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¿Cuál es el oxígeno? compuestos oxigenados

elemento químico no metálico del grupo 16 (VIa) de la Tabla Periódica – Oxígeno (O). Es un gas incoloro, inodoro e insípido requerido para los organismos vivos – animales que lo transforman en dióxido de carbono, y las plantas que utilizan CO 2 como fuente de carbono, y O 2 se devuelve a la atmósfera. El oxígeno forma un compuesto que reacciona con prácticamente cualquier otro elemento, y desplaza los elementos químicos de comunicación entre sí. En muchos casos, estos procesos se acompañan de la liberación de calor y luz. El compuesto más importante de oxígeno es el agua.

Historia del descubrimiento

En 1772, el químico sueco Carl Wilhelm Scheele demostró por primera vez que tales oxígeno que lo recibe por nitrato de calefacción óxido de potasio, mercurio, así como muchas otras sustancias. Independientemente de él en 1774, el químico Inglés Dzhozef Pristli descubrió el elemento químico por descomposición térmica de óxido de mercurio y publicó sus hallazgos en el mismo año, tres años antes de la publicación Scheele. En los años 1775-1780 el químico francés Antuan Lavuaze interpretó el papel del oxígeno en la respiración y la quema, descartando la teoría del flogisto, comúnmente aceptada en el momento. Se caracteriza por su tendencia a formar ácidos cuando se combina con diversas sustancias y llamado elemento oxygène, que en griego significa "ácido generado".

predominio

¿Cuál es el oxígeno? Que representa el 46% en peso de la corteza, que es el elemento más común de la misma. La cantidad de oxígeno en la atmósfera es 21% en volumen y el peso de su 89% en agua de mar.

En rocas elemento combinado con los metales y no metales como los óxidos que son ácidos (por ejemplo, azufre, carbono, aluminio, y fósforo) o básico (calcio, magnesio y hierro) y como compuestos de sal similar a la que se pueden considerar como formado a partir del ácido y los óxidos básicos, tales como sulfatos, carbonatos, silicatos, fosfatos y aluminatos. Aunque son numerosas, pero estos sólidos no pueden servir como fuentes de oxígeno, como la escisión del enlace con el elemento de metal átomos de consumo de energía también.

características

Si la temperatura del oxígeno por debajo de -183 ° C, se convierte en líquido azul pálido, y en -218 ° C – sólido. O Pure 2 es 1,1 veces más pesado que el aire.

Durante la respiración animales y algunas bacterias consumen oxígeno de la atmósfera y el dióxido de carbono reciclado, mientras que en la fotosíntesis de la planta verde en presencia de luz solar absorber dióxido de carbono y liberar oxígeno libre. Casi todo el O 2 en la atmósfera se produce por la fotosíntesis.

A 20 ° C durante aproximadamente 3 partes en volumen de oxígeno disuelto en 100 partes de agua dulce, un poco menos que – en agua de mar. Es necesario para la respiración de los peces y otras especies marinas.

oxígeno natural es una mezcla de tres isótopos estables 16 O (99,759%), 17 O (0,037%), y 18 O (0,204%). Hay varios isótopos radiactivos producidos artificialmente. La mayoría de ellos son de larga vida es 15 O (vida media de 124) que se utiliza para el estudio de la respiración en los mamíferos.

alótropo

Una idea más clara de lo oxígeno, permiten obtener sus dos formas alotrópicas, diatómico (O 2) y triatomic (O 3, ozono). Propiedades del formulario diatómico sugieren que los seis electrones se unen átomos y dos permanecen no apareado, haciendo que el paramagnetismo de oxígeno. Tres moléculas átomo de ozono no se encuentran en una línea recta.

El ozono puede ser producido de acuerdo con la ecuación: 3O 2 → 2O 3.

