Az oxigén magas kémiai aktivitással rendelkezik. Sok anyag reakcióba lép az oxigénnel szobahőmérsékleten. Így például az alma frissen vágott része gyorsan barna színt kap, ez az almában lévő szerves anyagok és a levegő oxigénje közötti kémiai reakcióknak köszönhető.

Egyszerű anyagokkal az oxigén általában melegítéskor reagál. Egy fémkanálba szenet teszünk az égetéshez, alkohollámpa lángjában vörösre hevítjük és oxigénnel edénybe engedjük. Megfigyeljük a szén fényes égését oxigénben. A szén egy egyszerű anyag, amely a szén elemből áll. Az oxigén és a szén reakciója hoz létre szén-dioxid:

C + O2 = CO2

Érdemes megjegyezni, hogy sok vegyszernek triviális neve van. A szén-dioxid egy anyag triviális neve. Az anyagok triviális neveit használják Mindennapi élet, amelyek közül sok ősi. Például szódabikarbóna, Bertolet só. Ugyanakkor minden vegyi anyagnak van egy szisztematikus kémiai neve is, amelynek összeállítását nemzetközi szabályok - a szisztematikus kémiai nómenklatúra - szabályozzák. Így a szén-dioxidnak szisztematikus neve van szén-monoxid (IV).

A szén-dioxid összetett anyag, kétkomponensű vegyület, amely oxigént is tartalmaz.

Egy kanálba ként teszünk az égetéshez, és felmelegítjük. A kén megolvad, majd meggyullad. A levegőben a kén halvány, szinte észrevehetetlen, kék lánggal ég. A ként bevezetjük egy edénybe oxigénnel - a kén fényes kék lánggal ég. A kén és az oxigén reakciója során kén-dioxid képződik:

S + O2 = SO2

A kén-dioxid a szén-dioxidhoz hasonlóan az oxidok csoportjába tartozik. Ez kén-oxid(IV) színtelen, szúrós szagú gáz.

Most adjunk hozzá meggyújtott vörös foszfort egy edénybe oxigénnel. A foszfor fényes, vakító lánggal ég. Az edény megtelt fehér füsttel. A fehér füst reakciótermék, finom szemcsés anyag foszfor (V)-oxid:

4P + 5O2 = 2P2O5

Nem csak a nem fémek éghetnek oxigénben. A fémek az oxigénnel is erőteljes kölcsönhatásba lépnek. Például a magnézium az oxigénben és a levegőben vakítóan fehér lánggal ég. A reakciótermék az magnézium-oxid:

2Mg + O2 = 2MgO

Próbáljuk meg elégetni a vasat oxigénben. Egy acélhuzalt felmelegítünk alkohollámpa lángjában, és gyorsan leeresztjük egy edénybe oxigénnel. A vas oxigénben ég, és sok szikra keletkezik. A reakció során keletkező anyagot vas-oxidnak nevezik:

3Fe + 2O2 = Fe3O4.

A bengáli tűz égése során keletkező szikraköteget a vaspor égésével magyarázzák, amely ezeknek a pirotechnikai termékeknek a részét képezi.

A figyelembe vett reakciók után fontos következtetések vonhatók le: az oxigén fémekkel és nemfémekkel egyaránt reagál; gyakran ezeket a reakciókat anyagok égése kíséri. Az oxigén reakciótermékei egyszerű anyagokkal oxidok.

Felhívjuk figyelmét, hogy amikor az oxigén kölcsönhatásba lép egyszerű anyagokkal - fémekkel és nemfémekkel, összetett anyagokkal - oxidok képződnek. Az ilyen típusú kémiai reakciókat ún kapcsolódási reakciók.

Csatlakozási reakció - olyan reakció, amelyben két vagy több kevésbé összetett anyag képződik, amelynek eredményeként összetettebb anyagok képződnek

Az oxigén kölcsönhatása összetett anyagokkal

Az oxigén képes reagálni összetett anyagokkal. Példaként tekintsük a háztartási gáz égésekor fellépő reakciót, amely abból áll metán CH4.

A kemence égőjében a metán égése alapján arra lehet következtetni, hogy a reakció hő és fény formájában felszabaduló energia formájában megy végbe. Mik ennek a reakciónak a termékei?

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O.

A reakciótermékek oxidok: szén-dioxid (szén(IV)-oxid) és víz (hidrogén-oxid).

Az oxigén reakciója során a pirit FeS2 ásványi anyaggal (a vas és a kén fontos ásványa) kén- és vas-oxidok keletkeznek. A reakció melegítéskor megy végbe:

4FeS2 + 11O2 = 8SO2 + 2Fe2O3

Oxidáció - égés és lassú oxidáció

Égés- ez az első kémiai reakció hogy az illető találkozott. Tűz... El lehet képzelni létezésünket tűz nélkül? Belépett az életünkbe, elválaszthatatlanná vált belőle. Tűz nélkül az ember nem tud ételt főzni, acélt, nélküle a szállítás lehetetlen. A tűz barátunkká és szövetségesünkké vált, a dicső tettek, a jó cselekedetek szimbóluma, a múlt emléke.

Kémiai szempontból az égés- Ez egy kémiai reakció, amelyet forró gázok és energiaáram felszabadítása kísér hő és fény formájában. Azt mondhatjuk, hogy az oxigén egyszerű anyagokkal reagálva oxidálja azokat:

Egyszerű anyag + Oxigén oxidáció → Oxidációs termékek (oxidok) + Energia.

Az anyagok oxidációja nem járhat égéssel, azaz láng felszabadulásával. Az ilyen folyamatokat lassú oxidációnak nevezik. A lassú oxidáció az anyagok és az oxigén közötti fokozatos kölcsönhatás folyamata, lassú hőfelszabadulással, amelyet nem kísér égés. Így például a szén-dioxid nemcsak a szén oxigénben való elégetésekor, hanem lassú oxidáció során is képződik szerves anyag levegő oxigén (rothadás, bomlás).

• Egyszerű anyagok oxigénnel való reakciójában, oxidok
• Az egyszerű anyagok oxigénnel való reakciói általában melegítéskor mennek végbe
• Egyszerű anyagok reakciói oxigénnelösszetett reakciók
• Triviális nevek vegyi anyagok nem tükrözik az anyagok kémiai összetételét, a mindennapi gyakorlatban használatosak, sok közülük történelmileg alakult ki
• A vegyi anyagok szisztematikus nevei tükrözik az anyag kémiai összetételét, megfelelnek a nemzetközi szisztematikus nómenklatúrának
• Csatlakozási reakció- olyan reakció, amelyben két vagy több kevésbé összetett anyagból összetettebb anyagok képződnek
• Az oxigén képes reagálni összetett anyagokkal
• Égés- kémiai reakció, amelyet hő és fény formájában felszabaduló energia kísér
• lassú oxidáció- az anyagok és az oxigén fokozatos kölcsönhatásának folyamata lassú hőfelszabadulás mellett, amelyet nem kísér égés

8 O 1s 2 2s 2 2p 4; Ar = 15,999 Izotópok: 160 (99,759%); 170 (0,037%); 180 (0,204%); EO - 3,5

Clark be földkéreg 47 tömeg%; a hidroszférában 85,82 tömeg%; a légkörben 20,95 térfogatszázalék.

