Кисень

**Періодична система елементів**
H																	He
Li	Be											B	C	N	O	F	Ne
Na	Mg											Al	Si	P	S	Cl	Ar
K	Ca	Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
Rb	Sr	Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
Cs	Ba	*	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
Fr	Ra	**	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Uub	Uut	Uuq	Uup	Uuh	Uus	Uuo

	*	La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
	**	Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr

КИСЕНЬ (Oxigenium), хімічне позначення - O – хімічний елемент IV групи періодичної системи Менделєєва. Відкрили кисень в 1771 шведський хімік К.В. Шеєль і незалежно від нього в 1774 – англійський вчений Дж. Прістлі. Французький хімік А.А. Лавуазьє дав елементу назву і до 1777 року створив кисневу теорію дихання, горіння і окислення. У вільному вигляді відомий як молекулярний кисень (O₂) та озон (O₃).

[ред.] Поширення в природі

Кисень, найпоширеніший на землі елемент, вміст його становить 47% за масою, у повітрі (тропосфері) кисню (O₂) – 20,93% за об'ємом, або 23% за масою. До складу води входить 88,8% кисню, в морській воді – 85,7%. Він входить до складу більшості гірських порід, ґрунтів, а також клітин усіх рослинних і,тваринних організмів. Кисень в організмі в цілому становить 30-85% маса тваринних і рослинних тканин. Він входить до складу білків, нуклеїнових кислот, жирів, вуглеводів тощо. Вільний кисень відіграє велику роль в біохімічному і фізіологічному процесах, зокрема в диханні. При недостаньому постачанні організму тварин і людини киснем розвивається гіпоксія. Зелені рослини і деякі бактерії є джерелом вільного кисню на Землі.

[ред.] Фізичні властивості

Кисень — безбарвний газ без запаху і смаку. При температурі —183° С він скраплюється у рідину голубуватого кольору, яка при —218,7° С замерзає в синю кристалічну масу. Розчинність кисню у воді невелика і при звичайній температурі становить всього 3,1 см³ в 100 г води. У продаж кисень поступає в стальних балонах під тиском близько 150 атм.

[ред.] Хімічні властивості

Кисень належить до головної підгрупи шостої групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва. Порядковий номер 8. Молекула кисню складається з двох атомів. Хімічний зв'язок ковалентний: Ö::Ö. Структурна формула: O = O. Маючи у зовнішньому електронному шарі шість електронів, атоми кисню енергійно приєднують від атомів інших елементів недостаючі їм для завершення зовнішнього шару два валентних електрони і перетворюються в негативно двовалентні іони:

O + 2e = O^2-

При цьому кисень проявляє свої окиснювальні властивості. Серед усіх хімічних елементів він є одним з найсильніших окисників і поступається в цьому тільки перед фтором. Кисень безпосередньо сполучається з усіма елементами, за винятком інертних елементів, галогенів і благородних металів. Хімічна активність кисню зростає з підвищенням температури.

Кисень добре розчинний в органічних розчинниках, поглинається тонкими порошками металів, вугілля. Утворює сполуки з усіма елементами, крім гелію, аргону і неону. На основі типів і властивостей кисневих сполук побудована класифікація неорганічних сполук. З металами й неметалами кисень утворює оксиди сполук, з лужними металами, крім літію, – пероксиди. Взаємодія речовин з киснем значно прискорюється при нагрівальній дії електричних розрядів, під тиском, при наявності каталізаторів, особливо води. В суміші з горючими газами й парою, з тонкими порошками багатьох металів й органічних речовин кисень–газ утворює вибухові суміші.

[ред.] Одержання

У лабораторіях кисень звичайно одержують термічним розкладанням деяких пероксидів, солей, деяких кисневих кислот (напр. KMnO₄, бертолетової солі - KClO₃):

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂ ↑

При 368°С ця сіль плавиться, а близько 400°С починає розкладатися. В присутності двокису марганцю MnO₂ (каталізатор) температура розкладу знижується і реакція проходить легше.

У промисловості – фракціонованою перегонкою рідкого повітря і електролізом води. З цією метою повітря спочатку скраплюють сильним охолодженням під великим тиском, а потім повільно випаровують з нього азот. Дуже чистий кисень добувають електролізом водного розчину гідроксиду натрію NaOH з застосуванням нікелевих електродів. При цьому на катоді відновлюються катіони водню, а на аноді окислюються гідроксильні аніони з виділенням кисню. Електродні реакції можна позначити такими рівняннями:

Катод: 4H + 4e = 2Н₂ ↑
Анод: 4ОН^- — 4e = 2H₂O + O₂ ↑

Електролітичним способом кисень одержують і для промислових потреб, зокрема там, де є дешева електрична енергія.

[ред.] Застосування

Кисень повітря має надзвичайно важливе значення для процесів горіння. Спалюючи різні види палива, одержують тепло, яке використовують для задоволення найрізноманітніших потреб, в тому числі для перетворення його в механічну і електричну енергію.

Чистий кисень з ацетиленом широко використовують для так званого автогенного зварювання стальних труб та інших залізних конструкцій і їх різання. Для цього служить спеціальний пальник, який складається з двох металічних трубок, вставлених одна в одну. В простір між трубками пропускають ацетилен і запалюють, а потім по внутрішній трубці пропускають кисень. Обидва гази, подаються з балонів під тиском. Температура у киснево-ацетиленовому полум'ї — до 2000°С, при такій температурі плавиться більшість металів.

У медицині чистий кисень застосовують для дихання при отруєннях чадним газом і деяких захворюваннях легенів. Один вдих чистого кисню заміняє п'ять вдихів повітря. Чистим киснем користуються для дихання також льотчики при високих польотах, водолази, на підводних човнах тощо.

Кисень широко застосовується для інтенсифікації хімічних та металургійних процесів. Чистий кисень використовують, зокрема при виробництві сульфатної і нітратної кислот, синтетичного метилового спирту CH₃OH та інших хімічних продуктів. При вдуванні в доменну піч збагаченого киснем повітря значно підвищується температура печі, прискорюється процес виплавки чавуну, збільшується продуктивність домни і економиться кокс.

Зріджений кисень застосовують як окисник в реактивних двигунах, а також для виготовлення вибухових сумішей — так званих оксиліквітів. Це суміші деревної тирси, сухого торфу, порошку вугілля та інших горючих речовин, спресованих у спеціальних патронах і просочених перед вживанням рідким киснем. При запаленні такої суміші електричною іскрою вона вибухає з великою силою. Оксиліквіти застосовують при розробці рудних покладів підривним способом, при прокладці тунелів у горах, ритті каналів тощо.