Oxígeno | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxígeno líquido en un vaso de precipitados. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Posición en la tabla periódica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Símbolo | O | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
apellido | Oxígeno | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número atómico | 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo | dieciséis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Período | 2 e período | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cuadra | Bloque p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Familia de elementos | No metal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | [ Él ] 2 s 2 2 p 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrones por nivel de energía | 2, 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades atómicas del elemento. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atomica | 15.9994 ± 0.0003 u (átomo de O) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio atómico (calc) | 60 p . M. ( 48 p . M. ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio covalente | 66 ± 2 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio de Van der Waals | 140 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado de oxidación | -2, -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividad ( Pauling ) | 3,44 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energías de ionización | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 re : 13,61805 eV | 2 e : 35,1211 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 e : 54,9355 eV | 4 º : 77,41353 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 e : 113.8990 eV | 6 e : 138.1197 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 e : 739,29 eV | 8 e : 871.4101 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La mayoría de los isótopos estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Propiedades físicas corporales simples | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado ordinario | gas paramagnético | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Alotrópico en estado estándar | Oxígeno O 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Otros alótropos | Ozono O 3, oxígeno singlete O 2 *, ozono cíclico O 3, tetraoxígeno O 4, octaoxígeno O 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad | 1.42763 kg · m -3 TPN (molécula de O2) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sistema de cristal | Cúbico | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Color | incoloro | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de fusión | −218,79 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de ebullición | −182,95 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de fusión | 0,22259 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de vaporización | 3.4099 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura crítica | −118,56 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Presión crítica | 5.043 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Triple punto | −218,79 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumen molar | 22.414 × 10 -3 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Velocidad del sonido | 317 m · s -1 a 20 ° C , 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor masivo | 920 J · kg -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad térmica | 0,02674 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Diverso | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Precauciones | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxígeno O 2 :
Peligro H270, H280, P220, P244, P370 + P376, P403, H270 : Puede provocar o agravar un incendio; comburente H280 : Contiene gas a presión; puede explotar si se calienta P220 : Mantener / almacenar alejado de la ropa /… / materiales combustibles P244 : Asegúrese de que no haya grasa o aceite en las válvulas de reducción. P370 + P376 : En caso de incendio: Detenga la fuga si se puede hacer sin riesgo. P403 : Almacenar en un lugar bien ventilado. |
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WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Transporte | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxígeno O 2 :
25 : gas oxidante (promueve el fuego) Número ONU : 1072 : OXÍGENO COMPRIMIDO Clase: 2.2 Etiquetas: 2.2 : Gases no inflamables, no tóxicos (corresponde a los grupos designados por una A o una O mayúscula); 5.1 : Sustancias comburentes Envasado: -
225 : gas licuado refrigerado, oxidante (promueve el fuego) Número ONU : 1073 : OXÍGENO LÍQUIDO REFRIGERADO Clase: 2.2 Etiquetas: 2.2 : Gases no inflamables, no tóxicos (corresponde a los grupos designados con una A u O mayúscula); 5.1 : Sustancias comburentes Envasado: - |
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Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
El oxígeno es el elemento químico del número atómico 8 con el símbolo O. Es el grupo que contiene el grupo de calcógenos , a menudo llamado grupo oxígeno . Descubierto de forma independiente en 1772 por el sueco Carl Wilhelm Scheele en Uppsala , y en 1774 por Pierre Bayen en Châlons-en-Champagne, así como por el británico Joseph Priestley en Wiltshire , el oxígeno fue nombrado así en 1777 por el francés Antoine Lavoisier y su esposa. en París del griego antiguo ὀξύς / oxús ("agudo", es decir aquí "ácido"), y γενής / genḗs ("generador"), porque Lavoisier pensó erróneamente - la oxidación y la acidificación están conectadas - que:
"Le hemos dado a la base de la parte respirable del aire el nombre oxígeno, derivándolo de dos palabras griegas ὀξύς , ácido y γείνομαι , genero , porque de hecho una de las propiedades más generales de esta base [Lavoisier habla de oxígeno] es para formar ácidos al combinarse con la mayoría de las sustancias. Por tanto, llamaremos oxígeno gaseoso a la unión de esta base con el calórico. "
Una molécula con la fórmula química O 2, comúnmente llamado "oxígeno" pero " dioxígeno " por los químicos, consta de dos átomos de oxígeno unidos por enlace covalente : en condiciones normales de temperatura y presión , el dioxígeno es un gas , que constituye el 20,8% del volumen de la atmósfera terrestre en el mar Nivel .