El proceso es endotérmico (requiere energía); conversión de la espalda de ozono en oxígeno diatómico contribuye a la presencia de metales de transición o sus óxidos. El oxígeno puro se convierte en ozono por la acción de una descarga luminiscente eléctrica. La reacción también se produce tras la absorción de luz ultravioleta con una longitud de onda de aproximadamente 250 nm. La ocurrencia de este proceso en la atmósfera superior elimina la radiación que sería perjudicial para la vida en la superficie de la Tierra. penetrante olor a ozono está presente en el interior con un equipo eléctrico que provocó tales como generadores. Este gas es de color azul claro. Su densidad a 1.658 veces mayor que el aire, y tiene un punto de ebullición de -112 ° C a presión atmosférica.

Ozone – oxidante fuerte capaz de convertir dióxido de azufre, trióxido, sulfuro a sulfato, yoduro, yodo (método analítico para proporcionar su evaluación), así como muchos derivados de compuestos orgánicos que contienen oxígeno tales como aldehídos y ácidos. La conversión de hidrocarburos con ozono a partir de gases de escape de automóviles en estos ácidos y aldehídos es la causa de smog. En la industria, el ozono se utiliza como un reactivo químico, desinfectante para el tratamiento de aguas residuales, purificación de agua y blanqueo de tejidos.

métodos de preparación

Procedimiento para la producción de oxígeno depende de la cantidad de gas que se requiere para recibir. Los métodos de laboratorio para la siguiente:

1. Descomposición térmica de algunas sales tales como clorato de potasio o nitrato de potasio:

  • 2KClO 3 → 2KCl + 3O 2.
  • 2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2.

descomposición clorato de potasio catalizada por óxidos de metales de transición. Por esta dióxido de manganeso a menudo utilizado (pirolusita, MnO 2). El catalizador reduce la temperatura requerida para la evolución del oxígeno pasando de los 400 a 250 ° C.

2. Degradación de los óxidos metálicos bajo la acción de la temperatura:

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

Scheele y Priestley para este elemento químico utilizado compuesto (óxido), el oxígeno y el mercurio (II).

3. La descomposición térmica de los peróxidos de metal o de peróxido de hidrógeno:

  • 2BaO + O 2 → 2BaO 2.
  • 2 2BaO → 2BaO + O 2.
  • BaO 2 + H 2 SO 4 → H 2 O 2 + BaSO4.
  • 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2.

Los primeros métodos industriales para la separación de oxígeno de la atmósfera o para la producción de peróxido de hidrógeno dependen de la formación de un óxido de peróxido de bario.

4. electrólisis del agua con pequeñas mezclas de sales o ácidos que proporcionan conducción de la corriente eléctrica:

2H 2 O → 2H 2 + O 2

producción industrial

Si es necesario obtener grandes cantidades de oxígeno se utilizan destilación fraccionada del aire líquido. De los principales componentes del aire que tiene el punto de ebullición más alto, y por lo tanto, en comparación con nitrógeno y el argón menos volátil. El proceso utiliza un gas de enfriamiento durante su expansión. Las principales etapas de funcionamiento como sigue:

  • aire se filtra para eliminar las partículas sólidas;
  • la humedad y el dióxido de carbono son eliminados por absorción en álcali;
  • aire es comprimido y el calor de compresión se elimina por procedimientos convencionales de refrigeración;
  • entonces se entra en la bobina situada dentro de la cámara;
  • parte del gas comprimido (a una presión de aproximadamente 200 atm) en los expande la cámara de refrigeración de la bobina;
  • expandido rendimientos de gas al compresor y pasa por varias etapas de compresión y subsiguiente expansión, con lo que a -196 ° C, el aire se vuelve líquido;
  • gases calentados líquidos destilación primera luz inertes, a continuación, los restos de nitrógeno y oxígeno líquido. fraccionamiento múltiple produce un producto suficientemente puro (99,5%) para la mayoría de aplicaciones industriales.

