Qual'è l'ossigenu? Composti d'ossigenu

Oxygen (O) hè un elementu kimicu nonmetalli à u gruppu 16 (VIa) di a tavana periculi. Hè un gas incurru, senza gustu è inutli per necessariu per l'organi viventi - animali chì a cunverte u di u carbon dioxide, è e piante chì utilizanu CO ₂ com'è una fonte di carbone è oghje O ₂ à l'atmosfera. Oxygen formi cumposti, riagisce cù quasi tutti l'altru elementu, è ancu disgrazzià elementi chimichi di vincinu l'una cù l'altri. In parechji casi, sti prucessi sò accumpagnati da a liberazione di u calore è a luce. U cumpostu d'ossigenu più impurtante hè acqua.

Storia di u scupertu

In u 1772 u pruduttu sucià Karl Wilhelm Scheele a prima dimustrava chì l'ossigenu hè ottene u qualiatru di nitru di potassiu, l' oxidu di mercuri, è assai altri sustanzi. Ancu in ellu in u 1774, u sughjettu in inglese Joseph Priestley hà scupertu questu l'elementu chimicu di a descomposizzioni termale di l'oxidu di mercuriu è pubblicò u so logu in u stessu annu, trè anni prima di a pubblicazione di Scheele. In u 1775-1780, u chimicu francese Antoine Lavoisier interpretò u rolu di l'ossigenu in respira è ardi, rechjendu a teoria di phlogistone, in generale accettata in questu tempu. Nottava a so propensità per a furmazione àciti quandu si cunghjunghjia cù parechji sustanzi è chjamatu l'elementu oxygène, chì in grecu significa "dà l'aiu à l'acidu".

Prevalenza

Qual'è l'ossigenu? U fattu di u 46% di a massa di a crosta di a terra, hè l'elementu più cumuni di questu. A quantità di l'ossigenu in l'atmosfera hè 21% in volumu, è in pesu in l'acqua di mare hè di 89%.

In rocci, l'elementu si combina cù metalli è nonmetalli in forma di òxidi, chì sò àcidi (per esempiu, sulphur, carbonate, aluminium è fòsforu) o di basa (calcium, magnesium and iron sal), è cum'è composti salini chì pò esse pensati chì si sò formate da acidic E l'oxidi basi, cum'è sulphati, carbonati, silicati, aluminati è fosfati. Ancu si sò numerosi, ma sti solidi ùn ponu micca serve di fonti di l'ossigenu, postu chì u scundizzione di u bonu trà l'elementu è l'attuali di u metalu hè cunsumu assai energia.

Caratteristiche

Se a tampiratura di l'ossigenu hè sottu à 183 ° C, hè diventatu un liquidu biancu pallidu è à 218 ° C hè solidu. U Puru ₂ hè 1,1 volta più pesu di l'aria.

Duranti u respiru, l'animali è certe bacteria cunsuma l'ossigenu da l'atmosfera è ritornu u diossidu di carbone, mentre chì in u prucessu di a fotosintesi di e piante verdi assorbiscenu di l'oxidu di carbonu in a presenza di a luz di u sole è liberà l'ossigenu liberu. Quasi tutti O ₂ in l'atmosfera hè produta da a fotenesi.

À 20 ° C, appruppendu 3 parte da u volumu di l'ossigenu si disulve in 100 pezzi d'acqua fresca, ligeramente menu in mari di l'acqua. Questa hè necessariu per a respirazione di pesci è di una altra vita marina.

L'ossigenu naturali hè una mistura di trè isotopi stabile: ¹⁶ O (99.759%), ¹⁷ O (0.037%) è ¹⁸ O (0.204%). Diversi isotopi radiatectivi obtucati artifice hè cunnisciutu. Hè u più longu di elli hè ¹⁵ O (cun una mità di 124 s), chì si usa à studià a respirazione in i mamimi.

Allotropes

Una idea più chjachjata di ciò chì l'ossigenu hè, puderete ottene di e so forma altropici, diatomica (O ₂ ) è triatomica (O ₃ , ozone). I pruprietà di a forma diatomica suggerenu chì sei elettroni atistanu è dui sò micca espunuti, causannu paramagnetismu di l'ossigenu. Trè atomi in a molécula di ozone ùn sò micca situati nantu à a listessa linea recta.

Ozone pò esse acquistatu in cunfurmazioni cù l'equazzioni: 3O ₂ → 2O ₃ .

