Кислород

Общие сведения

Кислород — самый распространенный на Земле элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов), приходится около 47,4% массы твердой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 88,8% (по массе), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95% по объёму либо 23,12% по массе. Элемент кислород входит в состав более 1500 соединений земной коры.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25%, по массовой доле - около 65%.

Предлагаем к реализации

Физические свойства

При нормальных условиях кислород это газ без цвета, вкуса и запаха. 1л его весит 1,429 г. Немного тяжелее воздуха. Слабо растворяется в воде (4,9 мл/100г при 0 °C, 2,09 мл/100г при 50 °C) и спирте (2,78 мл/100г при 25 °C). Хорошо растворяется в расплавленном серебре (22 объёма O2 в 1 объёме Ag при 961 °C). Является парамагнетиком.

При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая диссоциация на атомы: при 2000 °C — 0,03 %, при 2600 °C — 1 %, 4000 °C — 59 %, 6000 °C — 99,5 %.

Жидкий кислород (темп. кипения -182,98 °C) это бледно-голубая жидкость.

Твердый кислород (темп. плавления -218,79 °C) — синие кристаллы.

Химические свойства

Сильный окислитель, взаимодействует, практически, со всеми элементами, образуя оксиды. Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры.

Окисляет большинство органических соединений.

Кислород не окисляет Au (золото) и Pt (платину), галогены и инертные газы.

Применение

Широкое промышленное применение кислорода началось в середине XX века, после изобретения турбодетандеров — устройств для сжижения воздуха и его разделения.

В машиностроении и строительстве

• Для напыления и наплавки металлов.
• Для кислородно-ацетиленовой газосварки и газорезки металлов.
• Для плазменного высокоточного раскроя металлов.

В нефтедобыче

• Закачка в пласт для повышения энергии вытеснения (создание эффективного движущегося внутрипластового очага горения ВПОГ)

В горнодобывающей промышленности и металлургии

• при конвертерном производстве стали
• кислородном дутье в доменных печах
• извлечении золота из руд
• производстве ферросплавов
• выплавке никеля, цинка, свинца, циркония и других цветных металлов
• прямое восстановление железа
• огневая зачистка слябов в литейном производстве
• огневое бурение твердых пород

Сварка и резка металлов

• Кислород в баллонах широко используется для газопламенной резки и сварки металлов

В медицине

Кислород применяется в лечебной практике для обогащения дыхательных газовых смесей при легочных, сердечных и других заболеваниях, когда затруднено дыхание.

Подкожное введение кислорода является эффективным средством лечения ряда заболеваний.

Применяется также:

• В оксибарокамерах
• Заправка оксигенераторов, кислородных масок, подушек и т.д.
• В палатах со специальным микроклиматом
• Изготовление кислородных коктейлей
• При выращивании микроорганизмов на парафинах нефти

В экологии

• Очистка (озонирование) питьевой воды
• Вторичная переработка металлов (газорезка)
• Продувка сточных вод кислородом
• Обезвреживание (окисление) химически активных отходов в очистных установках
• В мусоросжигательных печах с кислородным дутьем

В химической промышленности

• Изготовление взрывчатых веществ – оксиликвитов (пропитка жидким кислородом)
• Производство ацетилена, целлюлозы, метилового спирта, аммиака, азотной и серной кислоты
• Каталитическая конверсия природного газа (при производстве синтетического аммиака)
• Высокотемпературная конверсия метана (природного газа)

В энергетике

• Газификация твердого топлива
• Обогащение воздуха для бытовых и промышленных котлов
• Для сжатия водно-угольной смеси

В военной технике

• В барокамерах
• Для работы дизельных двигателей под водой
• В качестве окислителя для ракетного топлива применяется жидкий кислород, пероксид водорода, азотная кислота и другие богатые кислородом соединения. Смесь жидкого кислорода и жидкого озона — один из самых мощных окислителей ракетного топлива

В сельском хозяйстве

• Изготовление кислородных коктейлей для прибавки животных в весе
• Обогащение кислородом водной среды в рыболовстве

В пищевой промышленности

• В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки E948, как пропеллент и упаковочный газ

Показатели качества медицинского и технического кислорода

Показатели качества медицинского и технического кислорода определяются по ГОСТ 5583-78

Наименование показателя	Норма для марок
	Технический кислород		Медицинский кислород
	Первый сорт	Второй сорт
1. Объемная доля кислорода, %, не менее	99,7	99,5	99,5
2. Объемная доля водяных паров, %, не более	0,007	0,009	0,009
3. Объемная доля водорода, %, не более	0,3	0,5	-
4. Объемная доля двуокиси углерода, %, не более	Не нормируется		0,01

Объемная доля кислорода, %, не менее:

Технический кислород

Первый сорт

99,7

Второй сорт

99,5

Медицинский кислород

99,5

Объемная доля водяных паров, %, не более:

Технический кислород

Первый сорт

0,007

Второй сорт

0,009

Медицинский кислород

0,009

Объемная доля водорода, %, не более:

Технический кислород

Первый сорт

0,3

Второй сорт

0,5

Медицинский кислород

-

Объемная доля двуокиси углерода, %, не более:

Технический кислород

Первый сорт

Не нормируется

Второй сорт

Не нормируется

Медицинский кислород

0,01

Хранение и перевозка кислорода

• Кислород газообразный хранится и транспортируется в баллонах синего цвета с надписью "КИСЛОРОД"
• Кислород жидкий хранится и транспортируется в специальных криогенных емкостях
• Кислород относится к классу особоопасных грузов. Поэтому транспорт используемый для перевозки кислорода должен быть оборудован в соответствии с правилами перевозки опасных грузов

Требования безопасности

Кислород не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Кислород не токсичен, не горюч и не взрывоопасен, однако, являясь сильным окислителем, резко увеличивает способность других материалов к горению. Поэтому для работы в контакте с кислородом могут использоваться только разрешенные для этого материалы.

Накопление кислорода в воздухе помещений создает опасность возникновения пожаров. Объемная доля кислорода в рабочих помещениях не должна превышать 23 %. В помещениях, где возможно увеличение объемной доли кислорода, должно быть ограничено пребывание людей и не должны находиться легковоспламеняющиеся материалы. Эти помещения должны быть оборудованы средствами контроля воздушной среды и вытяжной вентиляцией для проветривания. Длительная ингаляция газообразного кислорода вызывает поражение органов дыхания и легких.

После пребывания в среде, обогащенной кислородом, не разрешается курить, использовать открытый огонь и приближаться к огню. Одежда должна быть проветрена в течение 30 мин.

При контакте кислорода со смазочными материалами происходит взрыв, поэтому загрязнение баллонов маслом недопустимо.

При работе с жидким кислородом необходимо соблюдать меры безопасности при обращении с жидкими криопродуктами