили почти одновременно К. Шееле (1769—70) путём прокаливания селитр (KNO₃, NaNO₃), двуокиси марганца MnO₂ и других веществ и Дж. Пристли (1774) при нагревании сурика Pb₃O₄ и окиси ртути HgO. В 1772 Д. Резерфорд открыл азот. В 1775 А. Лавуазье, произведя количественный анализ воздуха, нашёл, что он «состоит из двух (газов) различного и, так сказать, противоположного характера», т. е. из К. и азота. На основе широких экспериментальных исследований Лавуазье правильно объяснил горение и дыхание как процессы взаимодействия веществ с К. Поскольку К. входит в состав кислот, Лавуазье назвал его oxygene, т. е. «образующий кислоты» (от греческого oxýs — кислый и gennáo — рождаю; отсюда и русское название «кислород»).

Распространение в природе. К. — самый распространённый химический элемент на Земле. Связанный К. составляет около ⁶/₇ массы водной оболочки Земли — гидросферы (85,82% по массе), почти половину литосферы (47% по массе), и только в атмосфере, где К. находится в свободном состоянии, он занимает второе место (23,15% по массе) после азота.

К. стоит на первом месте и по числу образуемых им минералов (1364); среди минералов, содержащих К., преобладают силикаты (полевые шпаты, слюды и др.), кварц, окислы железа, карбонаты и сульфаты. В живых организмах в среднем около 70% К.; он входит в состав большинства важнейших органических соединений (белков, жиров, углеводов и т.д.) и в состав неорганических соединений скелета. Исключительно велика роль свободного К. в биохимических и физиологических процессах, особенно в дыхании (См. Дыхание). За исключением некоторых микроорганизмов-анаэробов, все животные и растения получают необходимую для жизнедеятельности энергию за счёт окисления биологического (См. Окисление биологическое) различных веществ с помощью К.

Вся масса свободного К. Земли возникла и сохраняется благодаря жизнедеятельности зелёных растений суши и Мирового океана, выделяющих К. в процессе Фотосинтеза. На земной поверхности, где протекает фотосинтез и господствует свободный К., формируются резко окислительные условия. Напротив, в магме, а также глубоких горизонтах подземных вод, в илах морей и озер, в болотах, где свободный К. отсутствует, формируется восстановительная среда. Окислительно-восстановительные процессы с участием К. определяют концентрацию многих элементов и образование месторождений полезных ископаемых — угля, нефти, серы, руд железа, меди и т.д. (см. Круговорот веществ). Изменения в круговорот К. вносит и хозяйственная деятельность человека. В некоторых промышленных странах при сгорании топлива расходуется К. больше, чем его выделяют растения при фотосинтезе. Всего же на сжигание топлива в мире ежегодно потребляется около 9·10⁹ т К.

Изотопы, атом, молекула. К. имеет три устойчивых изотопа: ¹⁶О, ¹⁷O и ¹⁸O, среднее содержание которых составляет соответственно 99,759%, 0,037% и 0,204% от общего числа атомов К. на Земле. Резкое преобладание в смеси изотопов наиболее лёгкого из них ¹⁶O связано с тем, что ядро атома ¹⁶O состоит из 8 протонов и 8 нейтронов. А такие ядра, как следует из теории атомного ядра, обладают особой устойчивостью.

В соответствии с положением К. в периодической системе элементов (См. Периодическая система элементов) Менделеева электроны атома К. располагаются на двух оболочках: 2 — на внутренней и 6 — на внешней (конфигурация 1s²2s²2p⁴ см. Атом). Поскольку внешняя оболочка атома К. не заполнена, а потенциал ионизации и сродство к электрону составляют соответственно 13,61 и 1,46 эв, атом К. в химических соединениях обычно приобретает электроны и имеет отрицательный эффективный заряд. Напротив, крайне редки соединения, в которых электроны отрываются (точнее оттягиваются) от атома К. (таковы, например, F₂O, F₂O₂). Раньше, исходя единственно из положения К. в периодической системе, атому К. в окислах и в большинстве других соединений приписывали отрицательный заряд (—2). Однако, как показывают экспериментальные данные, ион O^2- не существует ни в свободном состоянии, ни в соединениях, и отрицательный эффективный заряд атома К. практически никогда существенно не превышает единицы.

