Oxígeno – Descubrimiento, Ocurrencia, Preparación, Propiedades

El oxígeno es un miembro del grupo calcógeno de la tabla periódica, un no metal altamente reactivo y un agente oxidante que produce rusts rápidamente con la mayoría de los elementos y otros compuestos. El oxígeno es el elemento más frecuente en la Tierra, y es el tercer elemento más abundante en el universo después del hidrógeno y el helio. Dos átomos del elemento se unen para generar dioxígeno, un gas diatómico incoloro e iNodero con la fórmula O ₂ a temperatura y presión ordinarias. El gas de oxígeno diatómico actualmente representa hasta el 20,95 % de la atmósfera terrestre, aunque esto ha cambiado significativamente con el tiempo. El oxígeno, en forma de rusts, representa más de la mitad de la corteza terrestre.

El elemento químico de símbolo O y número atómico 8 es el oxígeno .

El dioxígeno es responsable de la energía liberada durante la combustión y la respiración celular aeróbica, y los átomos de oxígeno se encuentran en muchas clases principales de moléculas orgánicas en los organismos vivos, incluidas proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos y grasas, así como en los principales compuestos inorgánicos constituyentes de conchas, dientes y huesos de animales. La mayor parte de la masa de los seres vivos es oxígeno, que es un componente del agua, que es el ingrediente principal de las formas de vida. 

La fotosíntesis, que utiliza la energía de la luz solar para producir oxígeno a partir del agua y el dirust de carbono, repone el oxígeno en la atmósfera terrestre de manera constante. El oxígeno es demasiado reactivo químicamente para existir como un elemento libre en el aire a menos que se reponga constantemente mediante las actividades fotosintéticas de los organismos vivos. El ozono (O ₃ ), un alótropo del oxígeno, absorbe fuertemente la radiación UVB, y la capa de ozono a gran altitud ayuda a proteger la biosfera de la radiación UV. El ozono existente en la superficie, por otro lado, es una consecuencia del smog y por lo tanto un contaminante.

Descubrimiento de oxígeno

Lavoisier realizó los primeros experimentos de oxidación cuantitativa adecuados y proporcionó la primera explicación correcta de cómo funciona la combustión. En un experimento, Lavoisier descubrió que cuando el estaño y el aire se calentaban en un recipiente cerrado, no aumentaba el peso total. Cuando abrió el contenedor, notó que entraba aire, lo que indica que parte del aire almacenado se había consumido. También vio que el peso de la lata había aumentado y que este aumento era igual al peso del aire que se precipitaba hacia adentro. Demostró que el aire es una mezcla de dos gases: el aire vital (necesario para la combustión y la respiración) y el azote. . Cambió el nombre de oxígeno esencial del aire porque confundió el oxígeno con un constituyente de todos los ácidos. Los químicos finalmente concluyeron que Lavoisier estaba equivocado en este sentido,

Ocurrencia de oxígeno

Con el 46 % de la masa total, el oxígeno es el elemento más abundante en la corteza terrestre. La proporción de oxígeno en volumen en la atmósfera es del 21% y la proporción en peso en el agua de mar es del 89%. En las rocas, se combina con metales y no metales para generar rusts ácidos (azufre, carbono, aluminio y fósforo) o básicos (calcio, magnesio y hierro), así como compuestos salinos formados a partir de los rusts ácidos y básicos, como como sulfatos, carbonatos, silicatos, aluminatos y fosfatos. A pesar de su abundancia, estos complejos sólidos no son viables como fuentes de oxígeno porque separar el elemento de sus apareamientos estrechos con átomos metálicos es demasiado costoso.

Los animales y algunos microbios extraen oxígeno de la atmósfera y lo devuelven como dirust de carbono, pero las plantas verdes asimilan el dirust de carbono en presencia de la luz solar y producen oxígeno libre. La fotosíntesis representa casi todo el oxígeno libre en la atmósfera. A 20°C, alrededor de 3 partes de oxígeno por volumen se disuelven en 100 partes de agua dulce, algo menos en agua de mar. El oxígeno disuelto es necesario para que los peces y otras criaturas marinas respiren.

Alotropía del Oxígeno

El oxígeno tiene dos formas alotrópicas, diatómica (O2) y triatómica (O3). Las propiedades de la forma diatómica sugieren que seis electrones unen los átomos y dos electrones permanecen desapareados, lo que explica el paramagnetismo del oxígeno. Los tres átomos de la molécula de ozono no forman una línea recta.

El ozono es un potente agente oxidante que puede convertir el dirust de azufre en trirust de azufre, los sulfuros en sulfatos, los yoduros en yodo (ofreciendo un método analítico para su cuantificación) y varios compuestos orgánicos en derivados oxigenados como aldehídos y ácidos. La conversión de los hidrocarburos de los gases de escape de los vehículos en estos ácidos y aldehídos por el ozono contribuye a la naturaleza desagradable del smog. El ozono se ha utilizado comercialmente como reactivo químico, desinfectante, tratamiento de aguas residuales, purificación de agua y blanqueamiento de telas.

Propiedades del Oxígeno

1. En su estado natural, el gas es incoloro, iNodero e insípido.
2. El oxígeno líquido tiene una pequeña propiedad paramagnética.
3. A excepción del helio, el neón, el criptón y el argón, es muy reactivo y produce rusts con todos los demás elementos. yo
4. Es soluble en agua en una cantidad moderada.
5. El dioxígeno es un alótropo común del oxígeno.
6. El trioxígeno es el alótropo de oxígeno más reactivo que puede dañar el tejido pulmonar. Ozono es el nombre que recibe este alótropo.

Preparación de Oxígeno

• Ciertas sales, como el clorato de potasio o el nitrato de potasio, se descomponen térmicamente. Los rusts de metales de transición catalizan la descomposición del clorato de potasio; comúnmente se emplea dirust de manganeso. El catalizador reduce la temperatura requerida para efectuar el desprendimiento de oxígeno de 400 °C a 250 °C.

2KClO ₃ ⇢ 2KCl + 3O ₂

• Descomposición térmica de rusts de metales pesados

2HgO ⇢ 2Hg + _O2

Usos del Oxígeno

1. Se utiliza en la fabricación de productos de vidrio y piedra, así como en la minería.
2. En casos de alta presión, se utilizan cámaras de oxígeno especiales para elevar la presión parcial de oxígeno que rodea al paciente.
3. Los principales usos del oxígeno son la fundición, el refinado y la fabricación de acero y otros metales.
4. Al soplar acero con alto contenido de carbono, la industria siderúrgica consume el oxígeno más puro, volatiliza el dirust de carbono y otras impurezas no metálicas en un proceso más rápido y más fácil de controlar que si se utilizara el aire.
5. El tratamiento de aguas residuales con oxígeno tiene el potencial de ser más eficiente que otros procedimientos químicos en el tratamiento de efluentes líquidos.
6. La incineración de desechos en sistemas cerrados que emplean oxígeno puro ha ganado popularidad.
7. Los submarinos y las campanas de buceo necesitan oxígeno puro.
8. En varios negocios que usan hornos, el oxígeno es crítico.
9. El oxígeno comercial o el aire enriquecido con oxígeno ha reemplazado al aire convencional en la industria química para la síntesis de productos químicos controlados por oxidación, incluidos el acetileno, el rust de etileno y el metanol.
10. En la industria química, el oxígeno comercial o el aire enriquecido con oxígeno ha reemplazado al aire normal en la producción de compuestos de oxidación controlada como acetileno, rust de etileno y metanol.
11. El oxígeno se utiliza en aplicaciones médicas como tiendas de oxígeno, inhaladores e incubadoras pediátricas.
12. Durante la anestesia general, los anestésicos gaseosos enriquecidos con oxígeno mantienen vivo al paciente.
13. El oxígeno es importante en una variedad de negocios que usan hornos.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cuál es el elemento más abundante en la tierra?

Responder:

El oxígeno es el elemento más predominante en la Tierra, y es el tercer elemento más abundante en el universo después del hidrógeno y el helio.

Pregunta 2: ¿Cómo se produce el oxígeno en las rocas?

Responder:

Se mezcla con metales y no metales en las rocas como rusts ácidos (azufre, carbono, aluminio y fósforo) o básicos (calcio, magnesio y hierro), así como compuestos salinos como sulfatos, carbonatos, silicatos, aluminatos, y fosfatos.

Pregunta 3: ¿Cuáles son las propiedades del oxígeno?

Responder:

En su estado natural, el gas es incoloro, iNodero e insípido. El oxígeno líquido tiene una pequeña propiedad paramagnética. Con la excepción del helio, el neón, el criptón y el argón, es reactivo y produce rusts con todos los demás elementos. En agua, es algo soluble.

Pregunta 4: ¿Qué es el ozono?

Responder:

El trioxígeno es el alótropo de oxígeno más reactivo y causa daño al tejido pulmonar. El ozono es el nombre de este alótropo.

Pregunta 5: ¿Qué es el ciclo del oxígeno?

Responder:

El transporte de oxígeno a través de la atmósfera (aire), la biosfera (plantas y animales) y la litosfera (la corteza terrestre) se denomina ciclo del oxígeno. El ciclo del oxígeno muestra cómo se produce oxígeno libre accesible en cada una de estas áreas y cómo se utiliza.