Просмотр кода страницы Кислород

{{другие значения|2=Кислород}}
{{перенаправление|Oxygen|Oxygene|о других значениях}}{{Перенаправление|O2}}{{Карточка химического элемента
| имя = Кислоро́д / Oxygenium (Oxygen)(O)
| символ = O
| номер = 8
| внизу = [[Сера|S]]
| изображение = Liquid oxygen in a beaker 4.jpg
| подпись = Жидкий кислород
| внешний вид = 
| атомная масса = [15,99903; 15,99977]<ref name="range" group="комм">Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.</ref><ref name="iupac atomic weights">{{статья|автор=Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu.|заглавие=Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report)|ссылка=http://iupac.org/publications/pac/85/5/1047/|язык=en|издание=[[Pure and Applied Chemistry]]|год=2013|том=85|номер=5|страницы=1047—1078|doi=10.1351/PAC-REP-13-03-02|archive-date=2014-02-05|archive-url=https://web.archive.org/web/20140205213140/http://www.iupac.org/publications/pac/85/5/1047/| issn=0033-4545 }}</ref>
| радиус атома = 60 (48)
| энергия ионизации 1 = 1313,1 (13,61)
| группа = 16 (устар. 6)
| период = 2
| блок = <br>[[p-элементы|p-элемент]]
| конфигурация = [He]&nbsp;2s<sup><nowiki>2</nowiki></sup>2p<sup>4</sup><br> 1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>4</sup>
| ковалентный радиус = 73
| радиус иона = 132 (-2e)
| электроотрицательность = 3,44
| электродный потенциал = 0
| степени окисления = [[Оксиды|–2]], [[Пероксиды|−1]], [[Надпероксиды|–½]], [[Неорганические озониды|–⅓]], 0, +½, [[Диоксидифторид|+1]], [[Фторид кислорода(II)|+2]]
| фаза = Газ
| плотность = 0,00142897
| теплоёмкость = 29,4<ref name="ХЭ">{{книга|автор=Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.)|часть=|заглавие=Химическая энциклопедия: в 5 т|ссылка=|ответственный=|издание=|место=М.|издательство = Советская энциклопедия|год=1990|том=2|страницы=387|страниц=671|isbn=|тираж=100000}}</ref>
| теплопроводность = 0,027
| температура плавления = 54,8 К (-218,35&nbsp;°C)
| теплота плавления = 0,444
| температура кипения = 90,19 К (-182,96&nbsp;°C)
| теплота испарения = 3,4099
| молярный объём = 22,4{{e|3}}
| структура решётки = Моноклинная
| параметры решётки = a=5,403 b=3,429 c=5,086 β=135,53
| отношение c/a = 
| температура Дебая = 155
| спектр = Oxygen spectre.jpg
| изотопы = {{Строка изотопа |  | ам=16 | сим=O | ир=99,76% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
{{Строка изотопа |  | ам=17 | сим=O | ир=0,04% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
{{Строка изотопа | | ам=18 | сим=O | ир=0,20% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
| список изотопов = Изотопы кислорода
| давление нп 1 k 2 = 61
| давление нп 10 k 2 = 73
| давление нп 100 k 2 = 90
}}
{{Элемент периодической системы|align=center|fontsize=100%|number=8}}
'''Кислоро́д''' ([[Химические знаки|химический символ]] — '''O''', от {{lang-la|'''O'''xygenium}}) — [[химический элемент]] [[16 группа элементов|16-й группы]] (по [[Короткая форма периодической системы элементов|устаревшей классификации]] — главной подгруппы шестой группы, VIA) [[Второй период периодической системы|второго периода]] [[Периодическая система химических элементов|периодической системы]] [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Д. И. Менделеева]] с [[атомный номер|атомным номером]] 8.

Кислород — химически активный [[неметалл]], является самым лёгким элементом из группы [[Халькогены|халькогенов]].

Как [[простое вещество]] (при [[нормальные условия|нормальных условиях]]) '''кислород''' [[газ]] без [[цвет]]а, [[вкус]]а и [[запах]]а, [[молекула]] которого состоит из двух [[атом]]ов (формула O<sub>2</sub>). [[номенклатура ИЮПАК|Систематическое название]]: ''дикислород''<ref>[http://www.ngpedia.ru/id3764p1.html Дикислород] {{Wayback|url=http://www.ngpedia.ru/id3764p1.html |date=20160304202907 }} // Большая Энциклопедия Нефти Газа</ref>. [[Жидкий кислород]] при низких температурах имеет светло-голубой цвет, а твёрдый представляет собой кристаллы светло-синего цвета.

Существуют и другие [[Аллотропия|аллотропные формы]] кислорода, например, [[озон]] — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода (формула O<sub>3</sub>). [[номенклатура ИЮПАК|Систематическое название]]: ''трикислород''. Часто можно почувствовать запах озона после [[гроза|грозы]]. Озон образует [[озоновый слой]] в [[стратосфера|стратосфере]], который образуется за счёт ионизации кислорода [[ультрафиолет]]ом.
{{-|left}}

== История открытия ==
Официально считается<ref>J. Priestley, Experiments and Observations on Different Kinds of Air, 1776.</ref><ref>W. Ramsay, The Gases of the Atmosphere (the History of Their Discovery), Macmillan and Co, London, 1896.</ref>, что кислород был открыт английским химиком [[Пристли, Джозеф|Джозефом Пристли]] [[1 августа]] [[1774 год]]а путём термического разложения [[оксид ртути(II)|оксида ртути]] в герметично закрытом сосуде (для нагрева вещества Пристли направлял на него солнечные лучи, сфокусированные большой линзой). Реакция разложения оксида ртути:

: <chem>2HgO ->[t] 2 Hg + O2 ^</chem>'''.'''

Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое [[Простые вещества|простое вещество]], он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»). О своём наблюдении Пристли сообщил выдающемуся французскому химику [[Лавуазье, Антуан Лоран|Антуану Лавуазье]]. В [[1775 год]]у Лавуазье установил, что кислород является составной частью воздуха, кислот и содержится во многих веществах.

Несколькими годами ранее (в [[1771 год]]у) кислород также получил шведский химик [[Шееле, Карл Вильгельм|Карл Шееле]]. Он прокаливал [[Селитра|селитру]] с [[Серная кислота|серной кислотой]] и затем разлагал образующийся [[оксид азота]]. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в [[1777 год]]у книге (именно потому, что эта книга была опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.

Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика [[Байен, Пьер|Пьера Байена]], который опубликовал работы по окислению [[Ртуть|ртути]] и последующему разложению её оксида.

Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела очень большое значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии [[флогистон|флогистонная теория]]. Лавуазье провёл опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по изменению веса сожжённых элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.

Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.

== Происхождение названия ==
Слово '''кислород''' (именовался в начале XIX века ещё «кислотвором») своим появлением в русском языке до какой-то степени обязано [[Ломоносов, Михаил Васильевич|М. В. Ломоносову]], который ввёл в употребление, наряду с другими [[неологизм]]ами, слово «кислота»; таким образом слово «кислород», в свою очередь, явилось [[Калька (лексика)|калькой]] термина «'''оксиген'''» ({{lang-fr|oxygène}}), предложенного А. Лавуазье (от {{lang-grc|ὀξύς}} — «кислый» и {{lang-grc2|γεννάω}} — «рождаю»), который переводится как «'''порождающий кислоту'''», что связано с первоначальным значением его — «[[кислота]]», ранее подразумевавшим вещества, именуемые по современной международной [[Химическая номенклатура|номенклатуре]] [[оксид]]ами.

== Нахождение в природе ==
[[Файл:Oxygenation-atm-ru.svg|thumb|right|300px|Накопление O<sub>2</sub> в [[Атмосфера|атмосфере]] Земли. Зелёный график — нижняя оценка уровня кислорода, красный — верхняя оценка.<br>

'''1'''. (3,85—2,45 млрд лет назад) — O<sub>2</sub> не производился<br>
'''2'''. (2,45—1,85 млрд лет назад) — O<sub>2</sub> производился, но поглощался океаном и породами морского дна<br>
'''3'''. ([[Скучный миллиард|1,85—0,85 млрд лет назад]]) — O<sub>2</sub> выходит из океана, но расходуется при окислении горных пород на суше и при образовании озонового слоя<br>
'''4'''. (0,85—0,54 млрд лет назад) — все горные породы на суше окислены, начинается накопление O<sub>2</sub> в атмосфере<br>
'''5'''. (0,54 млрд лет назад — по настоящее время) — современный период, содержание O<sub>2</sub> в атмосфере стабилизировалось]]

Кислород — [[Содержание элементов в земной коре|самый распространённый в земной коре элемент]], на его долю (в составе различных соединений, главным образом [[Химия силикатов|силикатов]]) приходится около {{nobr|60 %}} массы [[земная кора|земной коры]]. В морской и пресной воде содержание связанного кислорода по массе — {{nobr|85,82 %.}}

Известно более 1500 [[минерал]]ов, содержащих кислород<ref name="Хим">{{книга|автор=Кнунянц И. Л. и др.|заглавие=Химическая энциклопедия|место=Москва|издательство=Советская энциклопедия|год=1990|том=2|страницы=387—389|страниц=671|тираж=100000}}</ref>.

В [[Атмосфера Земли|атмосфере]] концентрация свободного кислорода {{nobr|20,95 %}} по объёму и {{nobr|23,10 %}} по массе (всего около 10<sup>15</sup> тонн<ref name="Угай">{{книга|автор=Я. А. Угай|заглавие=Общая и неорганическая химия|место=Москва|издательство=Высшая школа|год=1997|страницы=432—435|страниц=527}}</ref>). Однако до появления первых фотосинтезирующих микроорганизмов в [[Архей|архее]] 3,5 млрд лет назад в атмосфере его практически не было. Свободный кислород в больших количествах начал появляться в [[палеопротерозой|палеопротерозое]] (3—2,3 млрд лет назад) в результате глобального изменения состава атмосферы (эта эпоха получила название [[кислородная катастрофа]]). Первый миллиард лет после появления фотосинтезирующих организмов практически весь образующийся кислород поглощался растворёнными в океанах соединениями железа и при этом формировались залежи [[джеспилит]]а. 3—2,7 млрд лет назад кислород начал накапливаться в атмосфере и 1,7 млрд лет назад его концентрация достигла {{nobr|10 %}} от нынешнего уровня<ref>{{статья|автор= Crowe, S. A.; Døssing, L. N.; Beukes, N. J.; Bau, M.; Kruger, S. J.; Frei, R.; Canfield, D. E.|заглавие=Atmospheric oxygenation three billion years ago|язык=en|издательство=Nature|год=2013|выпуск=501|номер=7468|страницы=535—538|doi=10.1038/nature12426|pmid=24067713}}</ref><ref>{{книга|автор=Campbell, Neil A.; Reece, Jane B.|заглавие=Biology, 7th Edition|место=San Francisco|издательство=Pearson – Benjamin Cummings|год=2005|страницы=522–23|isbn=0-8053-7171-0}}</ref>.

Повышение концентрации растворённого кислорода в воде океанов и свободного кислорода в атмосфере привело к вымиранию большинства [[Анаэробные организмы|анаэробных организмов]]. Но клеточное кислородное дыхание позволило аэробным организмам производить гораздо больше [[Аденозинтрифосфат|АТФ]], чем анаэробным, и сделало их доминирующими организмами<ref>{{книга|автор=Freeman, Scott|заглавие=Biological Science, 2nd|место=Upper Saddle River, NJ|издательство=Pearson – Prentice Hall|год=2005|pages=214, 586|isbn=Biological Science, 2nd}}</ref>.

