Как известно, скорость химической реакции зависит от многих факторов, в том числе и от концентрации реагентов.
Чтобы убедиться в этом, достаточно пронаблюдать, как различные вещества сгорают на воздухе (где содержание кислорода составляет чуть больше двадцати процентов) и в чистом кислороде (концентрация - 100%).
Для начала, попробуем получить жидкий кислород, а затем проведем несколько опытов с ним.
Как я ужу упоминал на основной страничке кислорода, если требуется например тонна сжиженного этого вещества, ее проще просто купить.
Но небольшие количества, в лабораторных условиях, целесообразно получать конденсацией газа с помощью жидкого азота.
Чтобы процесс конденсации был лучше виден, я взял прозрачный дьюар для жидкого азота.
Ловушка так же выполнена из стекла, хотя в металлической процес конденсации пойдет быстрее из-за более высокой теплопроводности металла.
Итак, подсоединяем ловушку к баллону с кислородом (на видео он не показан, так как пятидесятилитровый баллон не помещался в кадр), закрываем выход ловушки пробкой и наливам жидкий азот.
Конденсация начинается сразу после охлаждения ловушки до температуры жидкого азота (окончание бурного кипения азота) и на белом фоне видно появление голубой жидкости.
Весь процесс занял около десяти минут и на видео я немного сократил его (вырезав среднюю часть).
В конце эксперимента получилось около ста миллилитров жидкого кислорода, который можно использовать в последующих опытах.
Хранить ловушку с кислородом можно в дьюаре с жидким азотом длительное время, однако надо следить, чтобы уровень азота все время был выше уровдя жидкого кислорода в ловушке.
Теперь пронаблюдаем, как скорость горения сигареты ускорится если ее пропитать жидким кислородом.
В обычных условиях, сигарета сгорает полностью за несколько минут, в жидком же кислороде она загорается не хуже фейрверка и горение занимает не больше десяти секунд.
При наличии определеного опыта (и если взять например сигару), можно прожечь ее лист жести.
Так же стоит отметить, что при горении сигареты с таким избытком чистого кислорода, практически не образуется дыма (при обычном горении, дым образуется из-за неполного сгорания табака).
И с оставшимся количеством жидкого кислорода попробуем доказать, что он является парамагнетиком, то есть притягивается к магниту.
На видео хорошо видно, что жидкость как бы прилипает к магниту снизу и испаряется не стекая с него.
Так же можно пронаблюдать сгорание разных веществ в газообразном кислороде.
Такие опыты являются частью школьной программы (по крайней мере являлись несколько лет назад) и скорее всего большинство посетителей сайта из видело,
но на всякий случай я записал и эти ролики, так как они не требуют какого-то особенного оборудования.
На воздухе, пламя горящей серы практически не заметно (кстати, горящая сера "светит" с основном ультрафиолетовым светом и практически не дает ИК излученя).
В чистом кислороде пламя становится гораздо более ярким и так же можно заметить клубы дыма из-за того,
что окисленbе частично происходит до SO3, который образует туман серной кислоты с влагой воздуха.
При горении фосфора, реакция просто сильно ускоряется и пламя становится ослепительно ярким.
И в чистом кислороде можно поджечь вещества, которые в воздухе не горят.
Если поджечь железную проволоку (кусочком дерева) в колбе с кислородом, она полностью сгорает до железной окалины (Fe3O4).
Кстати, этот опыт несколько отличается от опытов проводимых в школах. Можно заметить, что тут при сгорании проволоки практически не образуется искр.
Дело в том, что для опыта я взял проволоку из очень чистого железа (чистотой 99.99%), которая практически не содержит углерода,
поэтому при сгорании образуются только твердые продукты сгорания и очень мало искр.
Обычно же в подобных экспериментах сжигают проволоку из углеродистой стали и газообразные продукты сгорания вызывают разлетание капли железа с образованием искр.
Кроме достаточно известных, так называемых аллотропных, модификаций элементов (для кислорода это всем известный озон),
существуют так же крайне нестабильные варианты молекул, котрые живут доли секунды и которые невозможно получить в свободном состоянии.
Один из видов таких молекул это синглетный кислород. От обычного он отличается расположением электронов на внешней пи-орбитали.
Синглетный кислород крайне нестабилен и при комнатной температуре мгновенно превращается в обычный, поэтому его достаточно сложно выделить в свободном состоянии.
Но с другой стороны, превращение синглетного кислорода в обычный сопровождается достаточно интенсивной люминесценцией и из-за этого обнаружить присутствие таких нестабльных молекул очень легко.
Существует несколько способов получения синглетного кислорода, мы воспользуемся одним из самых простых: пропускание потока хлора в щелочной раствор перекиси водорода.
При этом происходит следующая реакция:
Cl2 + 2 NaOH + H2O2 => O2(синглетный) + 2 NaCl + 2 H2O
Образующийся синглетный кислород моментально превращается в обычный с испусканием красного света.