В обычных условиях молекула К. двухатомна (O₂); в тихом электрическом разряде образуется также трёхатомная молекула O₃ — озон; при высоких давлениях обнаружены в небольших количествах молекулы O₄ Электронное строение O₂ представляет большой теоретический интерес. В основном состоянии молекула O₂ имеет два неспаренных электрона; для неё неприменима «обычная» классическая структурная формула О=О с двумя двухэлектронными связями (см. Валентность). Исчерпывающее объяснение этого факта дано в рамках теории молекулярных орбиталей. Энергия ионизации молекулы К. (O₂ — е→О₂⁺) составляет 12,2 эв, а сродство к электрону (O₂ + е → O₂^-) — 0,94 эв. Диссоциация молекулярного К. на атомы при обычной температуре ничтожно мала, она становится заметной лишь при 1500 °С; при 5000 °С молекулы К. почти полностью диссоциированы на атомы.

Физические свойства. К. — бесцветный газ, сгущающийся при —182,9 °С и нормальном давлении в бледно-синюю жидкость, которая при —218,7 °С затвердевает, образуя синие кристаллы. Плотность газообразного К. (при 0°С и нормальном давлении) 1,42897 г/л. Критическая температура К. довольно низка t_kpит = —118,84 °С), т. е. ниже, чем у Cl₂, CO₂, SO₂ и некоторых других газов; Р_крит = 4,97 Мн/м² (49,71 am). Теплопроводность (при 0 °С) 23,86․10^-3 вт/(м∙К), т. е. 57․10^-6 кал/сек∙см∙°С). Молярная теплоёмкость (при 0 °С) в дж/(моль∙К) С_р = 28,9, C_v = 20,5; в кал/(моль∙ ^oC)С_р = 6,99, C_v = 4,98; C_p/C_v = 1,403. Диэлектрическая проницаемость газообразного К. 1,000547 (0 °С), жидкого 1,491. Вязкость 189 мпуаз (0 °С). К. мало растворим в воде: при 20 °С и 1 amв 1 м³ воды растворяется 0,031 м³, а при 0 °С — 0,049 м³ К. Хорошими твёрдыми поглотителями К. являются платиновая чернь и активный древесный уголь.

Химические свойства. К. образует химические соединения со всеми элементами, кроме лёгких инертных газов (См. Инертные газы). Будучи наиболее активным (после фтора) неметаллом, К. взаимодействует с большинством элементов непосредственно; исключение составляют тяжелые инертные газы, галогены, золото и платина; их соединения с К. получают косвенным путем. Почти все реакции К. с другими веществами — реакции окисления экзотермичны, т. е. сопровождаются выделением энергии. С Водородомпри обычных температурах К. реагирует крайне медленно, выше 550 °С эта реакция идёт со взрывом: 2Н₂ + O₂ = 2H₂O. С серой (См. Сера), Углеродом, Азотом, ФосфоромК. взаимодействует при обычных условиях очень медленно. При повышении температуры скорость реакции возрастает и при некоторой, характерной для каждого элемента температуре воспламенения начинается горение. Реакция азота с К. благодаря особой прочности молекулы N₂ эндотермична и становится заметной лишь выше 1200 °С или в электрическом разряде: N₂+O₂ = 2NO. К. активно окисляет почти все металлы, особенно легко — щелочные и щёлочноземельные. Активность взаимодействия металла с К. зависит от многих факторов — состояния поверхности металла, степени измельчения, присутствия примесей (см. Алюминий, Железо, Хром и т.д.).

В процессе взаимодействия вещества с К. исключительно важна роль воды. Например, даже такой активный металл, как Калий, с совершенно лишённым влаги К. не реагирует, но воспламеняется в К. при обычной температуре в присутствии даже ничтожных количеств паров воды. Подсчитано, что в результате коррозии (См. Коррозия) ежегодно теряется до 10% всего производимого металла.

Окиси некоторых металлов, присоединяя К., образуют перекисные соединения, содержащие 2 или более связанных между собой атомов К. Так, перекиси Na₂O₂ и ВаО₂ включают перекисный ион O₂^2-, надперекиси NaO₂ и KO₂ — ион O₂^-, а озониды NaO₃, KO₃, RbO₃ и CsO₃ — ион O₃^-. К. экзотермически взаимодействует со многими сложными веществами. Так, аммиак горит в К. в отсутствии катализаторов, реакция идёт по уравнению: 4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6Н₂О. Окисление аммиака кислородом в присутствии катализатора даёт NO (этот процесс используют при получении азотной кислоты (См. Азотная кислота)). Особое значение имеет горение углеводородов (природного газа, бензина, керосина) — важнейший источник тепла в быту и промышленности, например СН₄+2О₂ = СО₂+2Н₂О. Взаимодействие углеводородов с К. лежит в основе многих важнейших производственных процессов — такова, например, так называемая конверсия метана, проводимая для получения водорода: 2СН₄+О₂+2Н₂О=2СО₂+6Н₂ (см. Конверсия газов). Многие органические соединения (углеводороды с двойной или тройной связью, альдегиды, фенолы, а также скипидар, высыхающие масла и др.) энергично присоединяют К. Окисление К. питательных веществ в клетках служит источником энергии живых организмов.