A leggyakoribb elem.

Az elem megtalálásának formái: a) szabad formában - O 2, O 3;

b) kötött formában: O 2-anionok (főleg)

Az oxigén egy tipikus nemfém, p-elem. Valencia = II; oxidációs állapot -2 (kivéve H 2 O 2, OF 2, O 2 F 2)

Az O 2 fizikai tulajdonságai

Molekuláris oxigén O 2 at normál körülmények között gáz halmazállapotú, nincs színe, szaga és íze, vízben gyengén oldódik. Nyomás alatti mélyhűtéskor halványkék folyadékká kondenzálódik (Tbp - 183 ° C), amely -219 ° C-on kék kristályokká alakul. kék szín.

Hogyan lehet eljutni

1. Oxigén keletkezik a természetben a fotoszintézis során mCO 2 + nH 2 O → mO 2 + Cm (H 2 O) n

2. Ipari termelés

a) folyékony levegő rektifikálása (elválasztás N 2 -től);

b) víz elektrolízis: 2H 2 O → 2H 2 + O 2

3. Laboratóriumban sók termikus redox lebontásával nyerik:

a) 2KSlO 3 \u003d 3O 2 + 2KCI

b) 2KMnO 4 \u003d O 2 + MnO 2 + K 2 MnO 4

c) 2KNO 3 \u003d O 2 + 2KNO 2

d) 2Cu (NO 3) O 2 \u003d O 2 + 4NO 2 + 2CuO

e) 2AgNO 3 \u003d O 2 + 2NO 2 + 2Ag

4. Hermetikusan zárt helyiségekben és autonóm légzőkészülékekben az oxigén a következő reakcióval nyerhető:

2Na 2 O 2 + 2СO 2 \u003d O 2 + 2Na 2 CO 3

Az oxigén kémiai tulajdonságai

Az oxigén erős oxidálószer. Kémiai aktivitását tekintve a fluor után a második helyen áll. A He, Ne és Ar kivételével minden elemmel vegyületet képez. Közvetlenül reagál a legtöbb egyszerű anyaggal normál körülmények között vagy hevítéskor, valamint katalizátorok jelenlétében (kivéve Au, Pt, Hal 2, nemesgázok). Az O 2-t érintő reakciók a legtöbb esetben exotermek, gyakran égési módban, néha robbanásszerűen mennek végbe. A reakciók eredményeként olyan vegyületek képződnek, amelyekben az oxigénatomok általában C.O. -2:

Alkálifém-oxidáció

4Li + O 2 = 2Li 2 O lítium-oxid

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2 nátrium-peroxid

K + O 2 \u003d KO 2 kálium-szuperoxid

Minden fém oxidációja, kivéve az Au, Pt

Me + O 2 = Me x O y oxidok

Nem fémek oxidációja, kivéve a halogéneket és a nemesgázokat

N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q

S + O 2 \u003d SO 2;

C + O 2 \u003d CO 2;

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5

Si + O 2 \u003d SiO 2

Oxidáció hidrogénvegyületek nem fémek és fémek

4HI + O 2 \u003d 2I 2 + 2H 2 O

2H 2 S + 3O 2 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O

4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O

4NH 3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O

2PH 3 + 4O 2 \u003d P 2 O 5 + 3H 2 O

SiH 4 + 2O 2 \u003d SiO 2 + 2H 2 O

C x H y + O 2 = CO 2 + H 2 O

MeH x + 3O 2 \u003d Me x O y + H 2 O

Többértékű fémek és nemfémek kis szénatomszámú oxidjainak és hidroxidjainak oxidációja

4FeO + O 2 \u003d 2Fe 2 O 3

4Fe(OH)2 + O 2 + 2H 2O = 4Fe(OH)3

2SO 2 + O 2 = 2SO 3

4NO 2 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4HNO 3

Fém-szulfidok oxidációja

4FeS 2 + 11О 2 = 8SO 2 + 2Fe 2 О 3

Szerves anyagok oxidációja

Minden szerves vegyületekégnek, ha légköri oxigénnel oxidálják.

A molekuláikban lévő különféle elemek oxidációs termékei a következők:

A teljes oxidációs reakciók (égés) mellett részleges oxidációs reakciók is lehetségesek.

Példák szerves anyagok nem teljes oxidációjának reakcióira:

1) alkánok katalitikus oxidációja

2) alkének katalitikus oxidációja

3) alkoholok oxidációja

2R-CH 2OH + O 2 → 2RCOH + 2H 2 O

4) aldehidek oxidációja

Ózon

Az ózon O 3 erősebb oxidálószer, mint az O 2, mivel a reakció során molekulái atomi oxigénné bomlanak.

A tiszta O 3 kék gáz, nagyon mérgező.

K + O 3 \u003d KO 3 kálium-ozonid, piros.

PbS + 2O 3 \u003d PbSO 4 + O 2

2KI + O 3 + H 2 O \u003d I 2 + 2KOH + O 2

Ez utóbbi reakciót az ózon minőségi és mennyiségi meghatározására használják.

Az Orosz Föderáció Oktatási és Tudományos Minisztériuma

"OXIGÉN"

Elkészült:

Ellenőrizve:

Az oxigén általános jellemzői.

OXYGEN (lat. Oxygenium), O (o "o"), kémiai elem 8-as rendszámmal, atomtömege 15,9994. BAN BEN periodikus rendszer Mengyelejev oxigén elemei a VIA csoport második periódusában találhatók.

A természetes oxigén három stabil nuklid keverékéből áll, amelyek tömegszáma 16 (dominál a keverékben, ez 99,759 tömeg%), 17 (0,037%) és 18 (0,204%). A semleges oxigénatom sugara 0,066 nm. A semleges, gerjesztetlen oxigénatom külső elektronrétegének konfigurációja 2s2р4. Az oxigénatom szekvenciális ionizációs energiái 13,61819 és 35,118 eV, az elektronaffinitás 1,467 eV. Az O 2 ion sugara 0,121 nm-től (2-es koordinációs szám) 0,128 nm-ig (8-as koordinációs szám) különböző koordinációs számokon van. Vegyületekben -2 (II. vegyérték) és ritkábban -1 (I. vegyérték) oxidációs állapotot mutat. A Pauling-skála szerint az oxigén elektronegativitása 3,5 (a fluor után a második hely a nemfémek között).

