МОЛЕКУЛАРНИ КИСЕОНИК: СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2026

Молекуларни кисеоник или диокиген , који се назива Диатомиц кисеоник или гас је најчешћи основна начин је овај елемент на Земљи. Његова формула је О ₂ , као стога двоатомски и хомонуцлеар молекула, потпуно аполарном.

Ваздух који удишемо је сачињен од око 21% кисеоника као О ₂ молекула . Како се успињемо, концентрације гасова са кисеоником опадају, а присуство озона, О3 _{, расте} . Наше тело користи предност О ₂ за окигенате своје ткива и врше ћелијско дисање.

Без да би кисеоник обогатио нашу атмосферу, живот би био неодржива појава. Извор: Пикабаи.

Тхе О ₂ је такође одговоран за постојање ватре: без ње било би готово немогуће да постоји пожара и сагоревања. То је зато што је његово главно својство моћно оксидационо средство, добијање електрона или редукција у молекули воде или у оксидним анионима, О ^2- .

Молекуларни кисеоник је неопходан за безброј аеробних процеса, који имају примену у металургији, медицини и третману отпадних вода. Овај гас је практично синоним за топлоту, дисање, оксидацију и са друге стране за температуру смрзавања када је у течном стању.

Структура молекуларног кисеоника

Молекуларна структура гасовитог кисеоника. Извор: Бењах-бмм27 путем Википедије.

На горњој слици имамо молекуларну структуру гасовитог кисеоника представљену разним моделима. Последња два показују карактеристике ковалентне везе која држи атоме кисеоника заједно: двострука веза О = О, у којој сваки атом кисеоника испуњава свој октет валенције.

Тхе О ₂ молекула је линеарна, хомонуцлеар и симетрично. Његова двострука веза има дужину од 121 пм. Ова кратка удаљеност значи да је за прекид везе О = О потребна нека значајна енергија (498 кЈ / мол), и самим тим је релативно стабилан молекул.

Да није тако, кисеоник у атмосфери би се временом потпуно разградио, или би се зрак ниоткуда запалио.

Својства

Физичка присутност

Молекуларни кисеоник је безбојни гас, без укуса и мириса, али када се кондензује и кристализује, добија плавкасте тонове.

Моларна маса

32 г / мол (заобљена вредност)

Тачка топљења

-218 ° Ц

Тачка кључања

-183

Растворљивост

Молекуларни кисеоник је слабо растворљив у води, али довољан да подржи морску фауну. Да је растворљивост већа, мања је вероватноћа да ћете умрети од утапања. С друге стране, растворљивост је много већа у неполарним уљима и течностима, јер су у стању да их полако оксидују и на тај начин утичу на њихова оригинална својства.

Енергетска стања

Молекуларни кисеоник је супстанца коју теоријом валентне везе (ВТЕ) не може у потпуности описати.

Електронска конфигурација кисеоника је следећа:

2с² 2п⁴

Има један пар неспарених електрона (О :). Када се састају два атома кисеоника, они се вежу и формирају О = О двоструку везу, а оба завршавају валентни октет.

Стога, О ₂ молекула треба да буде диамагнетног, са свим својим електрона упарених. Међутим, то је парамагнетни молекул, а то се објашњава дијаграмом његових молекуларних орбитала:

Молекуларно орбитални дијаграм за кисеоник. Извор: Антхони.Себастиан / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0)

Стога, молекуларна орбитала теорија (ТОМ) најбоље описује О ₂ . Две неупарених електрона се налазе у високо-енергетских Ш ^* молекулских орбитала и дати кисеоник њен парамагнетичан карактер.

У ствари, ово енергетско стање одговара троструком кисеонику, ³ О ₂ , који је претежнији од свих. Друго енергетско стање кисеоника, мање обилно на Земљи, је синглет, ¹ О ₂ .

Трансформације

Молекуларни кисеоник је значајно стабилан све док није у контакту са било којом супстанцом која је подложна оксидацији, а много мање ако у близини нема извора снажне топлоте, попут искре. То је зато што О ₂ има велику склоност да се, добитак електроне смањење од других атома или молекула.

Када се смањи, може успоставити широк спектар веза и облика. Ако формира ковалентне везе, то ће учинити са атомима мање негативним од себе, укључујући водоник, да би се створила вода, ХОХ. Такође може да садржи угљен из универзума, да ствара порезе ЦО и разне врсте органских молекула кисеоника (етери, кетони, алдехиди, итд.).

О ₂ може добити електрона да се трансформишу у пероксида и супероксида ањона, О ₂ ^2- и О ₂ ^- , респективно. Када се конвертује у пероксиди у телу, водоник пероксид, Х ₂ О ₂ , Хоох, добија, штетно једињење које се обрађује деловањем специфичних ензима (пероксидазе и цаталасес).

С друге стране, и не мање важно, О ₂ реагује са неорганске материје да постане оксид ањон, о ^2- , што се бескрајни списак минералошких маса која згусне кору и плашт земљину.

Апликације

Заваривање и сагоревање

Кисеоник се користи за сагоревање ацетилена и даје изузетно врућ пламен који је вредан у заваривању. Извор: Схеила / ЦЦ БИ (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би/2.0)

Кисик се користи за извођење реакције сагоревања, при чему се супстанца егзотермично оксидује, одајући ватру. Ова ватра и њена температура варирају у зависности од супстанце која гори. Тако се могу добити веома врући пламени, као што је ацетилен (горе), са којима су метали и легуре заварени.

Да није кисеоника, горива не би могла да сагоревају и обезбеде сву своју калоријску енергију, која се користи за лансирање ракета или покретање аутомобила.

Оксидирајуће средство у зеленој хемији

Захваљујући овом гасу, синтетизовано је или се производи безброј органских и анорганских оксида. Те се реакције заснивају на оксидацијској моћи молекуларног кисеоника, што је уједно и један од најпожељнијих реагенаса у зеленој хемији за добијање фармацеутских производа.

Потпомогнуто дисање и третман отпадних вода

Кисеоник је неопходан за подмиривање респираторне потребе код пацијената са озбиљним здравственим стањима, код ронилаца приликом спуштања на плитке дубине и код планинара, на чијим је висинама концентрација кисеоника драматично смањена.

Такође, кисеоник „храни“ аеробне бактерије, које помажу у разградњи загађујућих остатака из канализације, или помажу рибама да дишу, у воденим културама ради заштите или трговине.

Референце

1. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија . (четврто издање). Мц Грав Хилл.
2. Википедиа. (2020). Алотропи кисеоника. Опоравак од: ен.википедиа.орг
3. Хоне, Калифорнија, Капе, ЦО (2019). Употреба молекуларног кисеоника за аеробне оксидације у течним фазама у непрекидном протоку. Топ Цурр Цхем (З) 377, 2. дои.орг/10.1007/с41061-018-0226-з
4. Кевин Бецк. (28. јануара 2020.). 10 употребе кисеоника. Опоравило од: сциацхинг.цом
5. Цлиффснотес. (2020). Биохемија И: Хемија молекуларног кисеоника. Опоравак од: цлиффснотес.цом
6. ГЗ Индустриал Супплиес. (2020). Индустријске предности гаса кисеоника. Опоравак од: гз-супплиес.цом