С начала [[кембрий|кембрия]] 540 млн лет назад содержание кислорода колебалось от {{nobr|15 %}} до {{nobr|30 %}} по объёму<ref>{{статья|автор=Berner, Robert A.|заглавие=Atmospheric oxygen over Phanerozoic time|ссылка=http://www.pnas.org/content/96/20/10955.full|издательство=Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA|год=1999|doi=10.1073/pnas.96.20.10955|pmid=10500106|archive-date=2019-10-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20191007104522/https://www.pnas.org/content/96/20/10955.full}}</ref>. К концу [[каменноугольный период|каменноугольного периода]] (около 300 миллионов лет назад) его концентрация достигла максимума в {{nobr|35 %}} по объёму, такое содержание кислорода в воздухе, возможно, способствовало увеличению размеров тела насекомых и земноводных в эту эпоху<ref>{{статья|автор=Butterfield, N. J.|заглавие=Oxygen, animals and oceanic ventilation: An alternative view|язык=en|издательство=Geobiology|год=2009|выпуск=7|номер=1|страницы=1—7|doi=10.1111/j.1472-4669.2009.00188.x|pmid=19200141}}</ref>.

Основная часть кислорода на Земле выделяется фитопланктоном Мирового океана. Около {{nobr|60 %}} кислорода от используемого живыми существами расходуется на процессы гниения и разложения, {{nobr|80 %}} кислорода, производимого лесами, уходит на гниение и разложение растительности лесов<ref>{{Cite web |url=http://www.pravda.ru/science/planet/environment/27-08-2010/1046889-planetspulm-0/ |title=«Лёгкие планеты» находятся в океане |access-date=2015-07-26 |archive-date=2015-12-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20151208093728/http://www.pravda.ru/science/planet/environment/27-08-2010/1046889-planetspulm-0/ |url-status=live }}</ref>.

Деятельность человека очень слабо влияет на количество свободного кислорода в атмосфере<ref>{{Cite web |url=http://www.activestudy.info/obrazovanie-kisloroda-v-prirode-i-poluchenie-ego-v-texnike/ |title=Образование кислорода в природе и получение его в технике. © Зооинженерный факультет МСХА |access-date=2015-07-26 |archive-date=2015-12-08 |archive-url=https://web.archive.org/web/20151208121241/http://www.activestudy.info/obrazovanie-kisloroda-v-prirode-i-poluchenie-ego-v-texnike/ |url-status=live }}</ref>{{нет в источнике}}. Если кислород в атмосфере исчезнет, то при нынешних темпах фотосинтеза понадобится около 2000 лет, чтобы восстановить его прежнее содержание в атмосфере<ref>{{статья|автор=Dole, Malcolm|заглавие=The Journal of General Physiology|ссылка=http://jgp.rupress.org/content/49/1/5.full.pdf|язык=en|год=1965|выпуск=49|номер=1|doi=10.1085/jgp.49.1.5|pmid=5859927|archive-date=2014-01-17|archive-url=https://web.archive.org/web/20140117035102/http://jgp.rupress.org/content/49/1/5.full.pdf}}</ref>.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых организмах. По числу атомов в живых клетках его около {{nobr|25 %,}} по массовой доле — около {{nobr|65 %}}<ref name="Хим"/>.

В 2016 году датские учёные доказали, что свободный кислород присутствовал в атмосфере уже 3,8 млрд лет назад<ref>{{Cite web |url=http://tass.ru/nauka/3016634 |title=ТАСС: Наука — Учёные: кислород в атмосфере Земли появился на 800 млн лет раньше, чем считалось ранее |access-date=2016-03-25 |archive-date=2016-04-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160423165911/http://tass.ru/nauka/3016634 |url-status=live }}</ref>.

В 2024 году был обнаружен абиогенный источник свободного кислорода, так называемый «[[тёмный кислород]]», который производят [[железомарганцевые конкреции]], найденные в [[Абиссаль|глубоких слоях океана]], куда не проникает свет, что исключает возможность образования в результате [[фотосинтез]]а<ref>{{Cite web|url=https://www.bbc.com/news/articles/c728ven2v9eo|title=Dark oxygen made by deep sea 'batteries'|lang=en-GB|website=www.bbc.com|access-date=2024-07-31|archive-date=2024-07-31|archive-url=https://web.archive.org/web/20240731004253/https://www.bbc.com/news/articles/c728ven2v9eo|url-status=live}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.usatoday.com/story/news/nation/2024/07/23/dark-oxygen-ocean-study/74508501007/|title='Dark oxygen' discovery: Study finds lumps of metal producing 'dark oxygen' on ocean floor|lang=en-US|first=Julia|last=Gomez|website=USA TODAY|access-date=2024-07-31|archive-date=2024-07-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20240729174822/https://www.usatoday.com/story/news/nation/2024/07/23/dark-oxygen-ocean-study/74508501007/|url-status=live}}</ref>.

== Физические свойства ==
[[Файл:AYool WOA surf O2.png|thumb|left|В мировом океане концентрация растворённого O<sub>2</sub> больше в холодных водах, меньше — в тёплых]]
[[Файл:Liquid oxygen in a beaker 2.jpg|мини|[[Жидкий кислород]]]]
При [[Нормальные условия|нормальных условиях]] кислород — это [[газ]] без цвета, вкуса и запаха.

1 л его при нормальных условиях имеет массу {{nobr|1,429 г}}, то есть немного тяжелее [[воздух]]а. Слабо растворяется в [[вода|воде]] ({{nobr|4,9 мл/100 г}} при {{nobr|0 °C,}} {{nobr|2,09 мл/100 г}} при {{nobr|+50 °C)}} и [[спирт]]е {{nobr|(2,78 мл/100 г}} при {{nobr|+25 °C).}} Хорошо растворяется в расплавленном [[серебро|серебре]] (22 объёма O<sub>2</sub> в 1 объёме Ag при {{nobr|+961 °C).}} Хорошо растворяется в перфторированных углеводородах {{nobr|(20—40 об %)}}.