Szabad formájában az oxigén színtelen, szagtalan és íztelen gáz.

Az O 2 molekula szerkezetének jellemzői: a légköri oxigén kétatomos molekulákból áll. Az atomok közötti távolság az O 2 molekulában 0,12074 nm. A molekuláris oxigén (gáz- és folyékony halmazállapotú) egy paramágneses anyag, minden O 2 molekulában 2 párosítatlan elektron. Ez a tény azzal magyarázható, hogy a molekulában lévő két antikötő pálya mindegyike tartalmaz egy párosítatlan elektront.

Az O 2 molekula atomokká történő disszociációs energiája meglehetősen magas, és 493,57 kJ / mol.

Fizikai és Kémiai tulajdonságok

Fizikai és kémiai tulajdonságok: szabad formában az O 2 („közönséges” oxigén) és az O 3 (ózon) két módosítása formájában fordul elő. Az O 2 színtelen és szagtalan gáz. Nál nél normál körülmények között oxigén gáz sűrűsége 1,42897 kg/m 3 . A folyékony oxigén forráspontja (a folyadék kék színű) -182,9 °C. –218,7°C és –229,4°C közötti hőmérsékleten szilárd oxigén köbös ráccsal (-módosítás), -229,4°C és –249,3°C közötti hőmérsékleten hatszögletű rácsos módosulat, -249,3 alatti hőmérsékleten ° C - köbös - módosítás. A szilárd oxigén egyéb módosulatait is sikerült elérni emelt nyomáson és alacsony hőmérsékleten.

20°C-on az O 2 gáz oldhatósága: 3,1 ml/100 ml víz, 22 ml/100 ml etanol, 23,1 ml/100 ml aceton. Vannak szerves fluortartalmú folyadékok (például perfluor-butil-tetrahidrofurán), amelyekben az oxigén oldhatósága sokkal nagyobb.

Nagy szilárdságú kémiai kötés az O2 molekulában lévő atomok között ahhoz a tényhez vezet, hogy szobahőmérsékleten a gáz halmazállapotú oxigén kémiailag meglehetősen inaktív. A természetben a bomlási folyamatok során lassan átalakul átalakulásokba. Ezenkívül az oxigén szobahőmérsékleten képes reagálni a vér hemoglobinjával (pontosabban a hem vas II-vel), ami biztosítja az oxigén átvitelét a légzőrendszerből más szervekbe.

Az oxigén melegítés nélkül reagál számos anyaggal, például lúgos és alkáliföldfémek(megfelelő oxidok, mint például Li 2 O, CaO stb., peroxidok, mint például Na 2 O2, BaO 2 stb. és szuperoxidok, például KO 2, RbO 2 stb. képződnek), rozsdaképződést okoz a felületen. acéltermékek. Melegítés nélkül az oxigén reagál a fehér foszforral, néhány aldehiddel és más szerves anyagokkal.

Ha egy kicsit is melegítjük, az oxigén kémiai aktivitása drámaian megnő. Kigyulladva robbanásszerűen reagál hidrogénnel, metánnal, egyéb éghető gázokkal, egy nagy szám egyszerű és összetett anyagok. Ismeretes, hogy oxigén légkörben vagy levegőben hevítve sok egyszerű és összetett anyag kiég, és különféle oxidok képződnek, például:

S + O 2 \u003d SO 2; C + O 2 \u003d CO 2

4Fe + 3O 2 \u003d 2Fe 2 O 3; 2Cu + O 2 \u003d 2CuO

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O; 2H 2S + 3O 2 \u003d 2H 2O + 2SO 2

Ha az oxigén és a hidrogén keverékét üvegedényben szobahőmérsékleten tároljuk, akkor a vízképződés exoterm reakciója

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + 571 kJ

rendkívül lassan halad; számítás szerint az első vízcseppeknek körülbelül egymillió év múlva kell megjelenniük az edényben. De amikor platinát vagy palládiumot (amelyek katalizátorként játszanak) egy edénybe e gázok keverékével vezetik be, valamint amikor meggyújtják, a reakció robbanással megy végbe.

Az oxigén reagál a nitrogén N 2 -vel vagy magas hőmérsékleten (kb. 1500-2000 °C), vagy elektromos kisülést vezetve át nitrogén és oxigén keverékén. Ilyen körülmények között nitrogén-monoxid (II) reverzibilisen képződik:

N 2 + O 2 \u003d 2NO

A keletkező NO ezután oxigénnel reagál, és barna gázt (nitrogén-dioxidot) képez:

2NO + O 2 = 2NO2

A nem fémekből az oxigén semmilyen körülmények között nem lép kölcsönhatásba közvetlenül a halogénekkel, a fémekből - nemesfémekkel - ezüst, arany, platina stb.

Az oxigén bináris vegyületeit, amelyekben az oxigénatomok oxidációs állapota -2, oxidoknak nevezzük (korábbi elnevezés oxidok). Példák az oxidokra: szén-monoxid (IV) CO 2, kén-oxid (VI) SO 3, réz-oxid (I) Cu 2 O, alumínium-oxid Al 2 O 3, mangán-oxid (VII) Mn 2 O 7.

Az oxigén olyan vegyületeket is képez, amelyekben az oxidációs állapota -1. Ezek a peroxidok (a régi név peroxidok), például hidrogén-peroxid H 2 O 2, bárium-peroxid BaO 2, nátrium-peroxid Na 2 O 2 és mások. Ezek a vegyületek egy peroxidcsoportot tartalmaznak - O - O -. Az aktív alkálifémek Például a káliummal az oxigén szuperoxidokat is képezhet, például KO 2 (kálium-szuperoxid), RbO 2 (rubídium-szuperoxid). A szuperoxidokban az oxigén oxidációs állapota –1/2. Megjegyzendő, hogy a szuperoxid képleteket gyakran K 2 O 4 , Rb 2 O 4 stb.

A legaktívabb nemfémes fluorral az oxigén pozitív oxidációs állapotú vegyületeket képez. Tehát az O 2 F 2 vegyületben az oxigén oxidációs állapota +1, az O 2 F vegyületben pedig - +2. Ezek a vegyületek nem az oxidokhoz, hanem a fluoridokhoz tartoznak. Az oxigén-fluoridok csak közvetve állíthatók elő, például fluor F 2-vel a KOH híg vizes oldatán.

