oxigen este un element chimic care este reprezentat de simbolul O. Este un gaz foarte reactiv, care conduce grupul 16: calcogeni. Acest nume se datorează faptului că sulful și oxigenul sunt prezente în aproape toate mineralele.
Electronegativitatea sa ridicată explică marea lăcomie pentru electroni, ceea ce îl determină să se combine cu un număr mare de elemente; Așa apare o gamă largă de oxizi minerali care îmbogățesc scoarța terestră. Astfel, oxigenul rămas se compune și face atmosfera respirabilă..
Oxigenul este al treilea cel mai abundent element din Univers, în spatele hidrogenului și heliului, și este, de asemenea, principalul constituent prin masa scoarței terestre. Are un procent în volum de 20,8% din atmosfera terestră și reprezintă 89% din masa apei.
De obicei are două forme alotrope: oxigenul diatomic (ODouă), care este cea mai comună formă în natură și ozonul (O3), găsit în stratosferă. Cu toate acestea, există alte două (O4 pe mine8) care există în fazele lor lichide sau solide și sub presiuni enorme.
Oxigenul este produs în mod constant prin procesul de fotosinteză, realizat de fitoplancton și plante terestre. Odată produs, este eliberat astfel încât ființele vii să îl poată folosi, în timp ce o mică parte din acesta se dizolvă în mări, susținând viața acvatică..
Prin urmare, este un element esențial pentru ființele vii; nu numai pentru că este prezent în majoritatea compușilor și moleculelor care îi formează, ci și pentru că intervine în toate procesele lor metabolice.
Deși izolarea sa este atribuită în mod controversat lui Carl Scheele și Joseph Priestley în 1774, există indicii că oxigenul a fost de fapt izolat pentru prima dată în 1608, de către Michael Sendivogius..
Acest gaz este utilizat în practica medicală pentru a îmbunătăți condițiile de viață ale pacienților cu dificultăți respiratorii. La fel, oxigenul este folosit pentru a permite oamenilor să-și îndeplinească funcțiile în medii în care există un acces redus sau lipsit de oxigen atmosferic..
Oxigenul produs comercial este utilizat în principal în industria metalurgică pentru conversia fierului în oțel..
Indice articol
În 1500, Leonardo da Vinci, pe baza experimentelor lui Philo de Bizanț efectuate în secolul al II-lea î.Hr. C., a concluzionat că o parte din aer a fost consumată în timpul arderii și respirației.
În 1608, Cornelius Drebble a arătat că prin încălzirea salpetrului (azotat de argint, KNO3) a fost produs un gaz. Acest gaz, așa cum s-ar ști mai târziu, era oxigen; dar Drebble nu l-a putut identifica ca un element nou.
Apoi, în 1668, John Majow a subliniat că o parte a aerului pe care el o numea „Spiritus nitroaerus” era responsabilă de incendiu și că era consumată și în timpul respirației și arderii substanțelor. Majow a observat că substanțele nu ard în absența spiritului nitroarial.
Majow a efectuat arderea antimoniului și a observat o creștere a greutății antimoniului în timpul arderii sale. Apoi, Majow a concluzionat că antimonul combinat cu spiritul nitroarial.
Deși nu a primit recunoașterea comunității științifice, în viață sau după moartea sa, este probabil ca Michael Sandivogius (1604) să fie adevăratul descoperitor al oxigenului.
Sandivogius a fost un alchimist, filosof și medic suedez care a produs descompunerea termică a azotatului de potasiu. Experimentele sale l-au condus la eliberarea oxigenului, pe care l-a numit „cibus vitae”: hrana vieții.
Între 1771 și 1772, chimistul suedez Carl W Scheele a încălzit diverși compuși: azotat de potasiu, oxid de mangan și oxid de mercur. Scheele a observat că din ele a fost eliberat un gaz care a sporit arderea și pe care l-a numit „aer de foc”..
În 1774, chimistul englez Joseph Priestly a încălzit oxidul de mercur folosind o lupă de 12 inci care a concentrat lumina soarelui. Oxidul de mercur a eliberat un gaz care a determinat lumânarea să ardă mult mai repede decât în mod normal..
În plus, Priestly a testat efectul biologic al gazului. Pentru a face acest lucru, a plasat un șoarece într-un recipient închis pe care se aștepta să-l supraviețuiască timp de cincisprezece minute; Cu toate acestea, în prezența gazului, el a supraviețuit o oră, mai mult decât estimase.