Межатомное расстояние — {{nobr|0,12074 нм.}} Является [[парамагнетик]]ом. В жидком виде притягивается магнитом.

При нагревании газообразного кислорода происходит его обратимая [[Диссоциация (химия)|диссоциация]] на атомы, концентрация диссоциированных атомов в смеси при {{nobr|+2000 °C}} — {{nobr|0,03 %,}} при {{nobr|+2600 °C}} — {{nobr|1 %,}} {{nobr|+4000 °C}} — {{nobr|59 %,}} {{nobr|+6000 °C}} — {{nobr|99,5 %.}}

[[Жидкий кислород]] кипит под давлением {{nobr|101,325 кПа}} при температуре {{nobr|−182,98 °C}} и представляет собой бледно-голубую [[жидкость]]. [[Критическая температура]] кислорода 154,58 К (−118,57 °C), критическое давление {{nobr|4,882 МПа}}{{sfn|''Рябин В. А. и др.'', Термодинамические свойства веществ|1977|с =127}}.

[[Файл:Phase diagram of oxygen-ru.svg|thumb|250px|right|[[Фазовая диаграмма]] O<sub>2</sub>]]
Твёрдый кислород (температура плавления {{nobr|−218,35 °C)}} — синие [[кристалл]]ы. Всего известно шесть [[Полиморфизм кристаллов|кристаллических фаз]] кислорода.

Три твёрдые фазы устойчивы при нормальном давлении (1 [[Атмосфера (единица измерения)|атм]]):
* {{math|α}}-О<sub>2</sub> — устойчива при температуре ниже {{nobr|23,65 K;}} это ярко-синие кристаллы [[моноклинная сингония|моноклинной сингонии]], параметры [[элементарная ячейка|ячейки]] {{math|''a''}} = {{nobr|5,403 Å,}} {{math|''b''}} = {{nobr|3,429 Å,}} {{math|''c''}} = {{nobr|5,086 Å;}} {{math|β}} = 132,53°<ref name="ICSD">{{Cite web |url=http://www.fiz-karlsruhe.de/icsd.html |title=Inorganic Crystal Structure Database |access-date=2009-08-03 |archive-date=2012-03-03 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120303141248/http://www.fiz-karlsruhe.de/icsd.html |url-status=live }}</ref>.
* {{math|β}}-O<sub>2</sub> — устойчива в интервале температур от 23,65 до {{nobr|43,65 K;}} это бледно-синие кристаллы (при повышении давления цвет переходит в розовый) имеют ромбоэдрическую кристаллическую решётку, параметры ячейки {{math|''a''}} = {{nobr|4,21 Å,}} {{math|α}} = 46,25°<ref name="ICSD"/>.
* {{math|γ}}-O<sub>2</sub> — устойчива при температурах от 43,65 до {{nobr|54,21 K;}} бледно-синие кристаллы имеют [[кубическая сингония|кубическую кристаллическую решётку]], период решётки {{math|''a''}}={{nobr|6,83 Å}}<ref name="ICSD"/>.

При высоких давлениях известны ещё три фазы:
* {{math|δ}}-O<sub>2</sub> — устойчива в интервале температур {{nobr|20—240 K}} и давление 6—8 [[Паскаль (единица измерения)|ГПа]], оранжевые кристаллы;
* {{math|ε}}-O<sub>n</sub> — содержит молекулы O{{sub|4}}<ref>{{статья|автор=Yu. A. Freiman, H. J. Jodl |заглавие=Solid oxygen|издание=Physics Reports|год=2004|том=401|номер=1—4|страницы=1—228|doi=10.1016/j.physrep.2004.06.002}}</ref> или O{{sub|8}}<ref>{{статья|автор=Hiroshi Fujihisa, Yuichi Akahama, Haruki Kawamura, Yasuo Ohishi, Osamu Shimomura, Hiroshi Yamawaki, Mami Sakashita, Yoshito Gotoh, Satoshi Takeya, and Kazumasa Honda|заглавие=O{{sub|8}} Cluster Structure of the Epsilon Phase of Solid Oxygen|издание=Phys. Rev. Lett.|год=2006|том=97|номер=|страницы=085503|doi=10.1103/PhysRevLett.97.085503|issn=}}</ref><ref>{{статья|автор=Lars F. Lundegaard, Gunnar Weck, Malcolm I. McMahon, Serge Desgreniers, Paul Loubeyre |заглавие=Observation of an O{{sub|8}} molecular lattice in the ε phase of solid oxygen |ссылка=https://archive.org/details/sim_nature-uk_2006-09-14_443_7108/page/200 |издание=Nature |год=2006 |том=443 |номер= |страницы=201—204 |doi=10.1038/nature05174 |issn= |язык=en }}</ref>, устойчива при давлении от 10 и до {{nobr|96 ГПа,}} цвет кристаллов моноклинной сингонии от тёмно-красного до чёрного;
* {{math|ζ}}-O<sub>n</sub> — устойчива при давлении более {{nobr|96 ГПа,}} металлическое состояние имеет характерный металлический блеск, при низких температурах переходит в [[сверхпроводник|сверхпроводящее]] состояние.