A felfedezés története

Az oxigén, akárcsak a nitrogén felfedezésének története a légköri levegő több évszázados kutatásához kapcsolódik. Azt, hogy a levegő a természetben nem homogén, hanem olyan részeket tartalmaz, amelyek közül az egyik támogatja az égést és a légzést, a másik pedig nem, a 8. században Mao Hoa kínai alkimista, később Európában Leonardo da Vinci tudta. . 1665-ben az angol természettudós, R. Hooke azt írta, hogy a levegő egy salétromban lévő gázból, valamint egy inaktív gázból áll, amely a levegő nagy részét alkotja. Azt a tényt, hogy a levegő olyan elemet tartalmaz, amely támogatja az életet, sok vegyész tudta a 18. században. A svéd gyógyszerész és vegyész, Karl Scheele 1768-ban kezdte el tanulmányozni a levegő összetételét. Három éven keresztül bontotta a salétromot (KNO 3 , NaNO 3) és más anyagokat hevítéssel, és "tüzes levegőt" kapott, amely támogatta a légzést és az égést. De Scheele csak 1777-ben tette közzé kísérleteinek eredményeit a „Chemical Treatise on Air and Fire” című könyvében. 1774-ben J. Priestley angol pap és természettudós „égetett higany” (higany-oxid HgO) hevítésével égést támogató gázt nyert. Párizsban Priestley, aki nem tudta, hogy a kapott gáz a levegő része, beszámolt felfedezéséről A. Lavoisier-nek és más tudósoknak. Ekkorra a nitrogént is felfedezték. 1775-ben Lavoisier arra a következtetésre jutott, hogy a közönséges levegő két gázból áll - a légzéshez és az égés elősegítéséhez szükséges gázból, valamint egy "ellentétes természetű" gázból - nitrogénből. Lavoisier az égést támogató gázt oxigénnek nevezte – „savat képeznek” (a görög oxys - savanyú és gennao szóból - szülök; ezért Orosz név"oxigén"), mivel akkoriban úgy gondolta, hogy minden sav tartalmaz oxigént. Régóta ismert, hogy a savak lehetnek oxigéntartalmúak és anoxikusak is, de a Lavoisier által az elemnek adott név változatlan maradt. Csaknem másfél évszázadon keresztül az oxigénatom tömegének 1/16-a szolgált egységként a különböző atomok tömegeinek összehasonlítására, és a különböző elemek atomtömegeinek számszerű jellemzésére használták (az ún. - az atomtömegek oxigénskálája).

Előfordulás a természetben: az oxigén a leggyakoribb elem a Földön, részesedése (különböző vegyületek, főleg szilikátok részeként) a szilárd földkéreg tömegének mintegy 47,4%-át teszi ki. Tengeri és friss víz hatalmas mennyiségű kötött oxigént tartalmaznak - 88,8% (tömeg), a légkörben a szabad oxigén tartalma 20,95% (térfogat). Az oxigén elem a földkéreg több mint 1500 vegyületének része.

Nyugta:

Jelenleg az iparban az oxigént alacsony hőmérsékleten történő levegőleválasztással nyerik. Először a levegőt a kompresszor összenyomja, miközben a levegőt felmelegítik. A sűrített gázt hagyjuk szobahőmérsékletre hűlni, majd hagyjuk szabadon kitágulni. Ahogy a gáz tágul, a hőmérséklet meredeken csökken. Hűtött levegő, amelynek hőmérséklete több tíz fokkal alacsonyabb a hőmérsékletnél környezet, ismét 10-15 MPa-ig történő tömörítésnek van kitéve. Ezután a felszabaduló hőt ismét elvezetik. Több "kompressziós-tágulási" ciklus után a hőmérséklet mind az oxigén, mind a nitrogén forráspontja alá esik. Folyékony levegő képződik, amelyet ezután desztillációnak (desztillációnak) vetünk alá. Az oxigén forráspontja (-182,9 °C) több mint 10 fokkal magasabb, mint a nitrogén forráspontja (-195,8 °C). Ezért a folyadékból először a nitrogén párolog el, a maradékban pedig oxigén halmozódik fel. A lassú (frakcionált) desztillációnak köszönhetően tiszta oxigént lehet nyerni, amelyben a nitrogénszennyeződés 0,1 térfogatszázalék alatt van.

Oxigén egy kémiai elem, amelynek tulajdonságairól a következő néhány bekezdésben lesz szó. Térjünk rá a D.I. kémiai elemeinek periódusos rendszerére. Mengyelejev. Az oxigén elem a 2. periódusban, a VI. csoportban, a fő alcsoportban található.

Azt is kijelenti, hogy az oxigén relatív atomtömege 16.

A Periodikus Rendszerben lévő oxigén sorszáma alapján könnyen meghatározható az atomjában lévő elektronok száma, az oxigénatom magtöltése, a protonok száma.

Az oxigén vegyértéke a legtöbb vegyületben II. Egy oxigénatom két elektronhoz kapcsolódhat és ionná alakulhat: O0 + 2ē = O−2.

Érdemes megjegyezni, hogy az oxigén a leggyakoribb elem bolygónkon. Az oxigén a víz része. A tengeri és édesvizek 89 tömeg%-a oxigénből áll. Az oxigén számos ásványban és kőzetben található. Az oxigén tömeghányada a földkéregben körülbelül 47%. A levegő körülbelül 23 tömeg% oxigént tartalmaz.

Az oxigén fizikai tulajdonságai

Amikor két oxigénatom kölcsönhatásba lép, egy egyszerű oxigénanyag O2 stabil molekulája képződik. Ezt az egyszerű anyagot, akárcsak az elemet, oxigénnek nevezik. Ne keverjük össze az oxigént mint elemet és az oxigént mint egyszerű anyagot!

Által fizikai tulajdonságok oxigén Színtelen, szagtalan és íztelen gáz. Vízben gyakorlatilag nem oldódik (szobahőmérsékleten és normál légköri nyomáson az oxigén oldhatósága körülbelül 8 mg/liter víz).

Az oxigén vízben oldódik - 31 ml oxigén (0,004 tömeg%) feloldódik 1 liter vízben 20 ° C hőmérsékleten. Ez a mennyiség azonban elegendő a víztestekben élő halak légzéséhez. A gáz halmazállapotú oxigén valamivel nehezebb a levegőnél: 1 liter levegő 0°C-on és normál nyomáson 1,29 g, 1 liter oxigén tömege 1,43 g.

Erősen lehűtve az oxigén érdekes tulajdonságokat mutat. Tehát hőmérsékleten -183°С az oxigén halványkék színű átlátszó, mozgékony folyadékká kondenzálódik.

Ha a folyékony oxigént még jobban lehűtjük, akkor olyan hőmérsékleten -218°С az oxigén kék kristályok formájában "lefagy". Ha a hőmérsékletet fokozatosan emeljük, akkor -218°С, a szilárd oxigén elkezd olvadni, és mikor -183°С- felforraljuk. Ezért a forráspont és a kondenzációs pont, valamint az anyagok fagyáspontja és olvadáspontja megegyezik.

