Кислород: разбираемся, является ли он чистым веществом или смесью

Общие сведения

Кислород представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха, который плохо растворяется в воде. Он входит в состав воды, минералов, горных пород. Свободный кислород образуется благодаря процессам фотосинтеза. Кислород играет наиважнейшую роль в жизни человека. Прежде всего кислород необходим для дыхания живых организмов. Также он принимает участие в процессах разложения погибших животных и растений.

Воздух содержит около 20,95% по объему кислорода. В гидросфере содержится почти 86% по массе кислорода.

Кислород был получен одновременно двумя учеными, но сделали они это независимо друг от друга. Швед К. Шееле получил кислород при прокаливании селитры и других веществ, а англичанин Дж. Пристли – при нагревании оксида ртути.

Рис. 1. Получение кислорода из оксида ртути

Процесс окисления

Процесс окисления – это химическая реакция, которая происходит в клетках организмов при участии кислорода. Окисление – это важная функция, которая позволяет получить энергию из органических веществ, таких как глюкоза.

Окисление происходит в органеллах клетки – митохондриях. Внутри митохондрий находится специальная мембрана, на которой расположены ферменты, необходимые для окисления органических веществ.

Во время процесса окисления глюкозы, она разлагается на молекулы воды и углекислого газа. Этот процесс сопровождается выделением энергии, которая затем используется клеткой для выполнения различных функций, например, для движения, синтеза веществ и поддержания тепла тела.

Окисление важно для жизнедеятельности организма, так как предоставляет необходимую энергию. Без кислорода и процесса окисления, организм не смог бы выжить

Уровень кислорода в организме поддерживается дыхательной системой. При вдохе кислород поступает в легкие, а затем через кровоток доставляется к клеткам. В клетках он участвует в процессе окисления, а затем углекислый газ выделяется в кровь и выдыхается при выдохе.

Возможные нарушения в системе поступления кислорода в организм могут вызывать различные проблемы и заболевания, связанные с недостатком кислорода и нарушением процесса окисления.

Распространённость и свойства

Прежде всего, элемент необходим для дыхания активных организмов. Он также принимает участие в разложении мёртвых животных и растений. Содержание кислорода в земной коре составляет почти 50%, содержится в различных минералах в виде оксидов и солей. В связанном виде кислород входит в химический состав воды — его процентное соотношение составляет около 89%, а также в клетки всех живых существ — растений и животных.

Компонент характеризуется высочайшей химической насыщенностью и образует гибридные субстанции, состоящие из связанных атомов двух и более компонентов вместе с почти всей периодической таблицей, за исключением только лишь инертных газов (криптон, аргон, неон, гелий и ксенон). В период изменения акцентируется огромное количество тепла, такая реакция является экзотермичной. Он весьма тяжело приготовить в воде.

При соприкосновении сжатого кислородного газа с распылёнными жирными веществами, полученными из веществ растительного, животного или минерального происхождения, происходит их самовозгорание. Это частый источник пожаров. Во избежание несчастных случаев кислородное оборудование должно быть тщательно обезжирено.

История[править]

Кислород был открыт в 1773 году шведским химиком К. В. Шееле, и независимо от него в 1774 году — английским ученым Джозефом Пристли. Французский химик Антуан Лавуазье дал новому элементу его название, а в 1777 году создал кислородную теорию дыхания, горения и окисления. В свободном виде известен, как молекулярный кислород (O₂) и озон (O₃).

Еще в VIII веке установлено наличие в воздухе газа, поддерживающего дыхание и горение. Однако европейцы кислород открыли почти через 1000 лет. Шведский химик К. В. Шееле в 1771 году установил, что воздух состоит из кислорода и азота.

Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика Пьера Байена, опубликовавшего свои работы по окислению ртути и последующего разложения ее оксида.

В 1774 году Дж. Пристли добыл кислород разложением оксида ртути HgO. Но все же главные лица в истории открытия кислорода — это не К. В. Шееле и не Дж. Пристли. Они открыли новый газ — кислород, но несмотря на это до конца жизни оставались ревностными защитниками теории флогистона, которая длительное время тормозила развитие науки. Особое значение в истории открытия кислорода имеют работы А. Лавуазье. Он в 1775 году установил, что кислород — составная часть воздуха, создал кислородную теорию горения (за 200 лет она не только не была опровергнута, но и получила множество подтверждений своей истинности), которая пришла на смену теории флогистона. В 1898 году английский ученый Томпсон, лорд Кельвин, утверждал, что человечеству грозит удушье, поскольку в воздух выделяется огромное количество углекислого газа не только от дыхания, но и от промышленных предприятий. Это утверждение опроверг К. А. Тимирязев. Он доказал, что человечеству не дадут погибнуть зеленые растения, выделяющие кислород в ходе фотосинтеза.

Применение кислорода в промышленности

Области применения кислорода обширны.

В металлургии он необходим для производства стали, которую получают из металлолома и чугуна. Во многих металлургических агрегатах для лучшего сжигания топлива используют воздух, обогащенный кислородом.

В авиации кислород используется как окислитель топлива в ракетных двигателях. Также он необходим для полетов в космос и в условиях, где нет атмосферы.

В области машиностроения кислород очень важен для резки и сварки металлов. Чтобы расплавить металл нужна специальная горелка, состоящая из металлических труб. Эти две трубы вставляются друг в друга. Свободное пространство между ними заполняют ацетиленом и зажигают. Кислород же в это время пускают по внутренней трубке. И кислород и ацетилен подаются из баллона под давлением. Образуется пламя, температура в котором достигает 2000 градусов. При такой температуре плавится практически любой металл.

Рис. 2. Ацетиленовая горелка

Применение кислорода в целлюлозно-бумажной промышленности очень важно. Он используется для отбеливания бумаги, при спиртовании, при вымывании лишних компонентов из целлюлозы (делигнификация)

В химической промышленности кислород используется в качестве реагента.

Для создания взрывчатых веществ необходим жидкий кислород. Жидкий кислород производится путем сжижения воздуха и последующего отделения кислорода от азота.

Описание[править]

Кислород — буквально «тот, что порождает кислоту». Русское слово восходит к М. В. Ломоносову и является калькой французского слова oxygène, предложенного А. Лавуазье (от др.-греч. ὀξύς — «кислый» и γεννάω — «рождаю»).

Атомный номер кислорода — 8; атомная масса — 15,9994. Кислород образует соединения со всеми элементами, кроме гелия, аргона и неона. При нормальных условиях кислород — газ, состоящий из двухатомных молекул. При 90,18 К кислород конденсируется в бледно-голубую жидкость, при 54,36 К — затвердевает. Есть и другие аллотропные формы кислорода, в частности трехатомный кислород (формула O₃) называется озон — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом.

Плотность жидкого кислорода — 1,144; температура плавления составляет −218 ° C, температура кипения составляет −183 ° C.

С некоторыми металлами кислород образует пероксиды, надпероксиды, озониды, а с горючими газами — взрывчатые смеси.

Элемент кислород занимает третье место после водорода и гелия по распространенности в Вселенной. Он — самый распространенный химический элемент на Земле — 47 % массы земной коры, 85,7 % массы гидросферы, 23,15 % массы атмосферы, 79 % и 65 % массы растений и животных соответственно. За объемом кислород занимает 92 % объема земной коры. Известно около 1400 минералов, содержащих кислород, главные из них — кварц, полевые шпаты, слюда, глинистые минералы, карбонаты. Более 99,9 % кислорода Земли находится в связанном состоянии. Кислород — фактор, который регулирует распределение элементов в планетарном масштабе. Содержание его с глубиной закономерно уменьшается. Количество кислорода в магматических породах меняется от 49 % в гранитах до 38−42 % в дунитах и кимберлитах. Содержание кислорода в метаморфических породах соответствует глубине их формирования: от 44 % в эклогитах 48 % в кристаллических сланцах. Максимум кислорода — в осадочных породах — 49−51 %. Исключительную роль в геохимических процессах играет свободный кислород — молекулярный кислород, значение которого определяется его высокой химической активностью, большой миграционной способностью и постоянным, относительно высоким содержанием в биосфере, где он не только расходуется, но и воспроизводится. Считается, что свободный кислород появился в протерозое в результате фотосинтеза.

В гипергенных процессах кислород — один из основных агентов, он окисляет сероводород и низшие оксиды. Кислород определяет поведение многих элементов: повышает миграционную способность халькофилов, окисляя сульфиды до подвижных сульфатов, снижает подвижность железа и марганца, осаждая их в виде гидроксидов и вызывая тем самым их разделение. В водах океана содержание кислорода меняется: летом океан отдает кислород в атмосферу, зимой поглощает его. Полярные регионы обогащены кислородом

Важное геохимическое значение имеют соединения кислорода, в частности вода.

Основной промышленный метод получения кислорода — разделение воздуха методом глубокого охлаждения. Как побочный продукт кислород получают при электролизе воды. Разработан способ получения кислорода методом выборочной диффузии газов через молекулярные сита. Газообразный кислород применяется в металлургии для интенсификации доменных и сталеплавильных процессов, при выплавке цветных металлов в шахтных печах, бессемеровании штейнов и др. (Более 60 % потребляемого кислорода); как окислитель во многих химических производствах; в технике — при сварке и резке металлов; при подземной газификации угля и т. п.; озон — при стерилизации питьевой воды и дезинфекции помещений. Жидкий кислород используют как окислитель для некоторых разновидностей ракетного топлива.

Этапы круговорота кислорода в природе

Можно выделить некоторые этапы биогеохимического кислородного цикла, при этом эти этапы выделяются как в процессе прихода кислорода, так и в процессе его расхода. К приходу кислорода относятся следующие этапы. Вначале кислород формируется в результате процесса, называемого фотосинтезом, затем в результате ультрафиолетового излучения он может накапливаться в определённой части атмосферы, называемой озоновым слоем.

Ультрафиолетовое излучение также расщепляет молекулы испарившейся и поднявшейся высоко в атмосферу воды (то есть, происходит диссоциация) с выделением кислорода. Наконец, в результате определённых химических реакций формируется озон (O₃).

Что же касается расхода кислорода, то он связан с дыханием. Живые существа (преимущественно животные, да и все живые существа, способные к кислородному дыханию) вдыхают воздух, и кислород поступает в их тела, усваивается телами, и после выдыхается углекислый газ. Также кислород в связанной форме помогает осуществлять химические реакции внутри земной коры. А в результате вулканических процессов происходит окисление окиси углерода.

Неразрывна связь кислорода и углекислого газа (CO₂). И его цикл тоже имеет несколько этапов. К приходу углекислого газа относятся процессы, связанные с дыханием животных (и всех существ, способных к кислородному дыханию), разложением органических веществ в результате деятельности микроорганизмов и бактерий, брожением, сжиганием видов ископаемого топлива на фабриках, заводах, котельных и электростанциях, и вырубкой леса.

Что же касается расхода углекислого газа, то свободная его форма фиксируется растениями, питающимися им в ходе фотосинтеза, выделяя тем самым кислород. Животные могут поедать определённые виды растений и растительной пищи, и вместе с тем они потребляют углерод. Углерод фиксируется в земной коре, и это связано с формированием питательного почвенного слоя, известного как гумус, и ископаемого топлива наподобие угля, торфа, горючих сланцев (в океанической части коры это влияет на формирование других пород, таких как известняк и доломиты).

Химические свойства[править]

Кислород относится к главной подгруппе VI группы периодической системы элементов. Его порядковый номер 8.

Молекула кислорода состоит из двух атомов. Химическая связь ковалентная. Упрощенная структурная формула: O = O.

Существует также высокоэнергетическая синглетная форма молекулы кислорода. Она очень химически активна, и быстро реагирует с органическими соединениями. Синглетный кислород образуется в процессе фотосинтеза, и иммунной системой. Он также возникает в тропосфере вследствие фотолиза озона.

Имея во внешней электронной оболочке шесть электронов, атомы кислорода энергично присоединяют от атомов других элементов два электрона, которых им не хватает для завершения валентной оболочки, и превращаются в негативные двухвалентные ионы:

O + 2e = O2-

При этом кислород проявляет свои окислительные свойства. Из всех химических элементов он является одним из сильнейших окислителей и уступает в этом только фтору. Кислород непосредственно соединяется со всеми элементами, за исключением инертных газов, галогенов и благородных металлов. Химическая активность кислорода возрастает с повышением температуры.

4Na + O2 = 2Na2O

Кислород хорошо растворим в органических растворителях, поглощается тонкими порошками металлов, угля. Образует соединения со всеми элементами, кроме гелия, аргона и неона. На основе типов и свойств кислородных соединений построена классификация неорганических соединений. С металлами и неметаллами кислород образует оксиды соединений, с щелочными металлами, кроме лития, — пероксиды. Взаимодействие веществ с кислородом значительно ускоряется при нагревательной действия электрических разрядов, под давлением, при наличии катализаторов, особенно воды. В смеси с горючими газами и паром, с тонкими порошками многих металлов и органических веществ газообразный кислород образует взрывчатые смеси. Он легко окисляет органические соединения.

CH3CH2OH + 3O2 = 2CO2 + 3H2O

Факты о кислороде[править]

Кислород воздуха, от которого зависит жизнь человека, впервые появился в атмосфере Земли благодаря деятельности фотосинтезирующих бактерий.
Большинство живых организмов зависит от кислорода. Обладая высокой химической активностью, он способен окислять («забирать» электроны) у многих химических веществ. Эти реакции происходят с выделением энергии необходимой для поддержания всех жизненных процессов организма. Процесс окисления органических веществ кислородом происходит в митохондриях живых клеток и называется клеточным дыханием.
Лавуазье открыл, что вода — соединение водорода и кислорода. До этого вода считалась простым веществом.
Озон, (молекулы которого содержат 3 атома кислорода) составляет 0,00006 % воздуха. Он образуется при диссоциации (распаде) двухатомных молекул кислорода под действием ультрафиолетовых лучей солнечного спектра.
Ученые NASA нашли в экзосфере (верхнем слое атмосферы) спутника Сатурна Дионы кислород. Данное открытие, по словам исследователей, подтверждает теорию о том, что в атмосфере большинства спутников газовых гигантов Юпитера и Сатурна содержится кислород. Одновременно профессор Лондонского университета Эндрю Коатс заявил, что на Дионе не обнаружено признаков наличия воды, а следовательно, она непригодна для жизни. Однако, отметил ученый, на других спутниках удалось обнаружить наличие льда и воды, а это значит, что там могут быть обнаружены формы жизни.

Применение элемента

Химический элемент используется для жизнеобеспечения людей, страдающих затруднённым дыханием, а также для лечения некоторых недугов. Примечательно, что при нормальном давлении чистый кислород долго не, может быть, вдыхаем. Это небезопасно для здоровья в любой области. Бывает использование компонента в авиации.

Этот химический элемент используется в стекловаренных печах в качестве компонента, улучшающего горение в них. Кроме того, благодаря веществу промышленность сокращает выбросы оксидов азота до уровня, безопасного для жизни. Теплоэлектростанции, работающие на нефти, природном газе или угле, используют кислород для сжигания топлива. Без него все промышленные предприятия просто не работали бы.

Этот химический элемент используется в спиртовании, делигнификации и других процессах, таких как:

Отбеливание бумаги.
Очистка сточных вод, что имеет большое значение.
Подготовка питьевой воды в быту.
Интенсификация сжигания отходов мусоросжигательных заводов и др.

В природе существует круговорот кислорода: в процессе фотосинтеза растения на свету превращают углекислый газ и воду в органические соединения. Этот процесс можно назвать выделением. Подобно людям и животным, растения ночью потребляют кислород из атмосферы, а потом растения вырабатывают его днём и расходуют ночью. Применение кислорода по химии 9 класса кратко рассматривают, пишут реферат с рисунками и схемами по теме.

