Отримання кисню — способи і технологія

Отримання кисню в промисловості та навколишньому світі пов’язане з зеленими рослинами та фотосинтезом. Саме завдяки кисню здійснюється дихання або окислення аеробів.

Кисень – це невід’ємна частина медицини, авіації та народного господарства. Він найбільш поширений елемент в природі та існує у вигляді декількох ізотопів.

Основні властивості

Кисень розташований на 8 місці в таблиці періодичних елементів Менделєєва. Він підтримує горіння і здійснює окислення речовин. Способи отримання кисню можуть здійснюватися як лабораторним, так і промисловим методом.

Отримання кисню в лабораторії вперше було здійснено англійським вченим Прістлі в 1774 році.

Йому вдалося отримати газ з оксиду ртуті, рівняння якого описується

2HgO=2HG + O₂

Але вчений ще не знав, що такий елемент знаходиться в повітрі.

Основні властивості і знаходження кисню в атмосфері через деякий час зміг отримати колега Прістлі – французький вчений Антуан Лавуазьє.

Основними характеристиками при електролізі і виробництві кисню є:

• Газ не має забарвлення.
• Також у нього при видобутку немає запаху і смаку.
• По густині він важче повітря.
• У складі молекули міститься два атоми.
• Рідкий стан призводить до появи блідо-блакитного кольору.
• У воді майже не розчиняється і сильно окислюється.

Наявність кисню в перекису досить легко перевіряти. Для цього в посудину з газом опускають сірник, що догорає. Якщо в посудині є кисень, то він негайно спалахне. Аналогічно можна робити і з іншими предметами.

Способи отримання

На сьогодні існує деяка кількість методів отримання кисню в промислових і лабораторних умовах. У першому випадку його можна добувати з повітря за допомогою розрідження тиском і при температурі -183 градуси. Рідке повітря повільно нагрівають, після чого азот почне випаровуватися зі збереженням кисню.

У лабораторіях відомим способом є отримання кисню з бертолетової солі, пероксиду водню і електролітичним синтезом. При нагріванні йде розпад солей. Наприклад, хлорат калію гріють до 500 градусів, а марганцівку або калієвий перманганат до 240 °С.

Основні хімічні формули при цьому мають наступний вигляд:

• 2KClO₃ = 2KCl + 3O₂ та 2kMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂
• Нагрівання селітри або нітрату калію 2KNO₃ = 2KNO₂ + O₂.
• Умовою розкладання є використання оксиду марганцю у вигляді каталізатора. Головне рівняння 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂.
• Також його можна добути з води за допомогою розкладання на водень 2H₂O = 2H₂ + O₂.

Ще один цікавий метод отримання був відкритий на атомних підводних човнах. Для реакції застосовувався піроксид натрію, описуваний виразом:

2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2Na₂CO₃ + O₂

Цікава особливість полягає в тому, що з його виділенням буде поглинений вуглекислий газ. Це додає безпеки на човнах і в замкнутих просторах.

Застосування кисню

Збирання і розпізнавання кисню потрібно для того, щоб отримувати чистий хімічний елемент. Він необхідний в промисловості для окислення речовин і підтримки дихальних процесів в космосі або проблемних приміщеннях. Ще він потрібен пацієнтам з утрудненим диханням в реанімації.

Також кисень потрібен в спалюванні палива. Серед них:

• вугілля;
• нафта;
• природний газ.

Широке поширення кисень набув у металургійній промисловості та машинобудуванні.

Процес, де використовують кисень наступні:

• плавка;
• різання;
• зварювання металоконструкцій.

Саме тому кисень настільки важливий як для лабораторних досліджень, так і промислових робіт.

З його допомогою проходить значне число реакцій в хімії. Його отримання також необхідно і для полегшення дихання у важкодоступних місцях, включаючи задимлені приміщення і глибоководні простору.