A Dewar hajókat folyékony oxigén tárolására és szállítására használják.. A Dewar-lombikot olyan folyadékok tárolására és szállítására használják, amelyek hőmérséklete megfelelő hosszú idő maradjon állandó. A Dewar hajó feltalálója, a skót fizikus és vegyész, James Dewar nevét viseli.

A legegyszerűbb Dewar-edény egy háztartási termosz. Az edény eszköze meglehetősen egyszerű: egy nagy lombikba helyezett lombik. A lombikok közötti zárt térből a levegőt elszívják. A lombikok falai közötti levegő hiánya miatt a belső lombikba öntött folyadék sokáig nem hűl és nem melegszik fel.

Az oxigén paramágneses anyag, azaz folyékony és szilárd halmazállapotban mágnes vonzza.

A természetben van egy másik egyszerű anyag, amely oxigénatomokból áll. Ez az ózon. Kémiai formulaózon O3. Az ózon az oxigénhez hasonlóan normál körülmények között gáz. Villámkisülések során ózon képződik a légkörben. A zivatar utáni frissesség jellegzetes illata az ózon illata.

Ha az ózont a laboratóriumban nyerik és jelentős mennyiséget gyűjtenek össze, akkor nagy koncentrációban az ózon éles kellemetlen szaga lesz. Az ózont a laboratóriumban speciális eszközökkel nyerik - ozonátorok. Ózonizáló- üvegcső, amelybe oxigénáramot vezetnek, és elektromos kisülés jön létre. Az elektromos kisülés az oxigént ózonná alakítja:

A színtelen oxigénnel ellentétben az ózon kék gáz. Az ózon oldhatósága vízben körülbelül 0,5 liter gáz/1 liter víz, ami jóval magasabb, mint az oxigéné. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően az ózont fertőtlenítésre használják vizet inni, mivel káros hatással van a kórokozókra.

Alacsony hőmérsékleten az ózon az oxigénhez hasonlóan viselkedik.-112°C-on ibolyaszínű folyadékká kondenzálódik, -197°C-on pedig sötétlila, majdnem fekete kristályok formájában kristályosodik ki.

Ebből arra következtethetünk, hogy ugyanazon kémiai elem atomjai különböző egyszerű anyagokat alkothatnak.

Egy kémiai elem több egyszerű anyag formájában való létezésének jelenségét ún allotrópia.

Az azonos elem által alkotott egyszerű anyagokat nevezzük allotróp módosítások

Eszközök, Az oxigén és az ózon az oxigén kémiai elem allotróp módosulatai. Bizonyítékok vannak arra, hogy ultraalacsony hőmérsékleten, folyékony vagy szilárd állapotban, az oxigén O4 és O8 molekulák formájában létezhet.

Az oxigén körforgása a természetben

Az oxigén mennyisége a légkörben állandó. Következésképpen az elhasznált oxigént folyamatosan újjal töltik fel.

A természet legfontosabb oxigénforrásai a szén-dioxid és a víz. Az oxigén főleg a növényekben végbemenő fotoszintézis folyamat eredményeként kerül a légkörbe, a reakcióséma szerint:

CO2 + H2O → C6H12O6 + O2.

A Föld légkörének felső rétegeiben is képződhet oxigén: a becsapódás következtében napsugárzás, a vízgőz részlegesen lebomlik oxigén képződésével.

Az oxigén a légzés, a tüzelőanyag elégetése, az élő szervezetekben lévő különféle anyagok oxidációja, valamint a természetben előforduló szervetlen anyagok oxidációja során fogyasztódik el. A technológiai folyamatokban, például az acélolvasztásnál nagy mennyiségű oxigént használnak fel.

Az oxigén körforgása a természetben diagramként ábrázolható:

• Oxigén- a VI. csoport eleme, a fő alcsoport, a D.I. periódusos rendszerének 2 periódusa. Mengyelejev
• Az oxigén elem a természetben két allotróp módosulatot képez: oxigén O2 és ózon O3
• Azt a jelenséget, hogy egy kémiai elem több egyszerű anyag formájában létezik, allotrópiának nevezzük
• Az egyszerű anyagokat allotróp módosításoknak nevezzük
• Az oxigénnek és az ózonnak különböző fizikai tulajdonságai vannak
• Oxigén- színtelen, szagtalan, íztelen gáz, vízben gyakorlatilag nem oldódik, -183 °C hőmérsékleten halványkék folyadékká kondenzálódik. -218°C-on kék kristályok formájában kristályosodik
• Ózon- szúrós szagú kék gáz. Vízben jól feloldjuk. -112°C-on ibolyaszínű folyadékká kondenzálódik, sötétlila, majdnem fekete kristályokká kristályosodik, -197°C-on
• A folyékony oxigént, ózont és egyéb gázokat Dewar-lombikban tárolják

Oxigén (lat. Oxygenium), O, Mengyelejev periodikus rendszerének VI. csoportjának kémiai eleme; atomszáma 8, atomtömege 15,9994. Normál körülmények között az oxigén színtelen, szagtalan és íztelen gáz. Nehéz még egy olyan elemet megnevezni, amely ilyen szerepet játszana bolygónkon. fontos szerep mint az oxigén.

Történelmi hivatkozás. Az égési és légzési folyamatok régóta felkeltették a tudósok figyelmét. Az első jelek arra, hogy nem minden levegő, hanem csak az "aktív" része támogatja az égést, a 8. századi kínai kéziratokban találhatók. Sokkal később Leonardo da Vinci (1452-1519) a levegőt két gáz keverékének tekintette, amelyek közül csak az egyiket fogyasztják el az égés és a légzés során. A levegő két fő összetevőjének - a nitrogénnek és az oxigénnek - a végső felfedezése, amely korszakot teremtett a tudományban, csak a 18. század végén történt. Oxigént K. Scheele (1769-70) salétrom (KNO3, NaNO3), mangán-dioxid MnO2 és más anyagok égetésével, J. Priestley (1774) pedig vörös ólom Pb3O4 és higany-oxid HgO hevítésével szinte egyidejűleg nyert. 1772-ben D. Rutherford felfedezte a nitrogént. 1775-ben A. Lavoisier a levegő mennyiségi elemzését követően megállapította, hogy az „két különböző és mondhatni ellentétes természetű (gázból) áll”, vagyis oxigénből és nitrogénből. Alapján széles kísérleti tanulmányok Lavoisier helyesen magyarázta az égést és a légzést az anyagok és az oxigén közötti kölcsönhatás folyamataként. Mivel az oxigén a savak része, Lavoisier oxigénnek, azaz "savak formálójának" nevezte (a görög oxys - savanyú és gennao - szülök; innen az orosz "oxigén" elnevezés).

