Факты об элементах: Кислород

Кислород — это бесцветный газ без запаха и вкуса, обладающий высокой реакционной способностью из-за своей высокой электроотрицательности, уступая в этом только фтору. Электроотрицательность кислорода обусловлена его положением в периодической таблице, отражающим тот факт, что для заполнения внешней электронной оболочки требуется два электрона. Это означает, что O2 всегда пытается получить электроны, и это достигается путем связывания с любым менее электроотрицательным элементом. Поэтому кислород образует соединения (оксиды) почти со всеми элементами.

Этим качеством объясняется малое содержание свободного кислорода (дикислород или O2) в атмосфере земли. Он легко связывается с водородом, разделяя с ним две электронные пары. Поскольку кислород составляет большую часть воды (H2O), он также в большом количестве содержится в живых организмах, включая человека. Кислород — третий самый распространенный элемент во Вселенной после водорода и гелия. Из-за своей склонности образовывать соединения с другими элементами, газообразный кислород не существовал бы в атмосфере, если бы не вырабатывался посредством фотосинтеза в растениях. Кислород начал накапливаться в атмосфере после эволюционного появления фотосинтезирующих организмов примерно 2,5 млрд лет назад.

Возможно, самый важный вклад в металлургию кислород внес в сферу производства стали. В процессе, известном как конвертерное производство стали, или кислородно-конвертерный процесс, чугун, содержащий углерод, превращается в сталь с помощью кислорода.

Чугун сначала расплавляется, затем высокочистый кислород вводится в расплавленный металл под давлением 700-1000 кПа (100-150 фунт/дюйм2) и при этом распыляется со сверхзвуковой скоростью на поверхность расплава через водоохлаждаемую кислородную фурму, которая подвешена в нескольких футах над ним. Происходит быстрое сжигание (окисление) большей части углерода в расплавленном чугуне, и кислород вступает с ним в соединение с образованием монооксида углерода (CO) и углекислого газа (CO2).

Это высокоэкзотермический процесс, поэтому необходимо постоянно добавлять железный лом для поглощения излишне выделяемого тепла и предотвращения перегрева. В результате получается низкоуглеродистая сталь. Кислородно-конвертерный процесс пришел на замену бессемеровскому процессу, в котором для окисления углерода использовали воздух. Бессемеровский процесс был менее эффективным, и только когда кислород стал более доступным, швейцарский инженер Роберт Дюрре разработал первый конвертерный процесс в 1943 году.

Вот несколько важных фактов о кислороде.

Атомный номер: 8

Атомная масса: 15,9994

Температура плавления: 54,36 K (-218,79°C или -361,82°F)

Точка кипения: 90,20 K (-182,95°C или -297,31°F)

Плотность: 0,001429 г/см3

Фазовое состояние при комнатной температуре: газообразное

Классификация элемента: неметалл

Номер в периодической таблице: 2  

Номер группы: 16  

Название группы: халькогены