При собирании кислорода методом вытеснения воздуха пробирку располагают так, чтобы её горлышко было направлено вверх. Это связано с физическими свойствами кислорода и принципом работы данного метода.
Метод вытеснения воздуха основан на том, что кислород является газом, который легче многих других газообразных веществ, например, углекислого газа, но тяжелее воздуха в целом. Однако при сборе кислорода этот метод применим, потому что кислород не растворяется в воздухе и не смешивается мгновенно с другими газами. Он имеет достаточно высокую плотность (примерно 1,33 г/л при нормальных условиях), что позволяет ему постепенно заполнять пробирку, вытесняя воздух вверх.
Положение пробирки с горлышком вверх позволяет кислороду накапливаться в её верхней части, вытесняя менее плотный воздух наружу. Это наиболее эффективный способ сбора кислорода, так как он не позволяет другим газам, например, азоту или углекислому газу, смешиваться с кислородом внутри пробирки. В результате получается практически чистый кислород, который можно использовать в дальнейших экспериментах.
Если же пробирку расположить горизонтально или горлышком вниз, кислород не сможет эффективно вытеснять воздух, так как он будет смешиваться с воздушной смесью, снижая чистоту собранного газа. Кроме того, в случае горизонтального расположения могут возникнуть трудности с удержанием газа в пробирке, так как газовая смесь легко может покидать её.
Таким образом, положение пробирки с горлышком вверх — это оптимальная позиция, которая позволяет использовать разницу в плотностях кислорода и воздуха для эффективного сбора газа.