Az oxigén megoszlása ​​a természetben. Az oxigén a leggyakoribb kémiai elem a Földön. A kötött oxigén a Föld vízhéjának tömegének körülbelül 6/7-ét teszi ki - a hidroszférát (85,82 tömeg%), a litoszféra majdnem felét (47 tömegszázalékot), és csak a légkörben, ahol az oxigén szabadon található. állapotában a második helyet foglalja-e el (23 ,15 tömeg%) a nitrogén után.

Az oxigén az általa képződött ásványok számát tekintve is első helyen áll (1364); Az oxigéntartalmú ásványok közül a szilikátok (földpátok, csillámok és mások), a kvarc, a vas-oxidok, a karbonátok és a szulfátok dominálnak. Az élő szervezetekben átlagosan körülbelül 70% oxigén; része a legtöbb legfontosabb szerves vegyületnek (fehérjék, zsírok, szénhidrátok stb.) és a csontváz szervetlen vegyületeinek összetételében. Kiemelkedően fontos a szabad oxigén szerepe a biokémiai és élettani folyamatokban, különösen a légzésben. Egyes anaerob mikroorganizmusok kivételével minden állat és növény az élettevékenységéhez szükséges energiát a különféle anyagok oxigén segítségével történő biológiai oxidációja révén szerzi meg.

A Föld szabad oxigénjének teljes tömege a szárazföldön és a Világóceánon lévő zöld növények létfontosságú tevékenysége miatt keletkezett és megmarad, amelyek oxigént bocsátanak ki a fotoszintézis folyamatában. Tovább a Föld felszíne ahol a fotoszintézis megy végbe és a szabad oxigén dominál, ott élesen oxidáló körülmények alakulnak ki. Éppen ellenkezőleg, a magmában, valamint a felszín alatti vizek mély horizontjain, a tengerek és tavak iszapjában, a mocsarakban, ahol nincs szabad oxigén, redukáló környezet képződik. Az oxigént érintő oxidációs-redukciós folyamatok számos elem koncentrációját és ásványi lerakódások kialakulását határozzák meg - szén, olaj, kén, vasérc, réz stb. Az oxigénciklus változásait a gazdasági aktivitás személy. Néhány ipari országok több oxigén fogyaszt el az üzemanyag elégetése során, mint amennyit a növények a fotoszintézis során felszabadítanak. Összességében évente körülbelül 9,109 tonna oxigént használnak fel tüzelőanyag elégetésére a világon.

Az oxigén izotópjai, atomja és molekulája. Az oxigénnek három stabil izotópja van: 16O, 17O és 18O, amelyek átlagos tartalma rendre 99,759%, 0,037% és 0,204%. teljes szám oxigénatomok a földön. Közülük a legkönnyebb, a 16O éles túlsúlya az izotópok keverékében annak köszönhető, hogy a 16O atom magja 8 protonból és 8 neutronból áll. És az ilyen magok, amint az az elméletből következik atommag, különösen stabilak.

Az oxigén helyzetének megfelelően Mengyelejev elemeinek periodikus rendszerében az oxigénatom elektronjai két héjon helyezkednek el: 2 - a belső és 6 - a külső (1s22s22p4 konfiguráció). Mivel az oxigénatom külső héja nincs kitöltve, és az ionizációs potenciál és az elektronaffinitás 13,61 és 1,46 eV, a kémiai vegyületek oxigénatomja általában elektronokat vesz fel, és negatív effektív töltéssel rendelkezik. Éppen ellenkezőleg, vannak rendkívül ritka vegyületek, amelyekben az elektronok leválnak (pontosabban elhúzódnak) az oxigénatomtól (például F2O, F2O3). Korábban, pusztán az oxigén periodikus rendszerben elfoglalt helyzete alapján, az oxidokban és a legtöbb más vegyületben negatív töltést (-2) rendeltek az oxigénatomhoz. A kísérleti adatok szerint azonban az O2-ion sem szabad állapotban, sem vegyületekben nem létezik, és az oxigénatom negatív effektív töltése szinte soha nem haladja meg jelentősen az egységet.

Normál körülmények között az oxigénmolekula kétatomos (O2); csendes elektromos kisülésben egy háromatomos O3 molekula, az ózon is képződik; nagy nyomáson az O4 molekulák kis mennyiségben találhatók. Elektronikus szerkezet Az O2 elméletileg nagyon érdekes. Alapállapotban az O2 molekulának két párosítatlan elektronja van; a "szokásos" klasszikus O=O szerkezeti képlet két kételektronos kötéssel nem alkalmazható rá. Ennek a ténynek a kimerítő magyarázatát az elmélet keretei között adjuk meg molekuláris pályák. Az oxigénmolekula (O2 - e > O2+) ionizációs energiája 12,2 eV, az elektronaffinitása (O2 + e > O2-) 0,94 eV. A molekuláris oxigén atomokká disszociációja közönséges hőmérsékleten elhanyagolható, csak 1500°C-on válik észrevehetővé; 5000°C-on az oxigénmolekulák szinte teljesen atomokra bomlanak szét.

Az oxigén fizikai tulajdonságai. Az oxigén színtelen gáz, amely -182,9 °C-on és normál nyomáson halványkék folyadékká kondenzálódik, amely -218,7 °C-on megszilárdul, és kék kristályokat képez. A gázhalmazállapotú oxigén sűrűsége (0°C-on és normál nyomáson) 1,42897 g/l. Az oxigén kritikus hőmérséklete meglehetősen alacsony (Tcrit = -118,84°C), vagyis alacsonyabb, mint a Cl2, CO2, SO2 és néhány más gázé; Tcrit = 4,97 MN/m2 (49,71 atm). Hővezetőképesség (0°C-on) 23,86 10-3 W/(m K). Moláris hőkapacitás (0°C-on) j/(mol K)-ban Cp = 28,9, Cv = 20,5, Cp/Cv = 1,403. A gázhalmazállapotú oxigén dielektromos állandója 1,000547 (0°C), a folyadék 1,491. Viszkozitás 189 mpoise (0 °C). Az oxigén gyengén oldódik vízben: 20 °C-on és 1 atm nyomáson 0,031 m 3 1 m 3 vízben, 0 ° C-on pedig 0,049 m 3 oxigénben oldódik. A jó szilárd oxigénelnyelők a platinafekete és az aktív szén.