Priestly și-a publicat rezultatele în 1774; pe când Scheele a făcut-o în 1775. Din acest motiv, descoperirea oxigenului este deseori atribuită lui Priestly.
Antoine Lavoisier, chimist francez (1777), a descoperit că aerul conține 20% oxigen și că, atunci când o substanță arde, se combină de fapt cu oxigenul.
Lavoisier a concluzionat că creșterea aparentă în greutate a substanțelor în timpul arderii lor se datorează pierderii în greutate care are loc în aer; deoarece oxigenul combinat cu aceste substanțe și, prin urmare, masele reactanților au fost conservate.
Acest lucru i-a permis lui Lavoisier să stabilească Legea conservării materiei. Lavoisier a sugerat numele de oxigen care provine din formarea acidului rădăcină „oxys” și „gene”. Deci oxigenul înseamnă „formare de acid”.
Acest nume este greșit, deoarece nu toți acizii conțin oxigen; de exemplu, halogenuri de hidrogen (HF, HCI, HBr și HI).
Dalton (1810) a atribuit formula chimică HO apei și, prin urmare, greutatea atomică a oxigenului a fost de 8. Un grup de chimiști, inclusiv: Davy (1812) și Berzelius (1814) au corectat abordarea lui Dalton și au concluzionat că formula corectă pentru apă este HDouăO și greutatea atomică a oxigenului este de 16.
Gaz incolor, inodor și fără gust; în timp ce ozonul are un miros înțepător. Oxigenul favorizează arderea, dar nu este în sine un combustibil.
În forma sa lichidă (imaginea superioară) este de culoare albastru pal, iar cristalele sale sunt, de asemenea, albăstrui; dar pot dobândi tonuri roz, portocaliu și chiar roșiatice (așa cum se explică în secțiunea privind structura sa).
15.999 u.
8.
-218,79 ºC.
-182.962 ºC.
În condiții normale: 1.429 g / L. Oxigenul este un gaz mai dens decât aerul. În plus, este un conductor slab de căldură și electricitate. Și la punctul său de fierbere (lichid), densitatea este de 1,141 g / ml.
54,361 K și 0,1646 kPa (14,44 atm).
154,581 K și 5,043 MPa (49770,54 atm).
0,444 kJ / mol.
6,82 kJ / mol.
29,378 J / (mol K).
La o temperatură de 90 K are o presiune de vapori de 986,92 atm.
-2, -1, +1, +2. Cea mai importantă stare de oxidare este -2 (ODouă-).
3.44 pe scara Pauling
Mai întâi: 1.313,9 kJ / mol.
În al doilea rând: 3.388,3 kJ / mol.
În al treilea rând: 5.300,5 kJ / mol.
Paramagnetic.
Solubilitatea oxigenului în apă scade odată cu creșterea temperaturii. Astfel, de exemplu: 14,6 mL de oxigen / L de apă se dizolvă la 0 ° C și 7,6 mL de oxigen / L de apă la 20 ° C. Solubilitatea oxigenului în apa de băut este mai mare decât în apa de mare.
În condiții de temperatură 25 ° C și la o presiune de 101,3 kPa, apa potabilă poate conține 6,04 mL oxigen / L apă; în timp ce apa de mare are apă doar 4,95 mL oxigen / L apă.
Oxigenul este un gaz foarte reactiv care reacționează direct cu aproape toate elementele la temperatura camerei și la temperaturi ridicate; cu excepția metalelor cu potențiale de reducere mai mari decât cuprul.
De asemenea, poate reacționa cu compuși, oxidând elementele prezente în ele. Așa se întâmplă când reacționează cu glucoza, de exemplu, pentru a produce apă și dioxid de carbon; sau când arde lemnul sau o hidrocarbură.
Oxigenul poate accepta electroni prin transfer complet sau parțial, motiv pentru care este considerat un agent oxidant.
Cel mai frecvent număr de oxidare sau stare pentru oxigen este -2. Cu acest număr de oxidare se găsește în apă (HDouăO), dioxid de sulf (SODouă) și dioxid de carbon (CODouă).
De asemenea, în compuși organici precum aldehide, alcooli, acizi carboxilici; acizi comuni precum HDouăSW4, HDouăCO3, HNO3; și sărurile sale derivate: NaDouăSW4, N / ADouăCO3 OK nu3. În toate acestea s-ar putea presupune existența ODouă- (ceea ce nu este valabil pentru compușii organici).
Oxigenul este prezent ca ODouă- în structurile cristaline ale oxizilor metalici.