== Химические свойства ==
Сильный окислитель, самый химически активный неметалл после [[фтор]]а, образует бинарные соединения со всеми химическими элементами, кроме [[гелий|гелия]], [[неон]]а, [[аргон]]а<!-- , [[фтор]]а (с фтором кислород образует [[Фторид кислорода(II)|фторид кислорода]], так как фтор более [[Электроотрицательность|электроотрицателен]], чем кислород)-->; наиболее характерная [[степень окисления]] кислорода в них составляет −2 (''[[оксиды]]''). Как правило, реакции окисления с участием кислорода протекают с выделением тепла и ускоряются при повышении температуры (см. [[Горение]]). Примеры реакций, протекающих при комнатной температуре:

: <chem>4 Li + O2 -> 2 Li2O,</chem>
: <chem>2 Sr + O2 -> 2 SrO</chem>'''.'''

Окисляет соединения, в которых элементы находятся не в максимальной степени окисления:

: <chem>2 NO + O2 -> 2 NO2 ^</chem>'''.'''

Окисляет большинство [[Органические соединения|органических соединений]] в реакциях [[Горение|горения]]:

: <chem>2C6H6 + 15O2 -> 12CO2 + 6H2O,</chem>
: <chem>CH3CH2OH + 3O2 -> 2CO2 + 3H2O</chem>'''.'''

При определённых условиях можно провести неполное окисление органического соединения:

: <chem>CH3CH2OH + O2 -> CH3COOH + H2O</chem>'''.'''

Кислород реагирует непосредственно (при [[Нормальные условия|нормальных условиях]], при нагревании и/или в присутствии [[катализатор]]ов) почти со всеми простыми веществами, кроме [[Благородные металлы|благородных металлов]] и [[инертный газ|инертных газов]] ([[Гелий|He]], [[Неон|Ne]], [[Аргон|Ar]], [[Криптон|Kr]], [[Ксенон|Xe]], [[Радон|Rn]]); реакции с [[Галогены|галогенами]] происходят под воздействием электрического разряда или [[ультрафиолет|ультрафиолетового облучения]]. Косвенным путём могут быть получены оксиды благородных металлов и тяжёлых инертных газов (Xe, Rn). Во всех своих бинарных соединениях кислород имеет отрицательную степень окисления, кроме соединений со фтором (см. ниже [[#Фториды кислорода]]).

Кислород образует ''[[пероксид]]ы'' со степенью окисления атома кислорода, формально равной −1.
* Например, пероксиды получаются при сгорании [[Щелочные металлы|щелочных металлов]] в кислороде:

: <chem>2 Na + O2 -> Na2O2</chem>'''.'''

* Некоторые [[оксиды]] взаимодействуют с кислородом с образованием пероксидов, например:

: <chem>2 BaO + O2 -> 2BaO2</chem>'''.'''

* По теории горения, разработанной [[Бах, Алексей Николаевич|А. Н. Бахом]] и [[Энглер, Карл Освальд|К. О. Энглером]], окисление многих веществ происходит в две стадии с образованием промежуточного пероксидного соединения. Например, при охлаждении пламени горящего [[водород]]а [[Лёд|льдом]] наряду с [[Вода|водой]], образуется [[пероксид водорода]]:

: <chem>H2 + O2 -> H2O2</chem>'''.'''

* В ''[[надпероксид]]ах'' кислород формально имеет [[степень окисления]] −½, то есть один электрон приходится на два атома кислорода (образуется ион O{{sub_sup|2|−}}). Надпероксиды получают взаимодействием пероксидов с кислородом при повышенных [[Давление|давлении]] и [[Температура|температуре]], например:

: <chem>Na2O2 + O2 -> 2NaO2</chem>'''.'''

* [[Калий]] K, [[рубидий]] Rb и [[цезий]] Cs реагируют с кислородом сразу с образованием надпероксидов:

: <chem>K + O2 -> KO2,</chem>
: <chem>Rb + O2 -> RbO2,</chem>
: <chem>Cs + O2 -> CsO2</chem>'''.'''

* Существуют ''[[неорганические озониды]]'' содержащие [[ион]] O{{sub_sup|3|−}} со степенью окисления кислорода, формально равной −⅓. Их получают действием озона на [[гидроксиды]] [[Щелочные металлы|щелочных металлов]]:

: <chem>3 KOH + 3 O3 -> 2 KO3 + KOH * H2O + 2 O2 ^</chem>'''.'''

* В ионе ''[[соли диоксигенила|диоксигенила]]'' O{{sub_sup|2|+}} кислород имеет формально степень окисления +½. Его получают по реакции:

: <chem>PtF6 + O2 -> O2PtF6</chem>'''.'''

В этой реакции кислород проявляет [[Восстановители|восстановительные]] свойства.

=== Фториды кислорода ===
* ''[[Дифторид кислорода]]'', OF<sub>2</sub>, степень окисления кислорода +2, получают пропусканием [[фтор]]а через разбавленный раствор [[щёлочи]]:

: <chem>2 F2 + 2 NaOH -> 2 NaF + H2O + OF2 ^</chem>'''.'''

* ''[[Диоксидифторид|Монофторид кислорода]]'' (''[[Диоксидифторид]]''), O<sub>2</sub>F<sub>2</sub>, нестабилен, степень окисления кислорода +1. Получают из смеси фтора с кислородом в тлеющем разряде при температуре {{nobr|−196 °C:}}

: <chem>F2 + O2 -> O2F2</chem>'''.'''

* В тлеющем разряде в смеси фтора с кислородом при определённых давлении и температуре получают смеси высших фторидов кислорода [[Триоксидифторид|O<sub>3</sub>F<sub>2</sub>]], [[Тетраоксидифторид|O<sub>4</sub>F<sub>2</sub>]], O<sub>5</sub>F<sub>2</sub> и O<sub>6</sub>F<sub>2</sub>.

