- A molekuláris oxigén felépítése
- Tulajdonságok
- Fizikai megjelenés
- Moláris tömeg
- Olvadáspont
- Forráspont
- Oldhatóság
- Energiaállapotok
- transzformációk
- Alkalmazások
- Hegesztés és égés
- Oxidálószer a zöld kémiában
- Segített légzés és szennyvíz kezelés
- Irodalom
A molekuláris oxigén vagy dioxigén, más néven diatomikus oxigén vagy gáz, ez a leggyakoribb módszer a Földön. A formula O 2, és mint ilyen, egy kétatomos és Homonukleáris molekula, teljesen apoláris.
A levegő, amelyet körülbelül 21% oxigénből áll, O 2 molekulák formájában. Ahogy felemelkedünk, az oxigéngáz koncentrációja csökken, és az ózon, O 3 jelenléte növekszik. Testünk kihasználja az O 2 előnyeit, hogy oxigénné tegye szöveteit és végezzen sejtes légzést.
Anélkül, hogy oxigén gazdagítanánk légkörünket, az élet fenntarthatatlan jelenség lenne. Forrás: Pixabay.
Az O 2 felelős a tűz létezéséért is: anélkül szinte lehetetlen lenne tűz és égés. Ez azért van, mert a fő tulajdonság az, hogy az, hogy egy erős oxidálószert, egyre elektronok vagy csökkentésére magát egy vízmolekula, vagy oxid anionok, O 2-.
A molekuláris oxigén elengedhetetlen számtalan aerob folyamathoz, felhasználható a kohászatban, az orvostudományban és a szennyvízkezelésben. Ez a gáz gyakorlatilag megegyezik a hővel, a légzéssel, az oxidációval és másrészt a fagyás hőmérsékletével, amikor folyékony állapotban van.
A molekuláris oxigén felépítése
A gáznemű oxigén molekuláris szerkezete. Forrás: Benjah-bmm27 a Wikipedia segítségével.
A felső képen a gáznemű oxigén molekuláris szerkezete látható, különféle modellekkel bemutatva. Az utóbbi két az oxigénatomokat együtt tartó kovalens kötés tulajdonságait mutatja: kettős kötés O = O, amelyben minden oxigénatom kiegészíti valencia oktetét.
Az O 2 molekula lineáris, homonukleáris és szimmetrikus. Kettős kötésének hossza 121 pm. Ez a rövid távolság azt jelenti, hogy némi jelentős energiára (498 kJ / mol) van szükség az O = O kötés megszakításához, és ezért egy viszonylag stabil molekula.
Ha nem, az atmoszféra oxigénje az idő múlásával teljesen lebomlik, vagy a levegő semmiből tűzbe gyullad ki.
Tulajdonságok
Fizikai megjelenés
A molekuláris oxigén színtelen, íztelen és szagtalan gáz, de amikor kondenzál és kristályosodik, kékes árnyalatot kap.
Moláris tömeg
32 g / mol (kerekített érték)
Olvadáspont
-218 ºC
Forráspont
-183
Oldhatóság
A molekuláris oxigén nem oldódik vízben, de elegendő a tengeri állatvilág fenntartásához. Ha az oldhatóság magasabb lenne, akkor kevésbé valószínű, hogy meghal a fulladás következtében. Másrészt oldhatósága sokkal nagyobb a nem poláros olajokban és folyadékokban, mivel képesek lassan oxidálni őket, és így befolyásolni eredeti tulajdonságaikat.
Energiaállapotok
A molekuláris oxigén olyan anyag, amelyet nem lehet teljes mértékben leírni a valenciakötési elmélettel (VTE).
Az oxigén elektronikus konfigurációja a következő:
2s² 2p⁴
Egy pár páratlan elektronot tartalmaz (O:). Ha két oxigénatom találkozik, akkor O = O kettős kötést képeznek, és mindkettő kitölti a valencia oktettet.
Ezért az O 2 molekula diamagnetikusnak kell lennie, az összes elektronával párosítva. Ez azonban egy paramágneses molekula, és ezt magyarázza molekuláris pályáinak diagramja:
Az oxigén gáz molekuláris orbitális diagramja. Forrás: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Így a molekuláris orbitális elmélet (TOM) legjobban leírja az O 2 -ot. A két páratlan elektron a nagyobb energiájú π * molekuláris pályákon helyezkedik el, és az oxigén számára paramágneses tulajdonságot ad.