Pe de altă parte, în superoxizii metalici, cum ar fi superoxidul de potasiu (KODouă), oxigenul este ca ionul O.Două-. În timp ce se află în peroxizi metalici, să spunem peroxid de bariu (BaODouă), oxigenul apare ca ion ODouăDouă- (BaDouă+SAUDouăDouă-).
Oxigenul are trei izotopi stabili: 16O, cu 99,76% abundență; 17Sau, cu 0,04%; si 18Sau, cu 0,20%. Rețineți că 16Sau este de departe cel mai stabil și mai abundent izotop.
Oxigenul în starea sa de bază este un atom a cărui configurație electronică este:
[El] 2sDouă 2 P4
Conform teoriei legăturii de valență (TEV), doi atomi de oxigen sunt legați covalent, astfel încât ambii își completează separat octetul de valență; pe lângă faptul că este capabil să împerecheze cei doi electroni solitari ai săi de pe orbitalii 2p.
În acest fel, atunci, molecula de oxigen diatomic, ODouă (imaginea de sus), care are o legătură dublă (O = O). Stabilitatea sa energetică este de așa natură încât oxigenul nu se găsește niciodată ca atomi individuali în faza gazoasă, ci mai degrabă ca molecule..
Pentru că ODouă este homonuclear, liniar și simetric, îi lipsește un moment dipol permanent; prin urmare, interacțiunile lor intermoleculare depind de masa lor moleculară și de forțele de împrăștiere ale Londrei. Aceste forțe sunt relativ slabe pentru oxigen, ceea ce explică de ce este un gaz în condițiile Pământului..
Cu toate acestea, atunci când temperatura scade sau presiunea crește, moleculele O.Două sunt obligați să se unească; până la punctul în care interacțiunile lor devin semnificative și permit formarea de oxigen lichid sau solid. Pentru a încerca să le înțelegem molecular, este necesar să nu pierdem din vedere ODouă ca unitate structurală.
Oxigenul poate adopta alte structuri moleculare considerabil stabile; adică se găsește în natură (sau în laborator) sub diferite forme alotrope. Ozon (imagine de jos), O3, de exemplu, este al doilea cel mai cunoscut alotrop de oxigen.
Din nou, TEV argumentează, explică și arată că în O3 trebuie să existe structuri de rezonanță care stabilizează sarcina formală pozitivă a oxigenului din centru (linii punctate roșii); în timp ce oxigenii de la capetele bumerangului distribuie o sarcină negativă, făcând sarcina totală pentru ozon neutră.
În acest fel, legăturile nu sunt simple, dar nici nu sunt duble. Exemplele de hibrizi de rezonanță sunt foarte frecvente în tot atâtea molecule anorganice sau ioni.
ODouă pe mine3, Deoarece structurile lor moleculare sunt diferite, același lucru este valabil și pentru proprietățile lor fizice și chimice, fazele lichide sau cristalele (chiar dacă ambele constau din atomi de oxigen). Ei teorizează că sinteza pe scară largă a ozonului ciclic, a cărei structură seamănă cu cea a unui triunghi roșiatic și oxigenat, este probabilă..
Acesta este sfârșitul „alotropilor normali” ai oxigenului. Cu toate acestea, mai sunt două de luat în considerare: O4 pe mine8, găsit sau propus în oxigenul lichid și respectiv solid.
Oxigenul gazos este incolor, dar când temperatura scade la -183 ºC, acesta se condensează într-un lichid albastru pal (similar cu albastru deschis). Interacțiunile dintre moleculele ODouă este acum astfel încât chiar și electronii săi pot absorbi fotoni în regiunea roșie a spectrului vizibil pentru a reflecta culoarea sa albastră caracteristică.
Cu toate acestea, s-a teoretizat că există mai mult decât simple molecule de O în acest lichid.Două, dar și o moleculă O4 (imagine inferioară). Se pare că ozonul ar fi fost „blocat” de un alt atom de oxigen care, într-un fel, mijlocește pentru sarcina formală pozitivă descrisă recent..
Problema este că, conform simulărilor de calcul și moleculare, structura menționată pentru O4 nu este tocmai stabil; totuși, ei prezic că există ca unități (ORDouă)Două, adică două molecule de ODouă se apropie atât de mult încât formează un fel de cadru neregulat (atomii O nu sunt aliniați unul față de celălalt).
Odată ce temperatura scade la -218,79 ºC, oxigenul cristalizează într-o structură cubică simplă (faza γ). Pe măsură ce temperatura scade și mai mult, cristalul cub suferă tranziții către fazele β (romboedrice și la -229,35 ° C) și α (monoclinice și la -249,35 ° C).