* Квантовомеханические расчёты предсказывают устойчивое существование иона {{не переведено|Трифтороксоний|трифтороксония|en|Trifluorooxonium}}<ref>{{статья|автор=Margaret-Jane Crawford и Thomas M. Klapötke|заглавие=The trifluorooxonium cation, OF<sub>3</sub><sup>+</sup>|ссылка=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022113999001396|язык=en|автор издания=|издание=Journal of Fluorine Chemistry|тип=|место=|издательство=|год=1999|том=99|выпуск=2|страницы=151—156|isbn=|issn=|doi=10.1016/S0022-1139(99)00139-6|pmid=|archive-date=2015-09-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20150924153841/http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022113999001396}}</ref> OF{{sub_sup|3|+}}. Пока этот ион не открыт, но если он существует, то степень окисления кислорода в нём будет равна +4.

Кислород поддерживает процессы [[Дыхание|дыхания]], [[Горение|горения]], [[Гниение|гниения]].

В свободном виде элемент существует в двух аллотропных модификациях: O<sub>2</sub> и O<sub>3</sub> ([[озон]]). Как установили в [[1899 год в науке|1899 году]] [[Кюри, Пьер|Пьер Кюри]] и [[Кюри, Мария|Мария Склодовская-Кюри]], под воздействием [[ионизирующее излучение|ионизирующего излучения]] O<sub>2</sub> переходит в O<sub>3</sub><ref>{{статья |заглавие=Effets chimiques produits par les rayons de Becquerel |издание={{Нп3|Comptes rendus de l'Académie des Sciences}} |том=129 |страницы=823—825 |ссылка=http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3085b/f823.image.langEN |язык=fr |тип=magazine |автор=Curie P., Curie M. |год=1899 |archive-date=2016-02-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160216171858/http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3085b/f823.image.langEN }}</ref><ref name="Slovar">{{статья|заглавие=Радиационная химия|издание=[[Энциклопедический словарь (Педагогика)|Энциклопедический словарь]] юного химика. 2-е изд.|ответственный=Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо|место=М.|издательство=[[Педагогика (издательство)|Педагогика]]|isbn=5-7155-0292-6|год=1990|страницы=200}}</ref>.

== Получение ==

=== Ректификация жидкого воздуха ===
В настоящее время в промышленности кислород получают из воздуха.
Основным промышленным способом получения кислорода является криогенная [[ректификация]].
Также применяются в промышленности [[кислородные установки]], работающие на основе мембранного разделения воздуха и технологии, использующие адсорбционные методы.

В лабораториях пользуются кислородом промышленного производства, поставляемым в стальных баллонах под давлением около 15 [[МПа]].

=== Разложение кислородсодержащих веществ ===
Небольшие количества кислорода можно получать нагреванием [[Перманганат калия|перманганата калия]] <small><chem>KMnO4</chem></small>:

: <chem>2 KMnO4 ->[t] K2MnO4 + MnO2 + O2 ^</chem>'''.'''

Используют также реакцию [[катализатор|каталитического]] разложения [[Пероксид водорода|пероксида водорода]] <small><chem>H2O2</chem></small> в присутствии [[Оксид марганца(IV)|оксида марганца(IV)]]:

: <chem>2 H2O2 ->[\ce{MnO2}] 2 H2O + O2 ^</chem>'''.'''.

Кислород можно получить каталитическим разложением хлората калия ([[бертолетова соль|бертолетовой соли]]) <small><chem>KClO3</chem></small>:

: <chem>2 KClO3 -> 2 KCl + 3 O2 ^</chem>'''.'''

Разложение [[Оксид ртути(II)|оксида ртути(II)]] {{nobr|(при t = 100 °C)}} было первым методом получения кислорода:

: <chem>2 HgO ->[100\ \ce{^{o}C}] 2 Hg + O2 ^</chem>'''.'''

=== Электролиз водных растворов ===
К лабораторным способам получения кислорода относится метод [[электролиз]]а разбавленных водных растворов щелочей, кислот и некоторых солей (сульфатов, нитратов щелочных металлов):

: <chem>2 H2O ->[e^-] 2 H2 ^ + O2 ^</chem>'''.'''

=== Реакция перекисных соединений с углекислым газом ===
На подводных лодках и орбитальных станциях обычно получается реакцией [[пероксид натрия|пероксида натрия]] и [[углекислый газ|углекислого газа]], выдыхаемого человеком:

: <chem>2 Na2O2 + 2 CO2 -> 2 Na2CO3 + O2 ^</chem>'''.'''

Для соблюдения баланса объёмов поглощённого углекислого газа и выделившегося кислорода, к нему добавляют [[надпероксид калия]]. В космических кораблях для уменьшения веса иногда используется [[пероксид лития]].


===Фотосинтез===
Внутри растения происходит фотосинтез превращение [[воды]] и [[углекислый газ]] в сахара и кислород.

: <chem>6 H2O + 6 CO2 -> C6H12O6 + 6O2 ^</chem>'''.'''

== Применение ==
Широкое промышленное применение кислорода началось в середине [[XX век]]а, после изобретения [[турбодетандер]]ов — устройств для получения жидкого воздуха.

=== В [[Металлургия|металлургии]] ===
[[Конвертер]]ный способ производства [[Сталь|стали]] или переработки [[Штейн (металлургия)|штейнов]] связан с применением кислорода. Во многих металлургических агрегатах для более эффективного сжигания топлива вместо воздуха в [[горелка]]х используют кислородно-воздушную смесь.

=== Сварка и резка металлов ===
[[Кислородный баллон|Кислород в баллонах]] голубого цвета широко используется для газопламенной резки и сварки металлов.

=== Компонент [[Ракетное топливо|ракетного топлива]] ===
В качестве [[Окислитель|окислителя]] для [[Ракетное топлива|ракетного топлива]] применяется [[жидкий кислород]], [[пероксид водорода]], [[азотная кислота]] и другие богатые кислородом соединения.
Смесь жидкого кислорода и жидкого [[озон]]а — один из самых мощных окислителей ракетного топлива (удельный импульс смеси водород — озон превышает удельный импульс для пары [[водород]]-[[фтор]] и [[водород]]-[[фторид кислорода]]).

