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酸素













周期表第16族に属し酸素族元素の一つ。




①酸素の発見



その昔、空気元素であると考えられていたが、10世紀ごろからは混合物であるとされ始めた。

そして17世紀には空気が2種類の気体の集まりであり、

一つは硝石から得られ、もう一つは*不活性な気体であることが明らかにされるようになった。


不活性....化学反応を起こしにくい性質。
化学的に安定だったり、反応速度が遅かったりすること指す。




スウェーデンのシェーレは1771年ころ硝酸カリウム(硝石)を熱して、

イギリスのプリーストリーは1774年に集光レンズで太陽光線を集め、

ガラス鐘の中の酸化水銀に当てて酸素を取り出した。








しかし、2人ともフロギストン説

(物が燃えるのはフロギストンが逃げていくという説)の信奉者であったため、

新ガスが普通の空気に比べ著しく燃焼を支持することから

シェーレは「火の空気」、

プリーストリーは「脱フロギストン空気」とよぶにとどまった。

フランスのラボアジエは、

金属を熱するときの重量増加は空気の一部分が固定されるためと考え、

プリーストリーの実験と逆に、

密閉器中で水銀を空気と熱して酸化水銀をつくり、

空気の減りぐあいを調べ、さらに酸化水銀を熱して酸素を得ることを確認し、

フロギストン説とまっこうから対立する新燃焼説を打ち立てた。



ラボアジエは、

1777年初めてこれが元素単体であることを明らかにして、

この新しい気体中での燃焼生成物の多くが酸の性質を示すことから、

ギリシア語のoxys(酸味のある)とgennao(生じる)からoxygeneと命名した。

元素としての酸素の発見は化学史上きわめて重要なできごとで、

これにより現代化学の礎(いしずえ)が築かれた。



日本では宇田川榕菴(うだがわようあん)

『舎密開宗(せいみかいそう)』(1837)に

「阿幾舎厄紐母(オキセイゲニユム)、酸素」と記されている。

[守永健一・中原勝儼]









②どこに存在するのか?




岩石中に約50重量%、水には約89重量%ほど含まれ、

化合物として地殻(厚さ16キロメートル)、水圏中でもっとも多い元素である。



また、遊離の状態すなわち酸素分子として大気中に21容量%も含まれる。

宇宙では水素 ヘリウムに次いで3番目に多い。



地球が生成したとき、

酸素はすべて溶融状態で固定されていたと考えられ、

やがて出現した緑色植物の光合成の副産物として供給され、

現在のような大気ができたのは10億年前といわれている。



大気中の酸素の同位体組成は

16O:99.76%、18O:0.20%、17O:0.04%である。

90%(原子数)以上に濃縮された18Oは重酸素とよばれ、トレーサー実験に利用される。


[守永健一・中原勝儼]





③作り方



工業的に、酸素は液体空気の分留により窒素と同時に製造される。

小型の製造法として、空気からモレキュラーシーブによる

吸脱着を利用した分離法や、水電解による方法がある。


実験室では、塩素酸カリウムに触媒として半量くらいの二酸化マンガンを混ぜて熱する

(有機物が混入すると爆発しやすい)。





ほかに、二酸化マンガンを触媒とする過酸化水素の分解、

あるいは水の電解、また過マンガン酸カリウムを真空中加熱分解させる方法がある。

市販品は液体酸素としてタンクローリーあるいはボンベ入りで取り扱われ、ボンベの色はである。




[守永健一・中原勝儼]







④性質と使いどころ








常温常圧で無色、無味、無臭の気体。

二原子分子O2は2個の不対電子をもち常磁性である。

無声放電または遠紫外線の照射でオゾンO3を生じる。

きわめて活性な元素で、

軽い希ガスを除きすべての元素との化合物が知られ、

多くの元素と直接反応する。

たとえば、炭素、硫黄(いおう)、リンなどは酸素中で激しく燃え、

アルミニウム、鉄、銅なども粉末状態では閃光(せんこう)を発して燃える。


希ガス、ハロゲン、金、白金などの貴金属とは直接反応しない。

動植物の生活と密接な関係があり、酸素なくしては生命は保たれない。


 最大の用途は鉄鋼業における酸素製鋼で、

ほかに化学工業・石油化学工業での酸素酸化、

造船・機械工業での酸素切断、溶接用、医療用(酸素吸入)、

活性汚泥法による水処理の曝気(ばっき)用などがある。




[守永健一・中原勝儼]

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