Химические соединения, в которые входит кислород, в большинстве случаев образуются с выделением тепла.
Можно предположить, что если при образовании окислов выделяется энергия в виде тепла, то при возвращении окислам этого тепла путем прокаливания их они распадутся на составные части, выделив обратно кислород. В действительности это происходит не всегда так.
Некоторые окислы, как, например, окислы железа, не разрушаются при прокаливании и кислорода своего не отдают. Для того чтобы отобрать от окислов железа кислород, их необходимо прокалить с углеродом. Однако, отнимая кислород у железа, углерод прочно соединяется с ним и образует углекислый газ. Чистого кислорода в этом случае получить нельзя.
Окислы алюминия при прокаливании не отдают своего кислорода даже углероду. Они являются еще более устойчивыми, чем окислы железа.
Имеются такие химические соединения, которые при прокаливании отдают не весь, а только часть кислорода, переходя в более низкую степень окисления. К таким соединениям относится двуокись свинца, которая, отдавая кислород, переходит в окись свинца, или двуокись марганца, которая выделяет только одну треть своего кислорода, образуя при этом окись марганца.
Существуют и такие соединения, которые при прокаливании способны полностью отдать кислород. Если прокалить 100 граммов бертолетовой соли (КСlO3), можно получить 39 граммов кислорода, что составляет при комнатной температуре и нормальном давлении около 30 литров. После разложения бертолетовой соли остается белый порошок хлористого калия (КСl).
Разложение бертолетовой соли без катализатора идет медленно и требует высокой температуры. Прибавлением небольшого количества двуокиси марганца как катализатора резко ускоряют процесс разложения соли, который идет до конца при умеренном нагревании.
В лабораторных условиях обычно пользуются этим простым способом получения кислорода.
Получают кислород и из марганцевокислого калия, который при нагревании разлагается на двуокись марганца, окись калия и кислород (4KMnO4 → 4MnO2 + 2K2O + 3O2). Нагревание можно вести в простой стеклянной пробирке, закрытой пробкой, в которую вставлена стеклянная загнутая трубка; 100 граммов марганцевокислого калия дают около 15 граммов (11,5 литра) кислорода.
Получение больших количеств кислорода простым прокаливанием бертолетовой соли, марганцевокислого калия или окиси ртути (HgO) нецелесообразно, так как после выделения кислорода эти соединения не могут быть использованы вторично.
Еще в конце прошлого века кислород получали прокаливанием при высокой температуре различных солей, способных поглощать его из воздуха при более низкой температуре.
К таким солям относится окись бария, которая при температуре около 550° жадно поглощает кислород воздуха, переходя в перекись бария. Перекись бария при температуре около 900° отдает весь избыток кислорода и восстанавливается в окись бария. Окись бария при охлаждении до 550° вновь поглощает кислород воздуха и может быть снова использована для получения кислорода.
Раньше широко использовался марганцево-натриевый способ получения кислорода. Равные по весу количества двуокиси марганца и едкого натра смешивают и помещают в фарфоровую трубку, через которую пропускают воздух. При нагревании трубки до температуры около
550° смесь эта жадно поглощает кислород проходящего через нее воздуха. В этом легко убедиться, если к концу трубки поднести горящую спичку. Так как в выходящем газе нет кислорода, спичка погаснет. Спустя некоторое время смесь в трубке полностью насытится кислородом, и поглощение его прекратится. Зажженная у конца трубки спичка будет гореть обычным пламенем.
Можно приступить к получению кислорода. Через трубку пропускают перегретый водяной пар. Смесь, находящаяся в трубке, разлагается и отдает кислород, поглощенный ею из воздуха. Вещество в трубке возвращается к своему первоначальному состоянию и снова может быть использовано для получения кислорода.
Для получения кислорода в больших количествах, прежде всего, нужно было найти дешевое сырье. Таким сырьем в настоящее время являются воздух и вода. Но их стали использовать сравнительно недавно.