Общая характеристика кислорода

Кислород является элементом XVI группы II периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 8 и атомную массу 15,9994. Принято обозначать кислород символом О (от латинского Oxygenium – порождающий кислоту). В русском языке название кислород стало производным от кислоты, термина, который был введён М.В. Ломоносовым.

Нахождение в природе

Кислород является самым распространённым элементом по нахождению в земной коре и Мировом океане. Соединения кислорода (в основном – силикаты) составляют не менее 47% массы земной коры, кислород вырабатывается в процессе фотосинтеза лесами и всеми зелёными растениями, большая часть приходится на фитопланктон морских и пресных вод. Кислород – обязательная составная часть любых живых клеток, также находится в большинстве веществ органического происхождения.

Физические и химические свойства

Кислород – лёгкий неметалл, состоит в группе халькогенов, имеет высокую химическую активность. Кислород, как простое вещество, представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса, имеет жидкое состояние – светло-голубая прозрачная жидкость и твёрдое – светло-синие кристаллы. Состоит из двух атомов кислорода (обозначается формулой О₂).

Биологическая роль кислорода

Кислород – основа основ жизнедеятельности всех живых организмов на Земле, является основным биогенным элементом. Находится в составе молекул всех важнейших веществ, которые отвечают за структуру и функции клеток (липиды, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты). Каждый живой организм содержит гораздо больше кислорода, чем какого-либо элемента (до 70%). Для примера, организм взрослого среднестатического человека массой 70 кг содержит 43 кг кислорода.

Кислород поступает в живые организмы (растения, животные и человек) благодаря органам дыхания и поступлению воды. Помня о том, что в организме человека самый главный орган дыхания – это кожа, становится понятно, сколько кислорода может получать человек, особенно летом на берегу водоёма. Определить потребность человека в кислороде достаточно сложно, ведь она зависит от многих факторов – возраст, пол, масса и поверхность тела, система питания, внешняя среда и т.д.

Применение кислорода в жизни

Кислород применяется практически повсеместно – от металлургии до производства ракетного топлива и взрывчатых веществ, применяемых для дорожных работах в горах; от медицины до пищевой промышленности.

Кислород – химический элемент VI группы периодической системы Менделеева и самый распространенный элемент в земной коре (47% от ее массы). Кислород является жизненно важным элементом почти всех живых организмов. Более подробно о функциях и применении кислорода в этой статье.

Химические свойства кислорода

Валентная оболочка кислорода расположена на 2-м уровне – относительно близко к ядру. Поэтому ядро сильно притягивает к себе электроны. На валентной оболочке кислорода 2s 2 2p 4 находится 6 электронов. Следовательно, до октета недостает двух электронов, которые кислород стремится принять с электронных оболочек других элементов, вступая с ними в реакции в качестве окислителя.

Итак, кислород – второй по силе окислитель среди всех элементов Периодической системы. С этим связано большинство его важнейших химических свойств. С кислородом реагируют все элементы, кроме Au, Pt, He, Ne и Ar, во всех реакциях (кроме взаимодействия со фтором) кислород — окислитель.

Кислород легко реагирует с щелочными и щелочноземельными металлами:

Мелкий порошок железа ( так называемого пирофорного железа) самовоспламеняется на воздухе, образуя Fe ₂ O ₃ , а стальная проволока горит в кислороде, если ее заранее раскалить:

С неметаллами (серой, графитом, водородом, фосфором и др.) кислород реагирует при нагревании:

Почти все реакции с участием кислорода O ₂ экзотермичны, за редким исключением, например:

N ₂ + O ₂ → 2NO – Q

Эта реакция протекает при температуре выше 1200 o C или в электрическом разряде.

Кислород способен окислить сложные вещества, например:

2H ₂ S + 3O ₂ → 2SO ₂ + 2H ₂ O (избыток кислорода),

2H ₂ S + O ₂ → 2S + 2H ₂ O (недостаток кислорода),

4NH ₃ + 5O ₂ → 4NO + 6H ₂ O (в присутствии катализатора Pt ),

Известны соединения, содержащие катион диоксигенила O ₂ + , например, O ₂ + [PtF ₆ ] — (успешный синтез этого соединения побудил Н. Бартлетта попытаться получить соединения инертных газов).