=== В [[Медицина|медицине]] ===
{{main|Кислородная терапия}}
Медицинский кислород хранится в металлических [[Газовый баллон|газовых баллонах]] высокого давления голубого цвета различной ёмкости от 1,2 до 10,0 [[литр]]ов под давлением до 15 МПа (150 [[Атмосфера (единица измерения)|атм]]) и используется для обогащения дыхательных газовых смесей в [[наркоз]]ной аппаратуре, при нарушении [[Дыхание|дыхания]], для купирования приступа [[Бронхиальная астма|бронхиальной астмы]], устранения [[Гипоксия|гипоксии]] любого генеза, при [[Декомпрессионная болезнь|декомпрессионной болезни]]. Крупные медицинские учреждения могут использовать не сжатый кислород в баллонах, а сжиженный в [[Сосуд Дьюара|сосуде Дьюара]] большой ёмкости. Для индивидуального применения медицинским кислородом из баллонов заполняют специальные прорезиненные ёмкости — [[Кислородная подушка|кислородные подушки]]. Для подачи кислорода или кислородо-воздушной смеси одновременно одному или двум пострадавшим в полевых условиях или в условиях стационара применяются кислородные ингаляторы различных моделей и модификаций. Достоинством кислородного ингалятора является наличие конденсатора-увлажнителя газовой смеси, использующего влагу выдыхаемого воздуха. Для расчёта оставшегося в баллоне количества кислорода в литрах обычно величину давления в баллоне в атмосферах (по [[манометр]]у [[Газовый редуктор|редуктора]]) умножают на величину ёмкости баллона в литрах. Например, в баллоне вместимостью 2 литра манометр показывает давление кислорода 100 атм. Объём кислорода в этом случае равен 100 × 2 = 200 литров<ref name="SMP">{{книга|автор=|часть=|заглавие=Руководство для врачей скорой помощи|ссылка=|ответственный=Михайлович В. А|издание=2-е изд., перераб. и доп|место=Л.|издательство=Медицина|год=1990|том=|страницы=28—33|страниц=544|серия=|isbn=5-225-01503-4|тираж=120000}}</ref>.

=== В [[Пищевая промышленность|пищевой промышленности]] ===
В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве [[Пищевые добавки|пищевой добавки]] '''E948'''<ref>[http://www.food-info.net/uk/e/e948.htm Food-Info.net: E-numbers: E948 : Oxygen] {{Wayback|url=http://www.food-info.net/uk/e/e948.htm |date=20090404112639 }}.</ref>, как пропеллент и упаковочный газ.

=== В [[Химическая промышленность|химической промышленности]] ===
В химической промышленности кислород используют как реактив-окислитель в многочисленных [[Химический синтез|синтезах]], например, окисления углеводородов в кислородсодержащие соединения ([[спирты]], [[альдегиды]], [[кислоты]]), [[Оксид серы(IV)|диоксид серы]] в [[Оксид серы(VI)|триоксид серы]], [[аммиак]]а в [[оксиды азота]] в производстве [[азотная кислота|азотной кислоты]]. Вследствие высоких температур, развивающихся при [[Окисление|окислении]], последние описанные реакции часто проводят в режиме [[горение|горения]].

=== В [[Сельское хозяйство|сельском хозяйстве]] ===
В тепличном хозяйстве для изготовления [[Кислородный коктейль|кислородных коктейлей]], для прибавки в весе у животных, для обогащения кислородом водной среды в [[Рыбоводство|рыбоводстве]].

== Биологическая роль кислорода ==
[[Файл:Emergency stock of oxygen.jpg|thumb|200px|Аварийный запас кислорода в бомбоубежище]]
Кислород является одним из [[Биогенные элементы|биогенных элементов]]; большинство соединений, входящих в состав живых организмов: вода, кислоты, эфиры, альдегиды и кетоны, спирты и амины, азотистые основания (кроме аденина), соединения и полимеры смешанного состава, такие как, например, нуклеиновые кислоты или хитин, содержат кислород. Как правило, в молекуле он либо связан с углеродным скелетом, либо входит в состав неметаллических боковых групп, например -NO<sub>2</sub>.

O<sub>2</sub> — побочный продукт кислородного [[Фотосинтез|фотосинтеза]] (представляет собой окисленный кислород воды) и акцептор электронов для организмов с [[Клеточное дыхание#Окислительное фосфорилирование|кислородным типом клеточного дыхания]] (аэробов), в конце этого процесса он превращается в кислород воды. Выделение кислорода фотосинтетиками превышает их собственное потребление, благодаря чему могут существовать экосистемы, по большей части состоящие из аэробов.

Широко используется кислород в медицине. При [[Сердечно-сосудистые заболевания|сердечно-сосудистых заболеваниях]] для улучшения обменных процессов в [[желудок]] вводили кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, [[Элефантиаз|слоновости]], [[Гангрена|гангрене]] и других серьёзных заболеваниях. Для обеззараживания и дезодорации воздуха и очистки питьевой [[Вода|воды]] применяют искусственное обогащение [[озон]]ом. Радиоактивный изотоп кислорода <sup>15</sup>O применяется для исследований скорости кровотока, [[Лёгкие#Вентиляция лёгких|лёгочной вентиляции]].

== Токсичные производные кислорода ==
Некоторые производные кислорода (т. н. [[реактивные формы кислорода]]), такие, как [[синглетный кислород]], [[пероксид водорода]], [[супероксид]], [[озон]] и [[гидроксильный радикал]], являются токсичными и реакционноспособными продуктами. Они образуются в процессе активирования или частичного восстановления кислорода. Супероксид (супероксидный радикал), пероксид водорода и гидроксильный радикал могут образовываться в клетках и тканях организма человека и животных и вызывают [[оксидативный стресс]].