U prucessu hè endotermicu (esige un gastu energeticu); A cunversione di l'ozone di novu à l'ossigenu diatomicu hè facilitatu da a prisenza di metalli di transizione o di i so olii. L'ossigenu Puru hè cunverta per u ozone sottu u effettu di una altamente electricu glowing. A riazione hè ancu questu quandu l'ultravviu hè acquistatu da una lonxitude d'onda di circa 250 nm. L'emergenza di stu prucessu in i capi superiore di l'atmosfera elimina a radiazione chì pò dannà a vita nantu à a superficia di a Terra. U gustu di l'ozone hè presente in spazii chjappi cù l'equipa lampanti, cum'è generatori. Questu gasu hè bulu chjattu. A so densità hè 1.658 volte di l'aria, è hà un puntu di ebbulenza di -112 ° C à a pressione atmosferica.

Ozone hè un furasteru oxidante capaci di cunverta u diòxidu di sulfuri à u triòxidu, sulfudu à sulfate, iodule à iodine (furnisce un metu analiticu per a so valutazione), è ancu parechji composti organichi in derivati d'oxigenu, com'è l'aldeidi è l'acidità. A cunversione d'ozonu di ipidarburi di l'esportamentu di l'automobile à l'acidità è l'aldeidi hè a causa di u smog. In industria, l'ozone hè utilizatu com un reagjentu chimicu, disinfettante, per u trattamentu di e drenaje, u trattamentu d'acqua è di u blanchizamentu di i tissuti.

Mètode di ottene

U modu chì l'ossigenu hè pruduttu depenni da quantu gas hè obligatu. I mètteri di lattiche sò dinò:

1. A descomposizzioni tèrmica di certi sales, cum'è u cloratu di potassu o nitratu di potassju:

• 2KCIU ₃ → 2KCI + 3O ₂ .
• 2KNO ₃ → 2KNO ₂ + O ₂ .

A descomposta di u cloratu di potassu hè catalizatu da l'olii di metalli di transizione. Per questu, u manganese dioxide (pyrolusite, MnO ₂ ) hè spessu usatu. U catalyticu reduces the temperature required to release oxigen from 400 to 250 ° C.

2. Deposizione di l'olii di metalli sottu à l'effettu di a temperatura:

• 2HgO → 2Hg + O2.
• 2Ag ₂ O → 4Ag + O ₂ .

Scheele è Priestley fighjule u compostu (oxidu) d'oxigenu è mercurianu (II) per ottene quistu elementu chimicu.

3. A descomposizzioni tèrmica di perossidi metalli o peròxidi di l'idrogenu:

• 2BaO + O2 → 2BaO2.
• 2BaO ₂ → 2BaO + O ₂ .
• BaO ₂ + H ₂ SO ₄ → H ₂ O ₂ + BaSO ₄ .
• 2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O _2.

I primi metudi industriali di distinguerà l'oxigenu da l'atmosfera o per a pruduzzioni di perossu di l'urugenita devenu à a furmazione di peròxate di bario da l'oxidu.

4. Elettròlisi di l'acqua cun impurite impurtante di salti o àciti, chì furnenu a cunnuttività di corrente elettrica:

2H ₂ O → 2H ₂ + O ₂

A produzzione industriale

Se es necessariu d'ottene quantità grande di l'ossigenu, a distillazione fracciona di l'aiutu di u liquid hè utilizatu. Di i cumpunenti principali di l'aria, hà u puntu altu di ebbulenza è, per quessa, hè menu volatile di u nitrogenu è l'argon. In u prucessu, u gas hè friddu in espansione. I passi principali di l'operazione sò dinò:

• L'Air hè filtrata per rinvià i solidi;
• L'umidità è u diossidu di carbonu sò sappiutu da l'absorzione in alcalini;
• Aria hè cumpressata, è u calore di a compressione hè eliminata da i prucessi di cooling convenciali;
• Allora entra à a bobina in l'alcuna;
• A parte di u gasu compressu (à una pressione di circa 200 atm) espansione in a cambra, rinfresione a bobina;
• U gasu dilujatu torna à u cumpresseur è passa per varias epute di espansione successiva è di compressione, cusì chì à u 196 ° C l'acqua si faciule;
• U liquidu hà caliatu à distillà i primi gassi inertii chjappi, da u nitrogenu, è u restitu di l'ossigenu di liquidu. Fraccionazione multiplicazione produzce un pruduttu chì hè limate (99.5%) per a maiò parte di usi industriale.

