Глава 12. Шестая группа периодической системы элементов д. И. Менделеева

12.1. Кислород

В промышленности кислород получают путем фракционного разделения предварительно сжиженного воздуха (метод низкотемпературной ректификации). Вначале испаряется азот (т. кип. -195,67 C), а затем кислород (т. кип. –183 C).

Другой промышленный способ заключается в электролизе воды. При этом одновременно получают кислород и водород. Электролизу подвергают водные растворы гидроксида натрия (16–18%-ные) или гидроксида калия (25–29%-ные) при 60–70 C. Процесс проводят в электролитических ваннах, используя в качестве катода и анода специально обработанное мягкое железо:

KOH  K⁺ + OH^–

Катод	Анод
2H2O + 2e–  H2 + 2OH– 2OH– + 2K+  2KOH	2OH– – 2e–  2OH 2OH  H2O + 0,5O2

Прежде чем использовать кислород в медицинской практике, его подвергают очистке, пропуская через раствор щелочи, а затем через воду. Сухой кислород может вызвать раздражение слизистой оболочки дыхательных путей и легких.

Кислород включен в ГФ IX (табл. 12.1).

12.1. Свойства кислорода

Лекарственное вещество	Химическая формула	Описание
Oxygenium — кислород	O2	Бесцветный газ без запаха и вкуса, в 1,106 раз тяжелее воздуха. В жидком и твердом виде имеет бледно-синюю окраску.

Кислород растворим приблизительно в 43 объемах воды и в 3,6 объемах этанола. Он энергично поддерживает горение, поэтому подлинность устанавливают по вспышке и яркому горению тлеющей лучинки, внесенной в сосуд с кислородом. Для отличия кислорода от другого газообразного препарата — азота закиси (диазота оксид) смешивают равные объемы кислорода и оксида азота. Смесь газов окрашивается в оранжево-красный цвет вследствие образования диоксида азота:

2NO + O₂  2NO₂

Азота закись указанной реакции не дает. В процессе промышленного производства кислород может загрязняться примесями других в т.ч. токсических газов. Поэтому тщательно проверяют его чистоту. Во всех испытаниях на чистоту примесь других газов устанавливают, пропуская определенное количество кислорода (со скоростью 4 л/ч) через 100 мл раствора реактива.

Кислород должен быть нейтральным. Наличие в нем газообразных примесей кислотного и основного характера устанавливают колориметрическим методом по изменению окраски раствора индикатора — метилового красного.

Примесь оксида углерода (II) обнаруживают, пропуская кислород через аммиачный раствор нитрата серебра. Потемнение раствора свидетельствует о восстановлении серебра оксидом углерода:

CO + 2[Ag(NH₃)₂]NO₃ + 2H₂O  2Ag + (NH₄)₂CO₃ + 2NH₄NO₃

Наличие примеси диоксида углерода устанавливают по образованию опалесценции при пропускании кислорода через раствор гидроксида бария:

CO₂ + Ba(OH)₂  BaCO₃ + H₂O

Отсутствие примесей озона и других окисляющих веществ устанавливают, пропуская кислород через раствор иодида калия, к которому добавлен раствор крахмала и капля ледяной уксусной кислоты. Раствор должен оставаться бесцветным. Появление синей окраски свидетельствует о наличии примеси озона:

2KI + O₃ + H₂O  I₂ + 2KOH + O₂

Все способы количественного определения кислорода основаны на взаимодействии с легко окисляющимися веществами. ГФ IX рекомендует для этого волюмометрический метод, выполняемый в газоанализаторах и основанный на изменении объёма анализируемой пробы после поглощения из неё кислорода. Кислород в приборе Гемпеля (ГФ IX, c. 350) пропускают через поглотительный медноаммиачный раствор, содержащий смесь хлорида аммония и аммиака. В нее помещают обрезки медной спиральной проволоки диаметром около 0,8 мм. Медь окисляется кислородом, а образующийся оксид меди (II) сразу же реагирует с компонентами, входящими в состав поглотительного раствора:

2Cu + O₂  2CuO

CuO + 2NH₃ · H₂О + 2NH₄Cl  [Cu(NH₃)₄]Cl₂ + 3H₂O

Содержание кислорода должно быть не менее 98,5% (1,5% составляет примесь азота и инертных газов).

В аптеках кислород хранят в баллонах объемом 27–50 л, вмещающих 4–7,5 м³ газа под давлением 10–15 МПА (100– 150 атм). Баллоны, содержащие кислород, окрашены в синий цвет. Резьбу редуктора баллона нельзя смазывать жиром или органическими маслами (возможна вспышка от воздействия струи кислорода). Смазкой служит только тальк. Кислород отпускают из аптек в специальных подушках, снабженных воронкообразным мундштуком для вдыхания.

Кислород применяют при заболеваниях, сопровождающихся кислородной недостаточностью. Назначают для вдыхания смесь 40–60% кислорода с воздухом. Используют также карбоген — смесь 95% кислорода и 5% диоксида углерода.