Кислород

 

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%.

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  таких тяжелых заболеваний, как  гангрена, тромбофлебит, слоновость, трофические язвы.

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.

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.