Получение. Существует 3 основных способа получения К.: химический, электролизный (электролиз воды) и физический (разделение воздуха).

Химический способ изобретён ранее других. К. можно получать, например, из бертолетовой соли KClO₃, которая при нагревании разлагается, выделяя O₂ в количестве 0,27 м³ на 1 кг соли. Окись бария BaO при нагревании до 540 °С сначала поглощает К. из воздуха, образуя перекись BaO₂, а при последующем нагревании до 870 °С BaO₂ разлагается, выделяя чистый К. Его можно получать также из KMnO₄, Ca₂PbO₄, K₂Cr₂O₇ и других веществ при нагревании и добавлении катализаторов (См. Катализаторы). Химический способ получения К. малопроизводителен и дорог, промышленного значения не имеет и используется лишь в лабораторной практике.

Электролизный способ состоит в пропускании постоянного электрического тока через воду, в которую для повышения её электропроводности добавлен раствор едкого натра NaOH. При этом вода разлагается на К. и водород. К. собирается около положительного электрода электролизёра, а водород — около отрицательного. Этим способом К. добывают как побочный продукт при производстве водорода. Для получения 2 м³ водорода и 1 м³ К. затрачивается 12—15 квт∙чэлектроэнергии.

Разделение воздуха является основным методом получения К. в современной технике. Осуществить разделение воздуха в нормальном газообразном состоянии очень трудно, поэтому воздух прежде сжижают, а затем уже разделяют на составные части. Такой способ получения К. называют разделением воздуха методом глубокого охлаждения. Сначала воздух сжимается компрессором, затем, после прохождения теплообменников, расширяется в машине-Детандере или дроссельном вентиле, в результате чего охлаждается до температуры 93 К (—180 °С) и превращается в жидкий воздух. Дальнейшее разделение жидкого воздуха, состоящего в основном из жидкого азота и жидкого К., основано на различии температуры кипения его компонентов [t_kип O₂ 90,18 К (—182,9 °С), t_kип N₂ 77,36 К (—195,8 °С)]. При постепенном испарении жидкого воздуха сначала выпаривается преимущественно азот, а остающаяся жидкость всё более обогащается К. Повторяя подобный процесс многократно на ректификационных тарелках воздухоразделительных колонн (см. Ректификация), получают жидкий К. нужной чистоты (концентрации). В СССР выпускают мелкие (на несколько л) и самые крупные в мире кислородные воздухоразделительные установки (на 35000 м³/ч К.). Эти установки производят технологический К. с концентрацией 95—98,5%, технический — с концентрацией 99,2—99,9% и более чистый, медицинский К., выдавая продукцию в жидком и газообразном виде. Расход электрической энергии составляет от 0,41 до 1,6 квт∙ч/м³.

К. можно получать также при разделении воздуха по методу избирательного проницания (диффузии) через перегородки-мембраны. Воздух под повышенным давлением пропускается через фторопластовые, стеклянные или пластиковые перегородки, структурная решётка которых способна пропускать молекулы одних компонентов и задерживать другие. Этот способ получения К. пока (1973) используется лишь в лабораториях.

Газообразный К. хранят и транспортируют в стальных баллонах и ресиверах при давлении 15 и 42 Мн/м² (соответственно 150 и 420 бар, или 150 и 420 am), жидкий К. — в металлических сосудах Дьюара или в специальных цистернах-танках. Для транспортировки жидкого и газообразного К. используют также специальные трубопроводы. Кислородные баллоны окрашены в голубой цвет и имеют чёрную надпись «кислород».

Применение. Технический К. используют в процессах газопламенной обработки металлов, в сварке (См. Сварка), кислородной резке (См. Кислородная резка), поверхностной закалке (См. Закалка), металлизации (См. Металлизация) и др., а также в авиации, на подводных судах и пр. Технологический К. применяют в химической промышленности при получении искусственного жидкого топлива, смазочных масел, азотной и серной кислот, метанола, аммиака и аммиачных удобрений, перекисей металлов и др. химических продуктов. Жидкий К. применяют при взрывных работах (см. Оксиликвиты), в реактивных двигателях и в лабораторной практике в качестве хладагента.

