Атомный номер кислорода в Периодической таблице – 8. Следовательно, ядро атома кислорода содержит 8 протонов, а электронная оболочка – 8 электронов. Эти электроны расположены по уровням следующим образом:

1s² 2s² 2p⁴ (жирным шрифтом выделена валентная оболочка).

Валентная оболочка кислорода расположена на 2-м уровне – относительно близко к ядру. Поэтому ядро сильно притягивает к себе электроны. На валентной оболочке кислорода 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. В этом параграфе вы сможете посмотреть довольно много таких реакций из "Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов".

Хорошие окислительные свойства кислорода и его высокая электроотрицательность в соединениях с другими элементами имеют общую природу. Кислород имеет вторую (после фтора) электроотрицательность в шкале Полинга (3,44 по сравнению с 3,98 у фтора). Поэтому в подавляющем большинстве своих соединений с другими элементами кислород имеет отрицательную степень окисления.

Например, сера расположена в той же VI группе, что и кислород, на одну клеточку ниже. Сера обладает аналогичной внешней электронной оболочкой 3s² 3p⁴, но эта валентная оболочка расположена дальше от ядра, поэтому в реакции с кислородом сера отдает электроны (служит восстановителем):

Более сильным окислителем, чем кислород, является только его сосед по периоду – фтор. Это легко объяснить тем, что фтору до завершения октета нужен всего 1 электрон (расстояние от валентной оболочки до ядра у фтора и кислорода – наименьшие в группах, их валентные оболочки имеют одинаковое главное квантовое число). Поэтому соединения кислорода с фтором – единственные, где кислород имеет положительную степень окисления. В качестве примера приведем соединение F₂O:

Но уже в реакциях с хлором кислород способен быть окислителем. Например, существует соединение Cl₂O₇, называемое семиокисью хлора. В этом веществе уже все 7 электронов хлора частично смещены от атома хлора к к атомам кислорода:

Итак, кислород – второй по силе окислитель среди всех элементов Периодической системы. С этим связано большинство его важнейших химических свойств.

Многие реакции окисления протекают бурно, с выделением большого количества тепла и света. В быту мы называем такие реакции горением. В кислороде сгорают сера (см. выше), фосфор, уголь, бензин, метан:

Быстрый процесс окисления вещества, сопровождающийся выделением большого количества теплоты и, как правило, света, называется горением.

Даже железо способно гореть в атмосфере чистого кислорода. Если сильно нагреть кончик железной проволоки и опустить ее в сосуд с кислородом, то железо загорится, разбрасывая в виде ярких искр частички раскаленной железной окалины:

Окисление может происходить и медленно, без горения. Например, медь при нагревании в кислороде (и на воздухе) не горит, а "спокойно" превращается в черный порошок оксида меди:

Известно, что железо на воздухе ржавеет, особенно в воде, при высокой влажности. Эта реакция родственна горению железа в кислороде, хотя протекает гораздо медленнее:

Защитой от коррозии служат различные покрытия. Например, масляные краски и полимерные лаки спасают металлические изделия от коррозии потому, что не дают атмосферному кислороду соприкасаться с поверхностью металла.

Медленное окисление (без горения) происходит не только при ржавлении металла. Органические вещества тоже способны медленно окисляться кислородом воздуха. Например, пропитанные машинным маслом тряпки после обтирки станков и машин на предприятиях запрещено накапливать в кучах. Внутри такой кучи процесс медленного окисления с выделением тепла настолько повышает температуру, что может произойти самовозгорание. Другими словами, медленное окисление способно при определенных условиях перейти в горение.

** Еще одним проявлением сильных окислительных свойств кислорода является его способность взрываться в смеси с некоторыми восстановителями. Так, смесь кислорода (или даже воздуха) с водородом называют гремучим газом. Гремучий газ взрывается от малейшей искры. При этом происходит образование воды: