MOLEKÜLER OKSIJEN: YAPI, ÖZELLIKLER, KULLANIMLAR - KIMYA - 2025

Moleküler oksijen ya da dioksijen da atomlu oksijen veya gaz olarak adlandırılan, en yaygın temel yolu yeryüzünde bu eleman olmasıdır. Formülü O _2'dir , bu nedenle diatomik ve homonükleer bir moleküldür, tamamen apolardır.

Soluduğumuz hava, O ₂ molekülleri olarak yaklaşık% 21 oksijenden oluşur . Yükseldikçe oksijen gazı konsantrasyonları azalır ve ozon, O ₃ varlığı _artar . Vücudumuz , dokularını oksijenlendirmek ve hücresel solunum yapmak için O _2'den yararlanır.

Oksijen atmosferimizi zenginleştirmeden, yaşam sürdürülemez bir fenomen olurdu. Kaynak: Pixabay.

O ₂ aynı zamanda yangının varlığından da sorumludur: O olmasaydı, yangın ve yanma olması neredeyse imkansız olurdu. Bunun nedeni, ana özelliğinin, güçlü bir oksitleyici ajan olması, elektron kazanması veya bir su molekülünde veya oksit anyonlarında O ^2- kendini indirgemesidir .

Moleküler oksijen, metalurji, tıp ve atık su arıtımında uygulamaları olan sayısız aerobik süreç için gereklidir. Bu gaz pratikte ısı, solunum, oksidasyon ve diğer yandan sıvı haldeyken donma sıcaklıkları ile eş anlamlıdır.

Moleküler oksijenin yapısı

Gaz halindeki oksijenin moleküler yapısı. Kaynak: Benjah-bmm27, Wikipedia.

Üstteki resimde, çeşitli modellerle temsil edilen gaz halindeki oksijenin moleküler yapısına sahibiz. Son ikisi, oksijen atomlarını bir arada tutan kovalent bağın özelliklerini gösterir: her oksijen atomunun değerlik sekizlisini tamamladığı çift bağ O = O.

O ₂ molekülü doğrusal, homonükleer ve simetriktir. Çift bağının uzunluğu 121 pm'dir. Bu kısa mesafe, O = O bağını kırmak için önemli miktarda enerjinin (498 kJ / mol) gerekli olduğu ve bu nedenle nispeten kararlı bir molekül olduğu anlamına gelir.

Aksi takdirde, atmosferdeki oksijen zamanla tamamen bozulurdu ya da hava birdenbire alev alırdı.

Özellikleri

Fiziksel görünüş

Moleküler oksijen renksiz, tatsız ve kokusuz bir gazdır, ancak yoğunlaşıp kristalleştiğinde mavimsi tonlar alır.

Molar kütle

32 g / mol (yuvarlanmış değer)

Erime noktası

-218ºC

Kaynama noktası

-183

Çözünürlük

Moleküler oksijen suda çok az çözünür, ancak deniz faunasını desteklemek için yeterlidir. Çözünürlüğünüz daha yüksek olsaydı, boğulmaktan ölme olasılığınız daha düşük olurdu. Öte yandan, polar olmayan yağlarda ve sıvılarda çözünürlüğü çok daha yüksektir, onları yavaşça oksitleyebilir ve böylece orijinal özelliklerini etkileyebilir.

Enerji durumları

Moleküler oksijen, valans bağ teorisi (VTE) ile tam olarak tanımlanamayan bir maddedir.

Oksijenin elektronik konfigürasyonu aşağıdaki gibidir:

2s² 2p⁴

Bir çift eşleşmemiş elektrona (O :) sahiptir. İki oksijen atomu karşılaştığında, her ikisi de değerlik sekizlisini tamamlayan bir O = O çift bağı oluşturmak için bağlanırlar.

Bu nedenle, O ₂ molekülü diyamanyetik olmalı ve tüm elektronları eşleşmelidir. Bununla birlikte, paramanyetik bir moleküldür ve bu, moleküler yörüngelerinin diyagramıyla açıklanmaktadır:

Oksijen gazı için moleküler yörünge diyagramı. Kaynak: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Bu nedenle, moleküler yörünge teorisi (TOM) O _2'yi en iyi şekilde tanımlar . Eşleşmemiş iki elektron, yüksek enerjili π ^* moleküler orbitallerde bulunur ve oksijene paramanyetik karakterini verir.