Toate aceste faze cristaline de oxigen solid apar la presiunea ambiantă (1 atm). Când presiunea crește la 9 GPa (~ 9000 atm), apare faza δ, ale cărei cristale sunt portocalii. Dacă presiunea continuă să crească la 10 GPa, apare oxigenul solid roșu sau faza ε (din nou monoclinică).
Faza ε este specială, deoarece presiunea este atât de mare încât moleculele ODouă nu doar găzduite ca unități O.4, dar și O8:
Rețineți că acest O8 este format din două unități O.4 unde puteți vedea cadrul neregulat deja explicat. La fel, este valabil să-l considerăm ca patru O.Două strâns aliniate și în poziții verticale. Cu toate acestea, stabilitatea sa sub această presiune este de așa natură încât O4 pe mine8 sunt doi alotropi suplimentari pentru oxigen.
Și în cele din urmă avem faza de fază, metalică (la presiuni mai mari de 96 GPa), în care presiunea determină dispersarea electronilor în cristal; la fel ca metalele.
Oxigenul este în masă al treilea element din Univers, în spatele hidrogenului și heliului. Este cel mai abundent element din scoarța terestră, reprezentând aproximativ 50% din masa sa. Se găsește în principal în combinație cu siliciu, sub formă de oxid de siliciu (SiODouă).
Oxigenul se găsește ca parte a nenumăratelor minerale, cum ar fi: cuarț, talc, feldspati, hematit, cuprit, brucit, malachit, limonit etc. De asemenea, este localizat ca parte a numeroșilor compuși precum carbonați, fosfați, sulfați, nitrați etc..
Oxigenul constituie 20,8% din volumul aerului atmosferic. În troposferă se găsește în primul rând ca o moleculă diatomică de oxigen. În timp ce se află în stratosferă, un strat gazos între 15 și 50 km de la suprafața pământului, se găsește sub formă de ozon.
Ozonul este produs de o descărcare electrică pe molecula O.Două. Acest alotrop de oxigen absoarbe lumina ultravioletă din radiațiile solare, blocându-i acțiunea dăunătoare asupra oamenilor, care în cazuri extreme este asociată cu apariția melanoamelor..
Oxigenul este o componentă majoră a apei de mare și a apei dulci din lacuri, râuri și ape subterane. Oxigenul face parte din formula chimică a apei, constituind 89% din masă.
Pe de altă parte, deși solubilitatea oxigenului în apă este relativ scăzută, cantitatea de oxigen dizolvată în acesta este esențială pentru viața acvatică, care include multe specii de animale și alge..
Ființa umană este formată, aproximativ, de 60% din apă și, în același timp, bogată în oxigen. În plus, oxigenul face parte din numeroși compuși, cum ar fi fosfați, carbonați, acizi carboxilici, cetone etc., care sunt esențiali pentru viață.
Oxigenul este prezent și în polizaharide, lipide, proteine și acizi nucleici; adică așa-numitele macromolecule biologice.
De asemenea, face parte din deșeurile nocive rezultate din activitatea umană, de exemplu: monoxidul și dioxidul de carbon, precum și dioxidul de sulf..
Oxigenul este produs în timpul fotosintezei, un proces prin care fitoplanctonul marin și plantele terestre utilizează energia luminii pentru a face dioxidul de carbon să reacționeze cu apa, creând glucoză și eliberând oxigen..
Se estimează că mai mult de 55% din oxigenul produs prin fotosinteză se datorează acțiunii fitoplanctonului marin. Prin urmare, acesta constituie principala sursă de generare a oxigenului pe Pământ și este responsabil pentru menținerea vieții pe el..
Principala metodă de producere a oxigenului sub formă industrială este cea creată în 1895, independent de Karl Paul Gottfried Von Linde și William Hamson. Această metodă este folosită și astăzi, cu unele modificări.
Procesul începe cu o comprimare a aerului pentru condensarea vaporilor de apă și eliminarea acestuia. Apoi, aerul este cernut fiind condus de un amestec de zeolit și silicagel, pentru eliminarea dioxidului de carbon, a hidrocarburilor grele și a restului de apă..
Ulterior, componentele aerului lichid sunt separate printr-o distilare fracționată, realizându-se separarea gazelor prezente în acesta prin diferitele lor puncte de fierbere. Prin această metodă este posibil să se obțină oxigen cu puritate de 99%.
Oxigenul este produs prin electroliza apei foarte purificate și cu o conductivitate electrică care nu depășește 1 µS / cm. Apa este separată prin electroliză în componentele sale. Hidrogenul ca cation se deplasează spre catod (-); în timp ce oxigenul se deplasează spre anod (+).