Utilizazione in industria

A metallurgia hè u cunsumu più grande di l'ossigenu puru per a produzzione d'altru carbonicu: si libbirà di l'oxidu di carbonu è altri impureze di non-metalli hè più veloce è più faciule d'utilizà l'aire.

A purificazione di purificazione di l'acqua di u oxigenu hè prumessa per un trattamentu più efficeur di effluenti di liquid chì in altri prucessi chimichi. A scambiu di i scambi in sistemi certi cun U _{2 puru hè} cada vez più impurtante.

L'oxidante cohettu chjamatu hè un oxigenu liquid. O2 Pura hè utilizzatu in sottumarine è in campane di buceo.

In l'industria kimica, l'ossigenu sustituì in u cunvenzione in a pruduzzioni di sustanzi, cum'è acetileno, etileno oxidu è metanol. L'applicazioni medichi includenu l'usciu di gas in cambrezu d'ossigenu, inalatori è incubatori di u zitelli. Un anestèsimu gasu arricchisci in l'ossigenu furnisce supportu à a vita duranti l'annucenza generale. Sì stu elementu chimicu, una quantità di industrii chì utilizanu furne di funnu ùn pudia esse micca. Hè ciò chì l'ossigenu hè.

Proprietà chimica è reaczioni

Grandi valori di l'elettronegatività è l'affinità elettroni di l'ossigenu sò tipichi per l'elementi chì exhibenu proprietà nonmetalli. Tutti i composti di l'ossigenu anu un statu di oxidazioni negativu. Quandu dui orbitali sò chini di electroni, un urdinu O ² hè furmatu. In perossidi (O ₂ ^2- ) hè presumutu chì ogni atomu hè un caricu di -1. Questa propiu di accettà i electroni da a trasmissione integrale o parziale è determina l'agentu oxidante. Quandu un agente tali risponde cù una sustanza di donaturi elettroni, u so state di oxidazione stessu diminuite. U cambiamentu (diminu) in u statu di l'oxidazione d'ossigenu da u zero à a -2 si hè chjamatu pattore.

Sempri cundizioni nurmali, l'elementu si componi diatomichi è triatomichi. Inoltre, ci sò molti molè tettiali inestabili. In una forma diatomica, dui electroni sparati si trovanu in orbitali non bondificanti. Questu hè cunfermatu da u cumpurtamentu paramagneticu di u gasu.

L'intensa reactività di l'ozone hè spjulatu spessu per l'assumizione chì unu di i trè atomi hè in u statu "atomicu". Quandu ristabildu, stu atomu divuziuneghja da O ₃ , da questu l'osiguru moluccu.

A molécula O2 hè debilmente rattighjata à i tempures normande è i pressioni ambienti. L'ossigenu Atomicu hè assai più attivu. L'energia di disoziation (O ₂ → 2O) hè significativa è ascende à 117,2 kcal per mole.

Cunnessione

Cum'è l'acqua (H ₂ O), diossidu di sulfu (SO ₂ ) è di diossidu di carbonu (CO ₂ ), senza non metalli, cumu l'idrogenu, carbonu è sulfuri, l'ossigenu forme una gran varietà di composti ligati covalentlyi, Composta organica cum'è l'alcoati, l'aldeidi è l'acidus carboxylic; Ànitui cumuni cum'è u carbone (H ₂ CO ₃ ), sulfuric (H ₂ SO ₄ ) è nèrtticu (HNO ₃ ); E i salti currutti, cum'è u sulfate di sodiu (Na ₂ SO ₄ ), u carbonate di sodiu (Na ₂ CO ₃ ) è u nitru di sodiu (NaNO ₃ ). L'ossigenu hè presente com'è O ² ion in l'estru cristallu di olii di metalli sòlidi, cum'è u compostu d'ossigenu (oxidu) è u calcium CaO. E superòxidi metallii (KO ₂ ) cuntenenu un O ₂ ^- ion, mentri metudi l'uranium metallic (BaO ₂ ) cuntenenu un O ₂ ^2- ion. I cumposti d'oxygen generalmente anu un state d'oxidazione di -2.

Pruprietà tipica

Infine, aghjustemu i propietate principali di l'ossigenu:

• Configurazione di l'elettroni: 1s ² 2s ² 2p ⁴ .
• Atomic number: 8.
• Pesu atòmicu 15.9994.
• Punt d'ebbulenza: -183.0 ° C.
• Puntu di funnamentu: -218.4 ° C.
• Densità (se a pressione d'ossigenu hè 1 atm à 0 ° C): 1.429 g / l.
• Oxidazione statali: -1, -2, +2 (in composti cun flúor).