Озон химически более активен, чем кислород O ₂ . Так, озон окисляет иодид — ионы I — в растворе Kl:

Озон сильно ядовит, его ядовитые свойства сильнее, чем, например, у сероводорода. Однако в природе озон, содержащийся в высоких слоях атмосферы, выполняет роль защитника всего живого на Земле от губительного ультрафиолетового излучения солнца. Тонкий озоновый слой поглощает это излучение, и оно не достигает поверхности Земли. Наблюдаются значительные колебания в толщине и протяженности этого слоя с течением времени (так называемые озоновые дыры) причины таких колебаний пока не выяснены.

Применение кислорода O ₂ : для интенсификации процессов получения чугуна и стали, при выплавке цветных металлов, как окислитель в различных химических производствах, для жизнеобеспечения на подводных кораблях, как окислитель ракетного топлива (жидкий кислород), в медицине, при сварке и резке металлов.

Применение озона О ₃ : для обеззараживания питьевой воды, сточных вод, воздуха, для отбеливания тканей.

Кислород (O, лат. oxygenium ) — химический элемент 16-й группы (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к главной подгруппе VI группы, или к группе VIA), второго периода периодической системы, с атомным номером 8. Кислород — химически активный неметалл, является самым лёгким элементом из группы халькогенов. Как простое вещество при нормальных условиях представляет собой газ без цвета, вкуса и запаха, молекула которого состоит из двух атомов кислорода (формула O₂), в связи с чем его также называют дикислород. Жидкий кислород имеет светло-голубой цвет, а твёрдый представляет собой кристаллы светло-синего цвета.

Существуют и другие аллотропные формы кислорода, например, озон — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода (формула O₃).

Применение кислорода в медицине

Кислород находит применение и в медицине. Особенно актуально его использование при затрудненном дыхании во время некоторых заболеваний. Он применяется для обогащения дыхательных путей при туберкулезе легких, а также используется в наркозной аппаратуре. Кислород в медицине используется для лечения бронхиальной астмы, болезней желудочно-кишечного тракта. Для этих целей используют кислородные коктейли.

Также большое значение имеют кислородные подушки – прорезиненная емкость, заполненная кислородом. Она служит для индивидуального применения медицинского кислорода.

Рис. 3. Кислородная подушка

Что такое круговорот кислорода в природе

Кислород (O₂) вот уже сотни миллионов лет является веществом, обеспечивающим жизнь на Земле. Приблизительно пятая часть (около двадцати процентов) атмосферы Земли заполнена кислородом, а ещё кислород составляет около тридцати процентов химического состава планеты. Кислород может присутствовать как в свободной форме (в составе воздуха, которым дышит абсолютное большинство всех живых организмов), так и в связанной (входить в состав воды, минералов, разных химических соединений). И кислород осуществляет непрерывный биогеохимический цикл, иначе называемый круговоротом кислорода в природе.

В ходе этого цикла кислород совершает переход из атмосферы в биосферу и земную кору, после чего возвращается обратно в атмосферу. При этом кислородом обмениваются все водоёмы (и Мировой океан) и воздух, растения и животные, но также кислород выделяется во время химических реакций. И ключевую роль в этом процессе играет фотосинтез.

Получение[править]

В лабораториях кислород обычно получают термическим разложением некоторых пероксидов, солей некоторых кислородосодержащих кислот (например, перманганата калия KMnO₄, бертолетовой соли KClO₃):

При 368 ° C эта соль плавится, а около 400 ° C начинает разлагаться. В присутствии диоксида марганца MnO₂ (катализатор) температура разложения снижается и реакция проходит легче.