Заключенный в баллоны чистый К. используют для дыхания на больших высотах, при комических полетах, при подводном плавании и др. В медицине К. дают для вдыхания тяжелобольным, применяют для приготовления кислородных, водяных и воздушных (в кислородных палатках) ванн, для внутримышечного введения и т.п. (см. Кислородная терапия).

В. Л. Василевский, И. П. Вишнев, А. И. Перельман.

К. в металлургиишироко применяется для интенсификации ряда пирометаллургических процессов. Полная или частичная замена поступающего в металлургические агрегаты воздуха кислородом изменила химизм процессов, их теплотехнические параметры и технико-экономические показатели. Кислородное дутьё позволило сократить потери тепла с уходящими газами, значительную часть которых при воздушном дутье составлял азот. Не принимая существенного участия в химических процессах, азот замедлял течение реакций, уменьшая концентрацию активных реагентов окислительно-восстановительной среды. При продувке К. снижается расход топлива, улучшается качество металла, в металлургических агрегатах возможно получение новых видов продукции (например, шлаков и газов необычного для данного процесса состава, находящих специальное техническое применение) и др.

Первые опыты по применению дутья, обогащенного К., в доменном производстве для выплавки передельного чугуна и ферромарганца были проведены одновременно в СССР и Германии в 1932—33. Повышенное содержание К. в доменном дутье сопровождается большим сокращением расхода последнего, при этом увеличивается содержание в доменном газе окиси углерода и повышается его теплота сгорания. Обогащение дутья К. позволяет повысить производительность доменной печи, а в сочетании с газообразным и жидким топливом, подаваемым в горн, приводит к снижению расхода кокса. В этом случае на каждый дополнительный процент К. в дутье производительность увеличивается примерно на 2,5%, а расход кокса снижается на 1%.

К. в мартеновском производстве в СССР сначала использовали для интенсификации сжигания топлива (в промышленном масштабе К. для этой цели впервые применили на заводах «Серп и молот» и «Красное Сормово» в 1932—33). В 1933 начали вдувать К. непосредственно в жидкую ванну с целью окисления примесей в период доводки. С повышением интенсивности продувки расплава на 1 м³/т за 1 ч производительность печи возрастает на 5—10%, расход топлива сокращается на 4—5%. Однако при продувке увеличиваются потери металла. При расходе К. до 10 м³/т за 1 ч выход стали снижается незначительно (до 1%). В мартеновском производстве К. находит всё большее распространение. Так, если в 1965 с применением К. в мартеновских печах было выплавлено 52,1% стали, то в 1970 уже 71%.

Опыты по применению К. в электросталеплавильных печах в СССР были начаты в 1946 на заводе «Электросталь». Внедрение кислородного дутья позволило увеличить производительность печей на 25—30%, снизить удельный расход электроэнергии на 20—30%, повысить качество стали, сократить расход электродов и некоторых дефицитных легирующих добавок. Особенно эффективной оказалась подача К. в электропечи при производстве нержавеющих сталей с низким содержанием углерода, выплавка которых сильно затрудняется вследствие науглероживающего действия электродов. Доля электростали, получаемой в СССР с использованием К., непрерывно растет и в 1970 составила 74,6% от общего производства стали.

В ваграночной плавке обогащенное К. дутьё применяется главным образом для высокого перегрева чугуна, что необходимо при производстве высококачественного, в частности высоколегированного, литья (кремнистого, хромистого и т.д.). В зависимости от степени обогащения К. ваграночного дутья на 30—50% снижается расход топлива, на 30—40% уменьшается содержание серы в металле, на 80—100% увеличивается производительность вагранки и существенно (до 1500 °С) повышается температура выпускаемого из неё чугуна.

О значении К. в конвертерном производстве см. в ст. Кислородно-конвертерный процесс.