Az oxigén kémiai tulajdonságai. Oxigén képződik kémiai vegyületek minden elemmel, kivéve a könnyű inert gázokat. Mivel a legaktívabb (a fluor után) nem fém, az oxigén közvetlenül kölcsönhatásba lép a legtöbb elemmel; a kivételek a nehéz inert gázok, a halogének, az arany és a platina; vegyületeiket oxigénnel közvetve nyerik. Az oxigén szinte minden reakciója más anyagokkal - az oxidációs reakciók exotermek, azaz energia felszabadulásával járnak. Az oxigén rendkívül lassan reagál a hidrogénnel normál hőmérsékleten, 550°C felett ez a reakció 2H2 + O2 = 2H2O robbanással megy végbe.

Az oxigén normál körülmények között nagyon lassan reagál kénnel, szénnel, nitrogénnel és foszforral. A hőmérséklet emelkedésével a reakciósebesség nő, és az egyes elemekre jellemző bizonyos gyulladási hőmérsékleten megindul az égés. A nitrogén és az oxigén reakciója az N2 molekula különleges erőssége miatt endoterm, és csak 1200°C felett vagy elektromos kisülésben válik észrevehetővé: N2 + O2 = 2NO. Az oxigén szinte minden fémet aktívan oxidál, különösen az alkáli- és alkáliföldfémeket. A fém és az oxigén kölcsönhatásának aktivitása számos tényezőtől függ - a fémfelület állapotától, az őrlés mértékétől, a szennyeződések jelenlététől.

Az anyag és az oxigén kölcsönhatásának folyamatában a víz szerepe rendkívül fontos. Például még egy olyan aktív fém, mint a kálium, nem reagál az oxigénnel teljesen nedvesség nélkül, hanem oxigénben, normál hőmérsékleten, még elhanyagolható mennyiségű vízgőz jelenlétében is meggyullad. Becslések szerint az összes megtermelt fém akár 10%-a is elveszik évente a korrózió következtében.

Egyes fémek oxidjai oxigén hozzáadásával peroxidvegyületeket képeznek, amelyek 2 vagy több oxigénatomot tartalmaznak egymáshoz kötve. Így a Na2O2 és BaO2 peroxidok közé tartozik az O22- peroxidion, a NaO2 és KO2 szuperoxidok - O2-ion, valamint a NaO3, KO3, RbO3 és CsO3 ózonidok - ion O3- Az oxigén exoterm kölcsönhatásba lép sok összetett anyaggal. Tehát az ammónia oxigénben ég katalizátorok hiányában, a reakció a következő egyenlet szerint megy végbe: 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O. Az ammónia oxigénnel katalizátor jelenlétében történő oxidációja NO-t eredményez (ezt az eljárást használják a salétromsav). Különösen fontos a szénhidrogének (földgáz, benzin, kerozin) elégetése - a legfontosabb forrás hő a mindennapi életben és az iparban, például CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O. A szénhidrogének és az oxigén kölcsönhatása számos legfontosabb termelési folyamat hátterében áll – ilyen például az úgynevezett metán átalakulása hidrogénné: 2CH4 + O2 + 2H2O = 2CO2 + 6H2. Számos szerves vegyület (kettős vagy hármas kötéssel rendelkező szénhidrogének, aldehidek, fenolok, valamint terpentin, szárítóolajok és mások) aktívan ad hozzá oxigént. A sejtekben lévő tápanyagok oxigén általi oxidációja energiaforrásként szolgál az élő szervezetek számára.

Oxigén beszerzése. Az oxigén beszerzésének 3 fő módja van: kémiai, elektrolízis (víz elektrolízis) és fizikai (levegő elválasztás).

A kémiai módszert korábban találták fel, mint mások. Oxigén nyerhető például a KClOz Bertolet-sóból, amely hevítés hatására lebomlik, és 1 kg sóra vonatkoztatva 0,27 m 3 O2 szabadul fel. A bárium-oxid BaO 540°C-ra melegítve először oxigént vesz fel a levegőből, BaO2-peroxidot képez, majd 870°C-ra melegítve a BaO2 lebomlik, és tiszta oxigén szabadul fel. Melegítéssel és katalizátorok hozzáadásával KMnO4-ből, Ca2PbO4-ből, K2Cr2O7-ből és más anyagokból is előállítható. Az oxigénszerzés kémiai módszere nem hatékony és költséges, nincs ipari jelentősége, és csak a laboratóriumi gyakorlatban használják.

Az elektrolízis módszere egy állandó átadásából áll elektromos áram vízen keresztül, amelyhez nátrium-hidroxid-oldatot adnak az elektromos vezetőképesség növelésére. Ebben az esetben a víz oxigénre és hidrogénre bomlik. Az oxigén a cella pozitív elektródája közelében, a hidrogén pedig a negatív közelében gyűlik össze. Ily módon az oxigént a hidrogén előállítása során melléktermékként vonják ki. 2 m3 hidrogén és 1 m3 oxigén előállításához 12-15 kWh villamos energiát fogyasztanak.

A légleválasztás a modern technológiában az oxigén beszerzésének fő módja. A levegő szétválasztása normál gázállapotban nagyon nehézkes, ezért a levegőt először cseppfolyósítják, majd csak ezután osztják fel alkotórészeire. Az oxigén megszerzésének ezt a módszerét mélyhűtéssel történő levegőleválasztásnak nevezik. Először a levegőt kompresszor sűríti, majd a hőcserélőkön való áthaladás után egy expandergépben vagy egy fojtószelepben kitágul, aminek eredményeként 93 K (-180 °C) hőmérsékletre hűtik le. és folyékony levegővé alakul. A főként folyékony nitrogénből és folyékony oxigénből álló folyékony levegő további elválasztása az összetevőinek forráspontjainak különbségén alapul [forraljuk O2 90,18 K (-182,9°C), N2 Boil 77,36 K (-195,8° WITH) ]. A folyékony levegő fokozatos elpárologtatásával először a nitrogén párolog el, a maradék folyadék pedig egyre inkább oxigénnel dúsodik. Ezt a folyamatot a légleválasztó oszlopok desztillációs lemezein sokszor megismételve a kívánt tisztaságú (koncentrációjú) folyékony oxigént kapjuk. A Szovjetunió gyártja a kicsi (több literes) és a világ legnagyobb oxigénlevegő-leválasztó üzemeit (35 000 m 3 /h oxigén). Ezek az egységek 95-98,5%-os technológiai oxigént, 99,2-99,9%-os műszaki oxigént és tisztább, orvosi oxigént állítanak elő folyékony és gáznemű formában. Az elektromos energia fogyasztása 0,41-1,6 kWh/m3.

Oxigén nyerhető a levegő szelektív behatolási (diffúziós) módszerével a membrán válaszfalakon keresztül is. A nagy nyomású levegőt fluoroplasztikus, üveg vagy műanyag válaszfalakon vezetik át, amelyek szerkezeti rácsa egyes komponensek molekuláit képes átengedni, másokat megtartani.