В промышленности кислород добывают фракционированной перегонкой жидкого воздуха и электролизом воды. С этой целью воздух сначала сжижают сильным охлаждением под большим давлением, а затем медленно испаряют из него азот. Очень чистый кислород добывают электролизом водного раствора гидроксида натрия NaOH с применением никелевых электродов. При этом на катоде восстанавливаются катионы водорода, а на аноде окисляются гидроксильные анионы с выделением кислорода.

В целом электролиз водного раствора NaOH сводится к электролизу воды, однако раствор NaOH имеет лучшую, чем вода, электролитическую проводимость, что и обуславливает его использование.

Электролитическим способом кислород получают и для промышленных нужд, в частности там, где есть дешевая электрическая энергия.

Что такое круговорот кислорода?

Для жизни нужен кислород. Это бесцветный газ без запаха, на который приходится более 20% атмосферы. Вы найдете кислород в озоновом слое, двуокиси углерода, воде и даже земной коре.

Кислород — это один из наиболее распространенных элементов на Земле, который присутствует в значительном количестве в каждом основном резервуаре. Безусловно, наибольшим резервуаром кислорода на планете являются силикатные и оксидные минералы в земной коре и мантии (99,5% от общей массы). В атмосфере, гидросфере и биосфере суммарно присутствует менее 0,05% общей массы кислорода на Земле. Кроме O₂, дополнительные атомы кислорода присутствуют в различных формах, распределенных по всей поверхности резервуаров в молекулах биомассы, H₂O, CO₂, HNO₃, NO, NO₂, CO, H₂O₂, O₃, SO₂, H₂SO₄, MgO, CaO, AlO, SiO₂, и PO₄.

Применение

Широкое промышленное применение кислорода началось в середине XX века, после изобретения турбодетандеров — устройств для сжижения и разделения жидкого воздуха.

В металлургии

Конвертерный способ производства стали или переработки штейнов связан с применением кислорода. Во многих металлургических агрегатах для более эффективного сжигания топлива вместо воздуха в горелках используют кислородно-воздушную смесь.

Компонент ракетного топлива

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 (удельный импульс смеси водород — озон превышает удельный импульс для пары водород-фтор и водород-фторид кислорода).

В медицине

Медицинский кислород хранится в металлических газовых баллонах высокого давления голубого цвета различной ёмкости от 1,2 до 10,0 литров под давлением до 15 МПа (150 атм) и используется для обогащения дыхательных газовых смесей в наркозной аппаратуре, при нарушении дыхания, для купирования приступа бронхиальной астмы, устранения гипоксии любого генеза, при декомпрессионной болезни. Крупные медицинские учреждения могут использовать не сжатый кислород в баллонах, а сжиженный в сосуде Дьюара большой ёмкости. Для индивидуального применения медицинским кислородом из баллонов заполняют специальные прорезиненные ёмкости — кислородные подушки. Для подачи кислорода или кислородо-воздушной смеси одновременно одному или двум пострадавшим в полевых условиях или в условиях стационара применяются кислородные ингаляторы различных моделей и модификаций. Достоинством кислородного ингалятора является наличие конденсатора-увлажнителя газовой смеси, использующего влагу выдыхаемого воздуха. Для расчёта оставшегося в баллоне количества кислорода в литрах обычно величину давления в баллоне в атмосферах (по манометру редуктора) умножают на величину ёмкости баллона в литрах. Например, в баллоне вместимостью 2 литра манометр показывает давление кислорода 100 атм. Объём кислорода в этом случае равен 100 × 2 = 200 литров.

В пищевой промышленности

В пищевой промышленности кислород зарегистрирован в качестве пищевой добавки E948, как пропеллент и упаковочный газ.

В химической промышленности

В химической промышленности кислород используют как реактив-окислитель в многочисленных синтезах, например, окисления углеводородов в кислородсодержащие соединения (спирты, альдегиды, кислоты), диоксид серы в триоксид серы, аммиака в оксиды азота в производстве азотной кислоты. Вследствие высоких температур, развивающихся при окислении, последние описанные реакции часто проводят в режиме горения.

В сельском хозяйстве

В тепличном хозяйстве для изготовления кислородных коктейлей, для прибавки в весе у животных, для обогащения кислородом водной среды в рыбоводстве.