К. в цветной металлургии получил распространение несколько позже, чем в чёрной. Обогащенное К. дутьё используется при конвертировании штейнов, в процессах шлаковозгонки, вельцевания (См. Вельцевание),агломерации (См. Агломерация) и при отражательной плавке медных концентратов. В свинцовом, медном и никелевом производстве кислородное дутьё интенсифицировало процессы шахтной плавки, позволило снизить расход кокса на 10—20%, увеличить проплав на 15—20% и сократить кол-во флюсов в отдельных случаях в 2—3 раза. Обогащение К. воздушного дутья до 30% при обжиге цинковых сульфидных концентратов увеличило производительность процесса на 70% и уменьшило объём отходящих газов на 30%. Разрабатываются новые высокоэффективные процессы плавки сульфидных материалов с применением чистого К.: плавка в кислородном факеле, конвертирование штейнов в вертикальных конвертерах, плавка в жидкой ванне и др.

С. Г. Афанасьев.

Лит.: Чугаев Л. А., Открытие кислорода и теория горения в связи с философскими учениями древнего мира, Избр. труды, т. 3, М., 1962, с. 350; Коттон Ф., Уилкинсон Дж., Современная неорганическая химия, пер. с англ., т. 1—3, М., 1969; Некрасов Б. В., Основы общей химии, т. 1, М., 1965; Кислород. Справочник, под ред. Д. Л. Глизманенко, ч. 1—2, М., 1967; Разделение воздуха методом глубокого охлаждения, под ред. В. И. Епифановой, Л. С. Аксельрода, т. 1—2, М., 1964; Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения, М. — Л., 1963.

1. кислоро́д;
2. кислоро́ды;
3. кислоро́да;
4. кислоро́дов;
5. кислоро́ду;
6. кислоро́дам;
7. кислоро́д;
8. кислоро́ды;
9. кислоро́дом;
10. кислоро́дами;
11. кислоро́де;
12. кислоро́дах.

КИСЛОРО́Д, -а (-у), муж. Химический элемент, бесцветный газ, входящий в состав воздуха, необходимый для дыхания и горения.

| прил. кислородный, -ая, -ое. Кислородное голодание, кислородная недостаточность (пониженное содержание кислорода в организме; спец.).

-а, м.

Химический элемент, газ без цвета и запаха, входящий в состав воздуха, необходимый для дыхания и горения и образующий в соединении с водородом воду.

КИСЛОРО́Д, кислорода, мн. нет, муж. Газ, химический элемент, входящий в состав воздуха и необходимый для дыхания. В тесной комнате чувствуется недостаток кислорода.

м.

1.

Химический элемент, газ без цвета и запаха, входящий в состав воздуха, необходимый для дыхания и горения и образующий в соединении с водородом воду.

2.

Что-либо важное, необходимое для жизни (обычно духовной).

КИСЛОРОД (лат. Oxygenium) - О, химический элемент VI группы периодической системы, атомный номер 8, атомная масса 15,9994. В свободном виде встречается в виде двух модификаций - О2 ("обычный" кислород) и О3 (озон). О2 - газ без цвета и запаха, плотность 1,42897 г/л, tпл -218,6 .С, tкип -182,96 .С. Химически самый активный (после фтора) неметалл. С большинством других элементов (водородом, галогенами, серой, многими металлами и т. д.) взаимодействует непосредственно (окисление) и, как правило, с выделением энергии. При повышении температуры скорость окисления возрастает и может начаться горение. Животные и растения получают необходимую для жизни энергию за счет биологического окисления различных веществ кислородом, поступающим в организмы при дыхании. Самый распространенный на Земле элемент; в виде соединений составляет ок. 1/2 массы земной коры; входит в состав воды (88,8% по массе) и многих тканей живых организмов (ок. 70% по массе). Свободный кислород атмосферы (20,95% по объему) образовался и сохраняется благодаря фотосинтезу. Кислород (или обогащенный им воздух) применяется в металлургии, химической промышленности, в медицине, кислородно-дыхательный аппаратах. Жидкий кислород - компонент ракетного топлива.

КИСЛОРОД (Oxygenium), О, химический элемент VI группы периодической системы, атомный номер 8, атомная масса 15,9994; газ, tкип - 182,962шC. Кислород - наиболее распространенный элемент, в атмосфере 23,10% по массе свободного кислорода, в гидросфере и литосфере - соответственно 85,82% и 47% связанного. Кислород входит в состав всех живых организмов (в организме человека кислорода около 65% по массе). Выделяется растениями при фотосинтезе и потребляется при дыхании всеми живыми организмами. Кислород - окислитель в металлургии, химической и нефтехимической промышленности, в ракетных топливах, его используют в дыхательных аппаратах в космических и подводных кораблях, в медицине. Впервые кислород получен шведским химиком К. Шееле в 1771.

кислоро́д книжная калька лат. oхygenium; см. Младенов 238.

