Кислород

O (a. oxygen; и. Sauerstoff; ф. oxygene; и. oxigeno), — хим. элемент VI группы периодич. системы Менделеева, ат. н. 8, ат. м. 15,9994. B природе состоит из трёх стабильных изотопов: ¹⁶O (99,754%), ¹⁷O (0,0374%), ¹⁸O (0,2039%). Открыт независимо швед. химиком K. B. Шееле (1770) и англ. исследователем Дж. Пристли (1774). B 1775 франц. химик A. Лавуазье нашёл, что воздух состоит из двух газов — K. и азота и дал первому название.

K. — бесцветный газ без запаха и вкуса; плотность при 273,15 K и нормальном давлении 1,428 кг/м³. При 90,18 K конденсируется в бледно-голубую жидкость, при 54,36 K отвердевает. Плотность жидкого K. 1142 кг/м³, tпл — 218,7°C, tкип — 192,98°C. Теплопроводность (при 273,15 K) 23,86·* 10^-3 Bт/м·K. Теплоёмкость (273,15 K) Cp =28,9 Дж/моль·K; Cv=20,5 Дж/моль · K; Cp/Cv = 1,403. Критич. темп-pa 154,31 K, давление 4,91705 МПa.

Простые соединения K.: O₂ и озон O₃. Степень окисления -2, -1, a также +2 (OF₂). Образует соединения co всеми элементами. C нек-рыми металлами образует пероксиды Me2O₂, надпероксиды MeO₂, озониды MeO₃; c горючими газами — взрывчатые смеси. B 1 м³ воды при темп-pe 273,15 K растворяется 0,049 м³ O₂.

K. занимает 3-e место после водорода и гелия по распространённости во Вселенной. Самый распространённый хим. элемент на Земле — 47% массы земной коры, 85,7% массы гидросферы, 23,15% массы атмосферы, 79% и 65% массы растений и животных соответственно. Пo объёму K. занимает 92% объёма земной коры. Известно ок. 1400 минералов, содержащих K., главные из них кварц, полевые шпаты, слюды, глинистые минералы, карбонаты.

Более 99,9% K. Земли находится в связанном состоянии. K. — гл. фактор, регулирующий распределение элементов в планетарном масштабе. Содержание его c глубиной закономерно уменьшается. Кол-во K. в магматич. породах меняется от 49% в кислых эффузивах и гранитах до 38-42% в дунитах и кимберлитах. Содержание K. в метаморфич. породах соответствует глубинности их формирования: от 44% в эклогитах до 48% в кристаллич. сланцах. Максимум K. в осадочных породах 49-51%. При погружении осадков происходит их дегидратация и частичное восстановление оксидного железа, сопровождающиеся уменьшением кол-ва кислорода в породе. При подъёме г. п. из глубин в приповерхностные условия начинаются процессы их изменения c привносом воды и углекислоты и содержание K. повышается. Исключит. роль в геохим. процессах играет свободный K., значение к-рого определяется его высокой хим. активностью, большой миграц. способностью и постоянным, относительно высоким содержанием в биосфере, где он не только расходуется, но и воспроизводится. Полагают, что свободный K. появился в протерозое в результате фотосинтеза. B гипергенных процессах K. — один из осн. агентов, он окисляет сероводород и низшие оксиды. K. определяет поведение мн. элементов: повышает миграц. способность халькофилов, окисляя сульфиды до подвижных сульфатов, снижает подвижность железа и марганца, осаждая их в виде гидроксидов и обусловливая этим их разделение, и т. д. B водах океана содержание K. меняется: летом океан отдаёт кислород в атмосферу, зимой поглощает его. Полярные регионы обогащены кислородом. Важное геохим. значение имеют соединения K. — вода и углекислота.

Первичный изотопный состав K. Земли отвечал изотопному составу метеоритов и ультраосновных пород (¹⁸O = 5,9-6,4%). Процессы осадконакопления привели к фракционированию изотопов между осадками и водой и обеднению тяжёлым K. вод океана. K. атмосферы обеднён 18O по сравнению c K. океана, принятым за стандарт. Щелочные породы, граниты, метаморфич. и осадочные породы обогащаются тяжёлым K. Вариации изотопного состава в земных объектах определяются в осн. темп-рой протекания процесса. Ha этом основана изотопная термометрия карбонатообразования и др. геохим. процессов. Осн. пром. метод получения K. — разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Как побочный продукт K. получают при электролизе воды. Разработан способ получения K. методом избират. диффузии газов через мол. сита.

Газообразный K. применяется в металлургии для интенсификации доменных и сталеплавильных процессов, при выплавке цветных металлов в шахтных печах, бессемеровании штейнов и др. (св. 60% потребляемого K.); как окислитель во мн. хим. произ-вах; в технике — при сварке и резке металлов; при подземной газификации угля и др.; озон — при стерилизации пищевой воды и дезинфекции помещений. Жидкий K. используют как окислитель для ракетных топлив.

Литература: Бeyc A. A., Геохимия литосферы, 2 изд., M., 1981; Глизманенко Д. Л., Получение кислорода, 2 изд., M., 1972.

И. Ф. Кравчук.