- Структура на молекулния кислород
- Имоти
- Външен вид
- Моларна маса
- Точка на топене
- Точка на кипене
- разтворимост
- Енергийни състояния
- трансформации
- Приложения
- Заваряване и горене
- Окислител в зелената химия
- Подпомогнато дишане и пречистване на отпадни води
- Препратки
Най- молекулярен кислород или молекулярен кислород, наричан още двуатомен кислород или газ, е най-честата елементарен начин е този елемент на Земята. Неговата формула е О 2, следователно двуатомен и хомоядрени молекула е, напълно неполярен.
Въздухът, който дишаме се състои от около 21% кислород, O 2 молекули. С изкачването си концентрациите на кислороден газ намаляват и наличието на озон, O 3, се увеличава. Нашето тяло се възползва от O 2, за да оксигенира тъканите си и да проведе клетъчно дишане.
Без кислород, обогатяващ нашата атмосфера, животът би бил неустойчиво явление. Източник: Pixabay
Най-O 2 е отговорен и за наличието на пожар: без него би било почти невъзможно за да бъде там пожари и изгаряне. Това е така, защото основното му свойство е това да е мощен окислител, да натрупва електрони или да се редуцира във водна молекула или в оксидни аниони, O 2-.
Молекулярният кислород е от съществено значение за безброй аеробни процеси, които имат приложение в металургията, медицината и пречистването на отпадните води. Този газ е практически синоним на топлина, дишане, окисляване и от друга страна със температури на замръзване, когато е в течно състояние.
Структура на молекулния кислород
Молекулна структура на газообразен кислород. Източник: Benjah-bmm27 чрез Wikipedia.
В горното изображение имаме молекулярната структура на газообразен кислород, представена с различни модели. Последните две показват характеристиките на ковалентната връзка, която държи кислородните атоми заедно: двойна връзка O = O, при която всеки кислороден атом попълва валентния си октет.
О, 2 молекула е линейна, хомоядрени и симетрични. Двойната му връзка е с дължина 121 pm. Това кратко разстояние означава, че е необходима известна енергия (498 kJ / mol), за да се прекъсне O = O връзката и следователно е относително стабилна молекула.
Ако не, кислородът в атмосферата би се разградил напълно с течение на времето или въздухът ще се запали от нищото.
Имоти
Външен вид
Молекулярният кислород е безцветен газ без вкус и мирис, но когато се кондензира и кристализира, той придобива синкави тонове.
Моларна маса
32 g / mol (закръглена стойност)
Точка на топене
-218 ºC
Точка на кипене
-183
разтворимост
Молекулярният кислород е слабо разтворим във вода, но достатъчен за поддържане на морската фауна. Ако разтворимостта ви беше по-висока, по-малко вероятно е да умрете от удавяне. От друга страна разтворимостта му е много по-висока при неполярните масла и течности, като е в състояние бавно да ги окислява и по този начин да повлияе на първоначалните им свойства.
Енергийни състояния
Молекулярният кислород е вещество, което не може да бъде напълно описано чрез теорията на валентната връзка (VTE).
Електронната конфигурация на кислорода е следната:
2s² 2p⁴
Той има един чифт несдвоени електрони (O:). Когато два кислородни атома се срещнат, те се свързват, за да образуват двойна връзка O = O, като и двата завършват валентния октет.
Ето защо, O 2 молекулата трябва да бъде диамагнитно, с всичките му електрони сдвоени. Това обаче е парамагнитна молекула и това се обяснява с диаграмата на нейните молекулярни орбитали:
Молекулярна орбитална диаграма за кислороден газ. Източник: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Така молекулно орбитален теория (TOM) описва най-О 2. Двата несдвоени електрона са разположени в молекулярните орбитали с по-висока енергия π * и придават на кислорода парамагнитния си характер.
Всъщност това енергийно състояние съответства на триплетен кислород, 3 O 2, най-преобладаващият от всички. Другото енергийно състояние на кислорода, по-малко обилно на Земята, е синглет, 1 O 2.
трансформации
Молекулярният кислород е значително стабилен, стига да не е в контакт с някое вещество, което е податливо на окисляване, много по-малко, ако няма близък източник на силна топлина, като например искра. Това е така, защото O 2 има висока склонност към себе си, наддаване на електрони намали от други атоми или молекули.
Когато е намален, той е в състояние да установи широк спектър от връзки и форми. Ако образува ковалентни връзки, тя ще направи това с атоми, по-малко електроотрицателни от себе си, включително водород, за да доведе до вода, HOH. Той може също така да въглероден въглерод, да произведе СО връзки и различни видове органични молекули с кислород (етери, кетони, алдехиди и др.).
О 2 може също така да получат електрони, за да се трансформират в пероксид и супероксидни аниони, O 2 2- и О 2 -, съответно. Когато се преобразува в пероксид в тялото, се получава водороден пероксид, H 2 O 2, HOOH, вредно съединение, което се обработва под действието на специфични ензими (пероксидази и каталази).
От друга страна, и не по-малко важно, O 2 реагира с неорганична материя да станат анион оксид, О 2-, съставляващи един безкраен списък на минералогични маси, които се сгъстяват кора и мантията на земята.
Приложения
Заваряване и горене
Кислородът се използва за изгаряне на ацетилен и изпуска изключително горещ пламък, който е ценен при заваряването. Източник: Sheila / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)
Кислородът се използва за провеждане на реакцията на горене, чрез която веществото се окислява екзотермично, отделяйки огън. Този огън и неговата температура варират в зависимост от веществото, което гори. По този начин могат да се получат много горещи пламъци, като ацетилен (по-горе), с които се заваряват метали и сплави.
Ако не беше кислородът, горивата не биха могли да изгорят и да осигурят цялата си калорична енергия, използвана за изстрелване на ракети или за пускане на автомобили.
Окислител в зелената химия
Благодарение на този газ се синтезират или произвеждат безброй органични и неорганични оксиди. Тези реакции се основават на окислителната сила на молекулния кислород, като са и един от най-жизнеспособните реагенти в зелената химия за получаване на фармацевтични продукти.
Подпомогнато дишане и пречистване на отпадни води
Кислородът е жизненоважен за задоволяване на дихателните потребности при пациенти със сериозни здравословни състояния, при водолази при спускане на плитки дълбочини и при планински алпинисти, на чиито височини концентрацията на кислород е драстично намалена.
Освен това кислородът "храни" аеробни бактерии, които помагат за разграждането на замърсяващи остатъци от канализацията или помагат на рибата да диша във водни култури за защита или търговия.
Препратки
- Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (четвърто издание). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Алотропи на кислород. Възстановено от: en.wikipedia.org
- Hone, CA, Kappe, CO (2019). Използването на молекулен кислород за аеробни окисления с течна фаза в непрекъснат поток. Топ Curr Chem (Z) 377, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
- Кевин Бек. (28 януари 2020 г.). 10 употреби за кислород. Възстановено от: sciaching.com
- Cliffsnotes. (2020). Биохимия I: Химията на молекулярния кислород. Възстановени от: cliffsnotes.com
- GZ Индустриални консумативи. (2020). Промишлени ползи от кислородния газ. Възстановени от: gz-supplies.com