Valójában ez az energetikai állapot megfelel a triplett oxigénnek, 3 O 2-nak, amely a legelterjedtebb az összes közül. Az oxigén másik energiaállapota, amely kevésbé bőséges a Földön, szingulett, 1 O 2.
transzformációk
A molekuláris oxigén rendkívül stabil, mindaddig, amíg nem érintkezik semmilyen oxidációra hajlamos anyaggal, még kevésbé, ha nincs közeli intenzív hőforrás, például szikra. Ennek oka az, hogy az O 2 hajlamos redukálni önmagát, elektronokat nyerni más atomoktól vagy molekuláktól.
Csökkentve képes a linkek és formák széles spektrumát létrehozni. Ha kovalens kötéseket képez, akkor az atomoknál kevésbé elektronegatív atomokkal, beleértve a hidrogént is, így vizet (HOH) eredményez. Univerzális lehet a szén is, hogy CO-kötéseket és különféle típusú oxigénnel kezelt szerves molekulákat (étereket, ketonokat, aldehideket stb.) Hozzon létre.
O 2 is szert elektronokat átalakulni peroxid és a szuperoxid anionok, O 2 2- és az O 2 -, ill. Amikor a szervezetben peroxiddá alakul, hidrogén-peroxidot (H 2 O 2, HOOH) kapunk, amely egy káros vegyület, amelyet specifikus enzimek (peroxidázok és katalázok) hatására dolgoznak fel.
Másrészt, és nem kevésbé fontos, O 2 reagál szervetlen anyag lesz a oxid anion, O 2-, alkotó végtelen listájával ásványtani tömegek, hogy sűrűsödik a földkéreg és a köpeny.
Alkalmazások
Hegesztés és égés
Az oxigént az acetilén elégetésére használják fel, és rendkívül forró lángot bocsátanak ki, amely értékes a hegesztés során. Forrás: Sheila / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)
Az oxigént az égési reakció végrehajtására használják, amelynek során az anyag exoterm módon oxidálódik, és tüzet bocsát ki. Ez a tűz és hőmérséklete az égő anyagtól függően változik. Ily módon nagyon forró lángok, például acetilén (fentebb) állíthatók elő, amelyekkel a fémeket és ötvözeteiket hegesztik.
Ha nem az oxigén, akkor az üzemanyagok nem tudtak égetni és teljes kalória energiájukat szolgáltatniuk, rakéták indításához vagy autók indításához.
Oxidálószer a zöld kémiában
Ennek a gáznak köszönhetően számos szerves és szervetlen oxid szintetizálódik vagy iparilag előállítható. Ezek a reakciók a molekuláris oxigén oxidáló képességén alapulnak, ugyanakkor a zöld kémia egyik legmegfelelőbb reagense gyógyszerkészítmények előállításához.
Segített légzés és szennyvíz kezelés
Az oxigén elengedhetetlen a súlyos egészségi állapotú betegek légzési szükségletének kielégítéséhez, a búvárokhoz, amikor a mélységekbe süllyed, és a hegymászóknak, amelyek magasságában drasztikusan csökken az oxigénkoncentráció.
Ezenkívül az oxigén „táplálja” az aerob baktériumokat, amelyek elősegítik a szennyvíz szennyező maradványainak lebontását, vagy segítik a halakat a vizes tenyészetekben a légzésvédelem vagy kereskedelem érdekében.
Irodalom
- Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Az oxigén allotropjai. Helyreállítva: en.wikipedia.org
- Hone, CA, Kappe, CO (2019). Molekuláris oxigén felhasználása folyékony fázisú aerob oxidációkhoz folyamatos áramlás mellett. Top Curr Chem (Z) 377, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
- Kevin Beck. (2020. január 28.). 10 felhasználás oxigénhez. Helyreállítva: sciencing.com
- Cliffsnotes. (2020). I. biokémia: A molekuláris oxigén kémiája. Helyreállítva: cliffsnotes.com
- GZ ipari kellékek. (2020). Az oxigéngáz ipari előnyei. Helyreállítva: gz-supplies.com