A gáznemű oxigén tárolása és szállítása acélhengerekben és tartályokban történik 15 és 42 MN/m2 nyomáson (150 és 420 bar, illetve 150 és 420 atm), folyékony oxigént fém Dewar tartályokban vagy speciális tartály-tartályokban. Folyékony és gázhalmazállapotú oxigén szállítására is speciális csővezetékeket használnak. Az oxigénpalackok kékre vannak festve, és fekete „oxigén” felirattal rendelkeznek.

Az oxigén használata. A műszaki oxigént fémek lángkezelésénél, hegesztésnél, oxigénvágásnál, felületkeményítésnél, fémezésnél és egyebekben, valamint a repülésben, tengeralattjárókon stb. használják. A technológiai oxigént a vegyiparban mesterséges folyékony üzemanyagok, kenőolajok, salétrom- és kénsavak, metanol, ammónia és ammóniás műtrágyák, fém-peroxidok és egyéb vegyi termékek előállítására használják. A folyékony oxigént robbantásban, sugárhajtóművekben és a laboratóriumi gyakorlatban hűtőközegként használják.

A hengerekbe zárt tiszta oxigént légzésre használják nagy magasságban, űrrepülések során, búvárkodás során stb. .P.

Az oxigént széles körben használják a kohászatban számos pirometallurgiai folyamat intenzívebbé tételére. A kohászati ​​egységekbe jutó levegő oxigénnel történő teljes vagy részleges cseréje megváltoztatta a folyamatok kémiáját, hőtani paramétereit, műszaki-gazdasági mutatóit. Az oxigénfúvás lehetővé tette a kilépő gázokkal a hőveszteség csökkentését, amelynek jelentős része a légfúvás során nitrogén volt. Nem vállal jelentős szerepet kémiai folyamatok, a nitrogén lelassította a reakciók lefolyását, csökkentve az aktív reagensek koncentrációját a redox közegben. Ha oxigénnel öblítjük, csökken az üzemanyag-fogyasztás, javul a fém minősége, új típusú termékek állíthatók elő a kohászati ​​egységekben (pl. ehhez az eljáráshoz szokatlan összetételű salakok és gázok, amelyek speciális műszaki alkalmazásokat találnak ), stb.

Az oxigénnel dúsított szemcseszórással a nyersvas és ferromangán olvasztására szolgáló nagyolvasztó kohós gyártásban történő felhasználásával kapcsolatos első kísérleteket a Szovjetunióban és Németországban végezték 1932-33-ban. Megnövelt tartalom A nagyolvasztóban az oxigén nagymértékben csökken a nagyolvasztó fogyasztásában, miközben a kohógáz szén-monoxid-tartalma növekszik és fűtőértéke nő. A robbantás oxigéndúsítása lehetővé teszi a nagyolvasztó kemence termelékenységének növelését, a kandallóba juttatott gáznemű és folyékony tüzelőanyaggal kombinálva pedig a kokszfogyasztás csökkentését eredményezi. Ebben az esetben a robbantásban lévő oxigén minden további százalékára a termelékenység körülbelül 2,5%-kal nő, és a kokszfogyasztás 1%-kal csökken.

Az oxigént a Szovjetunióban a kandallós termelésben először a tüzelőanyag elégetésének fokozására használták (ipari méretekben az oxigént először a Sarló és Kalapács, valamint a Krasznoje Sormovo üzemekben használták erre a célra 1932-33-ban). 1933-ban elkezdték az oxigént közvetlenül a folyadékfürdőbe fújni, hogy a befejező időszakban oxidálják a szennyeződéseket. Az olvadékfúvás intenzitásának 1 m 3 /t / t-val történő növelésével a kemence termelékenysége 5-10% -kal nő, az üzemanyag-fogyasztás 4-5% -kal csökken. A fújás azonban növeli a fémveszteséget. 1 órán át 10 m 3 /t oxigénfogyasztásig az acél hozama kismértékben (akár 1%-kal) csökken. Az oxigén egyre inkább elterjedt a nyitott kandallóval történő termelésben. Tehát, ha 1965-ben nyitott kandallós kemencékben oxigén alkalmazásával az acél 52,1%-át olvasztották meg, akkor 1970-ben már 71%-át.

A Szovjetunióban az elektromos acélolvasztó kemencékben oxigén felhasználásával kapcsolatos kísérletek 1946-ban kezdődtek az Elektrostal üzemben. Az oxigénfúvás bevezetése lehetővé tette a kemencék termelékenységének 25-30-kal történő növelését, a fajlagos teljesítményfelvétel 20-30-os csökkentését, az acél minőségének javítását, valamint az elektródák és néhány ritka ötvöző adalékanyag fogyasztásának csökkentését. Az elektromos kemencék oxigénellátása különösen az alacsony széntartalmú rozsdamentes acélok gyártásánál bizonyult hatékonynak, amelyek olvasztása az elektródák karburáló hatása miatt igen nehézkes. A Szovjetunióban oxigénnel gyártott elektromos acél részaránya folyamatosan nőtt, és 1970-ben a teljes acéltermelés 74,6%-át tette ki.

A kupolaolvasztásnál az oxigénnel dúsított szemcseszórást elsősorban az öntöttvas túlhevítésére használják, ami jó minőségű, különösen magas ötvözetű öntvények (szilícium, króm stb.) előállításához szükséges. A kupolarobbantás oxigéndúsítási fokától függően az üzemanyag-fogyasztás 30-50%-kal, a fémben lévő kéntartalom 30-40%-kal, a kupola termelékenysége 80-100%-kal nő, ill. a belőle előállított öntöttvas hőmérséklete jelentősen megnő (akár 1500 °C-ig).

Az oxigén a színesfémkohászatban valamivel később terjedt el, mint a vaskohászatban. Az oxigénnel dúsított szemcseszórást a matt átalakításánál, a salakos szublimációs, walezációs, agglomerációs folyamatokban, valamint a rézkoncentrátumok reflektív olvasztására használják. Az ólom-, réz- és nikkelgyártásban az oxigénfúvás felerősítette a bányaolvasztás folyamatait, lehetővé tette a kokszfelhasználás 10-20%-os csökkentését, a penetráció 15-20%-os növelését és a fluxusok mennyiségének egyes esetekben 2-3-mal történő csökkentését. alkalommal. A légfúvás 30%-os oxigéndúsítása a cink-szulfid-koncentrátum pörkölése során 70%-kal növelte az eljárás termelékenységét és 30%-kal csökkentette a kipufogógázok mennyiségét.

oxigén elem izotóp tulajdonsága