El uso en la industria

La metalurgia es el mayor consumidor de oxígeno puro para la producción de acero de alto carbono: deshacerse del dióxido de carbono y otras impurezas no metales de modo más rápido y más fácil que con el aire.

promesa de oxígeno de aguas residuales para el tratamiento más eficaz de los efluentes líquidos que en otros procesos químicos. Cada vez es más importante en los sistemas de incineración de residuos cerrados con O2 puro.

El llamado oxidante misil es oxígeno líquido. O Pure 2 Esto se utiliza en los submarinos y en la campana de inmersión.

En la industria química, oxígeno sustituido aire ordinario en la producción de sustancias tales como acetileno, óxido de etileno y metanol. Las aplicaciones médicas incluyen el uso de gas de oxígeno en las cámaras de los inhaladores y las incubadoras para bebés. gas anestésico enriquecido con oxígeno proporciona soporte vital durante la anestesia general. Sin este elemento químico han sido capaces de existir un número de industrias que utilizan hornos. Eso es lo que el oxígeno.

Las propiedades químicas y reacción

Los grandes valores de afinidad electrónica y electronegatividad del oxígeno son componentes típicos que presentan propiedades metálicas. Todos los compuestos tienen estado de oxidación de oxígeno negativo. Cuando dos orbitales electrónicos llenos, formado O 2- ion. Los peróxidos (O 2 2-) asume que cada átomo tiene una carga de -1. Esta propiedad de aceptar electrones por una transmisión total o parcial y determina un agente oxidante. Cuando el agente reacciona con la sustancia, donante de electrones, su propio estado de oxidación disminuye. El cambio (disminución) en el estado de oxidación de oxígeno de cero a -2 llama recuperación.

En condiciones normales, el elemento forma un compuestos divalentes y trivalentes. Además, hay moléculas extremadamente inestables chetyrehatomnye. En forma diatómica dos electrones no apareados se encuentran en los orbitales no enlazantes. Esto es confirmado por el comportamiento paramagnético gas.

reactividad intensa a veces se explica supuesto de ozono que uno de los tres átomos está en el estado "atómica". Reaccionando este átomo se disocia de la O 3, dejando el oxígeno molecular.

O 2 molécula a temperaturas normales y presión ambiente débilmente reactivos. El oxígeno atómico es mucho más activo. La energía de disociación (O 2 → 2O) es significativa y 117,2 mol kcal.

conexiones

C tales elementos no metálicos como el hidrógeno, carbono, azufre, oxígeno, forma una gran variedad de compuestos unidos covalentemente, incluyendo óxidos no metálicos, tales como agua (H 2 O), dióxido de azufre (SO 2) y dióxido de carbono (CO 2); compuestos orgánicos tales como alcoholes, aldehídos y ácidos carboxílicos; ácidos comunes, tales como carbónico (CO3 H2), ácido sulfúrico (H 2 SO 4) y nítrico (HNO 3); y las sales correspondientes tales como el sulfato de sodio (Na 2 SO 4), carbonato de sodio (Na 2 CO 3) y nitrato de sodio (NaNO3). El oxígeno está presente en forma de O 2- iones en la estructura cristalina de los óxidos metálicos sólidos, tales como el compuesto (óxido), oxígeno y CaO de calcio. superóxido metal (KO 2) contienen ion O 2 -, mientras que los peróxidos de metal (BaO 2) contienen ion O 2 2-. compuestos oxigenados tienen generalmente un estado de oxidación -2.

Las propiedades clave

Finalmente se indican las principales propiedades de oxígeno:

  • Configuración electrónica: 1s 2s 2 2 2p 4.
  • Número atómico: 8.
  • Masa atómica: 15,9994.
  • Punto de ebullición: -183,0 ° C.
  • Punto de fusión: -218,4 ° C.
  • Densidad (si la presión de oxígeno es de 1 atm a 0 ° C): 1429 g / l.
  • estado de oxidación de -1, -2, 2 (en los compuestos con flúor).