== Токсичность кислорода ==
Длительное вдыхание чистого кислорода может иметь опасные последствия для организма. Безопасно длительно дышать при обычном давлении смесями, содержащими до {{nobr|60 %}} кислорода, вдыхая и выдыхая через нос, поскольку [[зубная эмаль]] и верхние дыхательные пути особенно страдают от контакта с чистым кислородом<ref>{{Cite web |url=https://books.google.com/books?id=D1xbCwAAQBAJ&pg=PT172 |title=Трагедии советского подплава - Владимир Шигин - Google Books<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2023-03-15 |archive-date=2023-03-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230315174549/https://books.google.com/books?id=D1xbCwAAQBAJ&pg=PT172 |url-status=live }}</ref>. Дыхание {{nobr|90 %}} кислородом в течение 3 суток приводит к [[Тахикардия|тахикардии]], рвоте, [[Пневмония|пневмонии]], судорогам. При повышении давления токсическое действие кислорода ускоряется и усиливается. Молодые люди более чувствительны к токсическому действию кислорода, чем пожилые<ref>Вредные химические вещества: Неорганические соединения элементов V—VIII групп. Справочник. — Л., 1989. — С. 150—170</ref>.

== Изотопы ==
{{Main|Изотопы кислорода}}
Кислород имеет три стабильных изотопа: <sup>16</sup>O, <sup>17</sup>O и <sup>18</sup>O, среднее содержание которых составляет соответственно {{nobr|99,759 %,}} {{nobr|0,037 %}} и {{nobr|0,204 %}} от общего числа атомов кислорода на Земле. Резкое преобладание в смеси изотопов наиболее лёгкого из них <sup>16</sup>O связано с тем, что ядро атома <sup>16</sup>O состоит из 8 [[протон]]ов и 8 [[нейтрон]]ов (дважды [[магические ядра|магическое ядро]] с заполненными нейтронной и протонной оболочками). А такие ядра, как следует из теории строения атомного ядра, обладают особой устойчивостью.

Также известны радиоактивные изотопы кислорода с [[Массовое число|массовыми числами]] от <sup>12</sup>O до <sup>28</sup>O. Все радиоактивные изотопы кислорода имеют малый [[период полураспада]], наиболее долгоживущий из них — <sup>15</sup>O с периодом полураспада ~120 секунд. Наиболее краткоживущий изотоп <sup>12</sup>O имеет период полураспада 5,8{{e|−22}} секунд.

== См. также ==
* [[:Категория:Соединения кислорода]]

== Примечания ==
'''Комментарии'''
{{примечания|group="комм"}}

'''Источники'''
{{примечания|2}}

== Литература ==
* {{БРЭ |статья=Кислород |автор=Зломанов В. П. |том=14 |страницы=59 |ref=БРЭ |ссылка=https://old.bigenc.ru/chemistry/text/2068059 |архив=https://web.archive.org/web/20230103225238/https://bigenc.ru/chemistry/text/2068059 |архив дата=2023-01-03 }}
* {{книга|автор =Рябин В. А., Остроумов М. А., Свит Т. Ф.|заглавие =Термодинамические свойства веществ. Справочник|место =Л.|издательство =[[Химия (издательство)|Химия]]|год =1977|страниц =392|ref =''Рябин В. А. и др.'', Термодинамические свойства веществ}}
Из БРЭ:
* Saunders N. Oxygen and the elements of group 16. Oxf., 2003.{{ref|en}}
* Дроздов А. А., Зломанов В. П., Мазо Г. Н., Спиридонов Ф. М. Неорганическая химия. М., 2004. Т. 2.
* Шрайвер Д., Эткинс П. Неорганическая химия. М., 2004. Т. 1-2.

== Ссылки ==
{{Навигация
|Викисловарь = кислород
|Викицитатник = кислород
}}
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/O/key.html Кислород на Webelements] {{Wayback|url=http://www.webelements.com/webelements/elements/text/O/key.html |date=20040830084732 }}{{ref|en}}
* [http://n-t.ru/ri/ps/pb008.htm Кислород в Популярной библиотеке химических элементов] {{Wayback|url=http://n-t.ru/ri/ps/pb008.htm |date=20070930171057 }}
* [http://rc.nsu.ru/text/news/Physics/053.html Твёрдый кислород при сверхбольших давлениях: образование молекул O<sub>4</sub>] {{Wayback|url=http://rc.nsu.ru/text/news/Physics/053.html |date=20200114072000 }}
* [http://elementy.ru/news/431323 Выяснено магнитное упорядочение оранжевого кислорода] {{Wayback|url=http://elementy.ru/news/431323 |date=20110912170630 }}
* [http://elementy.ru/news/25666 Магнитный коллапс в твёрдом кислороде] {{Wayback|url=http://elementy.ru/news/25666 |date=20080327105806 }}
* [http://twt.mpei.ac.ru/MAS/Worksheets/Chem/HCh_Lurie_Tab_7_313.mcd Растворимость кислорода в воде] TWT department of MPEI: Live Calculations by MAS
* [http://amazing-science.com/молекулы-кислорода-из-углекислого-га/ Учёным удалось напрямую получить молекулы кислорода из углекислого газа] {{Wayback|url=http://amazing-science.com/%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%8B-%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0-%D0%B8%D0%B7-%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D0%B3%D0%B0/ |date=20150203024045 }}
* [https://web.archive.org/web/20160630202600/http://aktinoya.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=607:2014-09-13-08-24-20&catid=96:2013-10-12-06-17-20&Itemid=165 Российским кислородом дышит весь мир: О проблемах сохранения леса]

{{Внешние ссылки}}
{{Периодическая система элементов}}

[[Категория:Кислород| ]]
[[Категория:Неметаллы]]
[[Категория:Пищевые добавки]]
[[Категория:Простые вещества]]
[[Категория:Сигнальные молекулы газообразных веществ]]
[[Категория:Халькогены]]
[[Категория:Химические элементы]]