Кислород — это химический элемент с символом O и атомным номером 8. Он является членом группы халькогенов в периодической таблице , высокореактивным неметаллом и окислителем, который легко образует оксиды с большинством элементов, а также с другими соединениями . Кислород — самый распространенный элемент на Земле , а после водорода и гелия — третий по распространенности элемент во Вселенной. При стандартной температуре и давлении два атома элемента связываются с образованием диоксигена , бесцветного и не имеющего запаха двухатомного газа с формулой O
2. Двухатомный газообразный кислород в настоящее время составляет 20,95% атмосферы Земли , хотя это значительно изменилось за долгие периоды времени. Кислород составляет почти половину земной коры в виде оксидов. [3]
Молекулярный кислород обеспечивает энергию, высвобождаемую при сгорании [4] и аэробном клеточном дыхании [5] , и многие основные классы органических молекул в живых организмах содержат атомы кислорода, такие как белки , нуклеиновые кислоты , углеводы и жиры , как и основные составляющие неорганические вещества . соединения панцирей, зубов и костей животных. Большую часть массы живых организмов составляет кислород как компонент воды , основного компонента форм жизни. Кислород постоянно пополняется в атмосфере Земли за счет фотосинтеза ., который использует энергию солнечного света для производства кислорода из воды и углекислого газа. Кислород слишком химически реактивен, чтобы оставаться свободным элементом в воздухе без постоянного пополнения за счет фотосинтеза живых организмов. Другая форма ( аллотропная ) кислорода, озон ( O
3), сильно поглощает ультрафиолетовое излучение UVB , а высотный озоновый слой помогает защитить биосферу от ультрафиолетового излучения . Однако озон, присутствующий на поверхности, является побочным продуктом смога и, следовательно, загрязняющим веществом.
Кислород был выделен Майклом Сендивогиусом до 1604 г., но обычно считается, что этот элемент был независимо открыт Карлом Вильгельмом Шееле в Уппсале в 1773 г. или ранее и Джозефом Пристли в Уилтшире в 1774 г. Пристли часто отдается предпочтение, потому что его произведение было опубликовано первым. Однако Пристли назвал кислород «дефлогистированным воздухом» и не признал его химическим элементом. Название кислород было придумано в 1777 году Антуаном Лавуазье , который впервые признал кислород химическим элементом и правильно охарактеризовал роль, которую он играет в горении.
Обычное использование кислорода включает производство стали , пластмасс и текстиля , пайку, сварку и резку стали и других металлов , ракетное топливо , кислородную терапию и системы жизнеобеспечения в самолетах , подводных лодках , космических полетах и дайвинге .
Один из первых известных экспериментов по взаимосвязи между горением и воздухом был проведен греческим писателем-механиком II века до н. э. Филоном Византийским . В своей работе « Пневматика » Филон заметил, что переворачивание сосуда над горящей свечой и окружение горлышка сосуда водой приводит к тому, что некоторое количество воды поднимается в горлышко. [6] Филон ошибочно предположил, что части воздуха в сосуде превратились в классический элемент огня и, таким образом, смогли выйти через поры в стекле. Много столетий спустя Леонардо да Винчи опирался на работу Филона, заметив, что часть воздуха расходуется при сгорании и сжигании.дыхание . [7]
В конце 17 века Роберт Бойль доказал, что для горения необходим воздух. Английский химик Джон Мэйоу (1641–1679) усовершенствовал эту работу, показав, что для огня требуется только часть воздуха, которую он назвал спиритом нитроаереус . [8] В одном из экспериментов он обнаружил, что размещение мыши или зажженной свечи в закрытом контейнере над водой заставляло воду подниматься и замещать одну четырнадцатую часть объема воздуха, прежде чем испытуемые погасили. [9] Исходя из этого, он предположил, что nitroaereus потребляется как при дыхании, так и при горении.