Aslında, bu enerjisel durum , en baskın olan üçlü oksijene, ³ O _2'ye karşılık gelir . Yeryüzünde daha az bulunan oksijenin diğer enerji durumu singlet, ¹ O _2'dir .

Dönüşümler

Moleküler oksijen, oksitlenmeye duyarlı herhangi bir maddeyle temas halinde olmadığı sürece önemli ölçüde kararlıdır; kıvılcım gibi yakınlarda yoğun ısı kaynağı yoksa çok daha azdır. Bunun nedeni, O _2'nin kendini azaltma, diğer atomlardan veya moleküllerden elektron alma eğiliminin yüksek olmasıdır.

Azaltıldığında, geniş bir bağlantı ve şekil yelpazesi oluşturabilir. Kovalent bağlar oluşturursa, hidrojen de dahil olmak üzere kendisinden daha az elektronegatif atomlarla su, HOH ortaya çıkaracaktır. Ayrıca, CO bağlarını ve çeşitli oksijenli organik molekülleri (eterler, ketonlar, aldehitler, vb.) Oluşturmak için karbonu da evrelendirebilir.

O ₂ ayrıca peroksit ve süperoksit anyonlarına , sırasıyla O ₂ ^2- ve O ₂ ^- dönüştürmek için elektron kazanabilir . Vücutta peroksite dönüştürüldüğünde , belirli enzimlerin (peroksidazlar ve katalazlar) etkisiyle işlenen zararlı bir bileşik olan hidrojen peroksit, H ₂ O ₂ , HOOH elde edilir.

Öte yandan, daha az önemli olmayan O ₂ , inorganik maddeyle reaksiyona girerek oksit anyonu O ^2- haline gelir ve yer kabuğunu ve mantosunu kalınlaştıran sonsuz bir mineralojik kütle listesi oluşturur.

Uygulamalar

Kaynak ve yanma

Oksijen, asetileni yakmak ve kaynakta değerli olan son derece sıcak bir alev yaymak için kullanılır. Kaynak: Sheila / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Oksijen, bir maddenin ekzotermik olarak oksitlendiği ve alev veren yanma reaksiyonunu gerçekleştirmek için kullanılır. Bu ateş ve sıcaklığı yanan maddeye göre değişir. Böylece, metallerin ve alaşımların kaynaklandığı asetilen (yukarıda) gibi çok sıcak alevler elde edilebilir.

Oksijen için değilse, yakıtlar roket fırlatmak veya arabaları çalıştırmak için kullanılan tüm kalori enerjilerini yakıp sağlayamazlardı.

Yeşil kimyada oksitleyici ajan

Bu gaz sayesinde, sayısız organik ve inorganik oksit sentezlenir veya endüstriyel olarak üretilir. Bu reaksiyonlar, farmasötik ürünler elde etmek için yeşil kimyadaki en uygun reaktiflerden biri olan moleküler oksijenin oksitleme gücüne dayanmaktadır.

Yardımlı solunum ve atık su arıtma

Oksijen, ciddi sağlık sorunları olan hastalarda, sığ derinliklere inerken dalgıçlarda ve rakımlarında oksijen konsantrasyonu önemli ölçüde azalmış dağ tırmanıcılarında solunum talebini karşılamak için hayati önem taşır.

Ayrıca oksijen, atık sulardan gelen kirletici kalıntıları parçalamaya yardımcı olan veya sulu kültürlerde koruma veya ticaret için balıkların nefes almasına yardımcı olan aerobik bakterileri "besler".

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya . (dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
2. Vikipedi. (2020 yılında). Oksijen allotropları. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
3. Hone, CA, Kappe, CO (2019). Sürekli Akışta Sıvı Faz Aerobik Oksidasyonlar için Moleküler Oksijen Kullanımı. En İyi Curr Chem (Z) 377, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
4. Kevin Beck. (28 Ocak 2020). Oksijen için 10 Kullanım Alanları. Kurtarıldı: sciencing.com
5. Cliffsnotes. (2020 yılında). Biyokimya I: Moleküler Oksijen Kimyası. Kurtarıldı: cliffsnotes.com
6. GZ Endüstriyel Malzemeler. (2020 yılında). Oksijen gazının endüstriyel faydaları. Gz-supplies.com adresinden kurtarıldı