муж.;
хим. oxygen жидкий кислород ≈ liquid oxygenм. хим. oxygen;
~ный oxygen attr., oxygenous;
~ное голодание oxygen starvation;
~ная подушка oxygen/breathing bag.

oxygen

m.oxygen

кислородSauerstoff

кислород м Sauerstoff m 1

м

Sauerstoff m

м.

oxygène m

м.

oxígeno m

м.

ossigeno

перекрыть кислород перен. — chiudere il rubinetto dell'ossigeno

КИСЛОРОД

(Oxygenium), O,- хим. элемент VI группы периодич. системы элементов, ат. номер 8, ат. масса 15,9994 а. е. м. Природный К. состоит из трёх стабильных изотопов: ¹⁶ О(99,762%),¹⁷ О (0,038%) и ¹⁸O (0,200%). Ядра атомов ¹⁶ О содержат 8 протонов и 8 нейтронов и обладают особой устойчивостью; они являются самыми распространёнными ядрами земной коры. Тетраэдрич. атомный радиус К. (при координац. числе 4) равен 0,066 нм, октаэдрич. (координац. число 6) 0,074 нм, радиус иона О ^2- 0,136 нм. Электронная конфигурация внеш. оболочки 2s²p⁴. Энергии последоват. ионизации 13,618, 35,117 и 54,90 эВ. Сродство к электрону 1,467 эВ. Значение электроотрицательности 3,50.

К. существует в виде двух простых веществ: собственно К. с молекулой O₂ и озона O₃, к-рый образуется, напр., в электрич. разрядах в атмосфере. Молекулы О ₂ достаточно устойчивы, энергия их диссоциации 493,6 кДж/моль (при 0 К), межъядерное расстояние 0,120735 нм. Энергия ионизации молекулы O₂ 12,2 эВ, сродство к электрону 0,94 эВ. В молекуле О ₃ межъядерное расстояние 0,12717 нм, валентный угол О-О-О 116,78°. Озон неустойчив и легко распадается О, O₂+O.

К. O₂ - бесцветный газ без запаха и вкуса; озон О ₃ обладает синей окраской и имеет резкий запах. К. О ₂ при О °С имеет теплоёмкость с _р=29,27 Дж/мольК, c_V=20,5 Дж/мольК, t _кип = -192,98°С, t _пл = -218,7°С. Твёрдый К. при темп-ре ниже -249,3 °С имеет ромбич. кристаллич. решётку ( -О, синие кристаллы), при темп-ре -249,3 °С переходит в -О с ромбоэдрич. кристаллич. решёткой. При темп-ре выше -229,4 °С существует -О с кубич. кристаллич. решёткой. Плотность газообразного К. 1,42897 кг/м ³ (при О °С и нормальном давлении), жидкого - 1,1321 кг/дм ³ (при t _кип), твёрдого -1,46 кг/дм ³ (при -252,7 °С). Кри-тич. темп-pa - 118,84 °С, критич. давление 4,97 МПа, теплота испарения 6,82 кДж/моль, теплота плавления 0,443 кДж/моль. При 0 °С теплопроводность 24мВт/м-К, диэлектрич. проницаемость 1,000547, вязкость 18,9 мкПа-с. Парамагнитен, магн. восприимчивость = 107,8-10^-9 (при 20°С). Растворимость К. в 1м ³ воды при нормальном давлении 0,031 м ³ (20 °С) и 0,049 м ³(0°С).

В соединениях К. проявляет степень окисления -2, реже -1. Обладает высокой реакц. способностью (хим. активность О ₃ выше, чем O₂) и образует соединения почти со всеми хим. элементами. Бинарные соединения, в к-рых атомы К. не связаны между собой, наз. оксидами (CaO, SO₂ и др.). Соединения, содержащие группировку О-О, наз. пероксидами (напр., пероксид водорода Н ₂O₂). Хим. реакции с участием К. (реакции окисления) обычно сопровождаются выделением большого кол-ва тепла.

К. используют для интенсификации разл. процессов (напр., при выплавке стали). Жидкий К. служит окислителем ракетного топлива, его применяют при изготовлении взрывчатых веществ. Озон ядовит, способен сильно раздражать глаза и дыхат. пути. Находит применение искусств. ^- -радиоактивный нуклид ¹⁹O (=27 с).

Лит.: Кислород. Справочник, под ред. Д. Л. Глизманенко, ч. 1-2, М., 1967. С. С. Бердоносов.