Electrozii au o structură specială pentru a colecta gazele și pentru a produce ulterior lichefierea lor..
Descompunerea termică a compușilor precum oxidul de mercur și salpetrul (azotatul de potasiu) eliberează oxigen, care poate fi colectat pentru utilizare. În acest scop sunt utilizați și peroxizi.
Oxigenul este produs de fitoplancton și de plantele terestre prin fotosinteză. Acesta traversează peretele pulmonar și este preluat în sânge de hemoglobină, care o transportă către diferite organe pentru a fi ulterior utilizat în metabolismul celular..
În acest proces, oxigenul este utilizat în timpul metabolismului glucidelor, acizilor grași și aminoacizilor, pentru a produce în cele din urmă dioxid de carbon și energie..
Respirația poate fi conturată după cum urmează:
C6H12SAU6 + SAUDouă => CODouă + HDouăO + Energie
Glucoza este metabolizată într-un set de procese chimice secvențiale, inclusiv glicoliza, ciclul Krebs, lanțul de transport al electronilor și fosforilarea oxidativă. Această serie de evenimente produce energie care se acumulează ca ATP (adenozin trifosfat)..
ATP este utilizat în diferite procese din celule, inclusiv transportul ionilor și altor substanțe prin membrana plasmatică; absorbția intestinală a substanțelor; contracția diferitelor celule musculare; metabolismul diferitelor molecule etc..
Leucocitele polimorfonucleare și macrofagele sunt celule fagocitare care sunt capabile să utilizeze oxigen pentru a produce ion superoxid, peroxid de hidrogen și oxigen singulet, care sunt utilizate pentru a distruge microorganismele..
Respirarea oxigenului la presiuni ridicate poate provoca greață, amețeli, spasme musculare, pierderea vederii, convulsii și pierderea conștienței. În plus, respirația de oxigen pur pentru o perioadă lungă de timp provoacă iritații pulmonare, manifestate prin tuse și dificultăți de respirație..
Poate fi și cauza formării edemului pulmonar: o afecțiune foarte gravă care limitează funcția respiratorie..
O atmosferă cu o concentrație mare de oxigen poate fi periculoasă, deoarece facilitează dezvoltarea incendiilor și a exploziilor.
Oxigenul se administrează pacienților care au insuficiență respiratorie; acesta este cazul pacienților cu pneumonie, edem pulmonar sau emfizem. Nu ar putea respira oxigenul ambiental, deoarece ar fi serios afectați.
Pacienții cu insuficiență cardiacă cu acumulare de lichid în alveole au nevoie, de asemenea, de aport de oxigen; la fel ca și pacienții care au suferit un accident cerebrovascular sever (AVC).
Pompierii care luptă împotriva unui incendiu într-un mediu cu ventilație inadecvată, necesită utilizarea măștilor și a buteliilor de oxigen care să le permită să își îndeplinească funcțiile, fără a-și pune viața în pericol..
Submarinele sunt echipate cu echipamente de producere a oxigenului, care permit navigatorilor să rămână într-un mediu închis și fără acces la aerul atmosferic..
Scafandrii își fac treaba scufundată în apă și, prin urmare, izolați de aerul atmosferic. Respiră prin oxigen pompat prin tuburi conectate la costumul lor de scufundări sau prin utilizarea unor cilindri atașați la corpul scafandrului..
Astronauții își desfășoară activitățile în medii echipate cu generatoare de oxigen care permit supraviețuirea în timpul călătoriilor spațiale și într-o stație spațială.
Peste 50% din oxigenul produs industrial este consumat în transformarea fierului în oțel. Un jet de oxigen este injectat în fierul topit pentru a elimina sulful și carbonul prezent; reacționează pentru a produce gazele SODouă și CODouă, respectiv.
Acetilena este utilizată în combinație cu oxigenul pentru tăierea plăcilor metalice și, de asemenea, pentru a produce lipirea acestora. Oxigenul este, de asemenea, utilizat în producția de sticlă, crescând arderea la arderea sticlei pentru a-i îmbunătăți transparența..
Combinația de acetilenă și oxigen este utilizată pentru a arde probe de diferite origini într-un spectrofotometru de absorbție atomică.
În timpul procedurii, un flacon de lumină de la o lampă este afectat de flacără, care este specific pentru elementul care trebuie cuantificat. Flacăra absoarbe lumina din lampă, permițând cuantificarea elementului.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.