El oxígeno es un no metal que forma compuestos muy fácilmente , especialmente óxidos , con prácticamente todos los demás elementos químicos. Esta instalación genera altas energías de entrenamiento pero, cinéticamente, el dioxígeno no suele ser muy reactivo a temperatura ambiente. Así, una mezcla de dioxígeno y dihidrógeno, hierro o azufre, etc., evoluciona muy lentamente.
Es, en masa, el tercer elemento más abundante en el Universo después del hidrógeno y el helio , y el más abundante de los elementos de la corteza terrestre ; el oxígeno constituye así en la Tierra :
La Tierra originalmente carecía de oxígeno. Este se formó por fotosíntesis llevada a cabo por plantas , algas y cianobacterias , estas últimas aparecieron hace unos 2.800 millones de años. El oxígeno O 2es tóxico para los organismos anaeróbicos , que incluyeron las primeras formas de vida que aparecieron en la Tierra, pero es esencial para la respiración de los organismos aeróbicos , que constituyen la gran mayoría de las especies vivas en la actualidad. La respiración celular es el conjunto de vías metabólicas , como el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria , alimentadas por ejemplo por la glucólisis y la β-oxidación , por las que se produce un producto energético celular en forma de ATP y poder reductor en forma de NADH + H + y FADH 2.
Al acumularse en la atmósfera terrestre , el oxígeno O 2resultante de la fotosíntesis formó una capa de ozono en la base de la estratosfera bajo el efecto de la radiación solar . El ozono es un alótropo del oxígeno en la fórmula química O 3más oxidante que el oxígeno - por lo que es un contaminante indeseable cuando está presente en la troposfera a nivel del suelo - pero que tiene la característica de absorber los rayos ultravioleta del sol y así proteger la biosfera de esta radiación nociva: la capa de ozono fue el escudo que permitió la las primeras plantas terrestres que abandonaron los océanos hace casi 475 millones de años.
El contenido de oxígeno de los océanos ha disminuido significativamente durante varios años. Esta desoxigenación del océano, debido al calentamiento global y la descarga de fertilizantes agrícolas, afecta la biodiversidad marina. Los océanos han perdido 77 mil millones de toneladas de oxígeno en los últimos 50 años.
En la industria tiene una enorme importancia como oxidante. En las centrales eléctricas, el combustible se quema con aire o con oxígeno puro (proceso "oxicombustible"). El oxi-craqueo de fracciones pesadas de petróleo da compuestos valiosos. En la industria química se utiliza para la producción de ácido acrílico, un monómero muy importante. La oxidación catalítica heterogénea parece prometedora para la producción de ácido hidroximetil-furfural y ácido benzoico . También es una materia prima prometedora para la síntesis electroquímica de peróxido de hidrógeno. La oxidación por el aire juega un papel muy importante en la conversión de gases peligrosos (CO, metano ) en CO 2 menos dañino.
El oxígeno tiene diecisiete isótopos cuyo número de masa varía de 12 a 28. El oxígeno de origen natural se compone de tres isótopos estables: oxígeno 16 16 O, oxígeno 17 17 O y oxígeno 18 18 O. Además, al oxígeno se le asigna una masa atómica estándar de 15.999 4 u . El oxígeno 16 es el más abundante, su abundancia natural es del 99,762%.
La mayor parte del oxígeno 16 se sintetiza al final del proceso de fusión de helio dentro de las estrellas masivas, pero parte también se produce durante las reacciones de fusión de neón . El oxígeno 17 se produce principalmente por la fusión de hidrógeno en helio durante el ciclo de CNO . Por tanto, es un isótopo común a las zonas de combustión de hidrógeno de las estrellas. La mayor parte del oxígeno 18 se produce cuando el nitrógeno 14 14 N producido en abundancia por el ciclo del CNO captura un núcleo de helio 4 4 He. Por lo tanto, el oxígeno-18 está comúnmente presente en las áreas ricas en helio de las estrellas masivas evolucionadas .
Se han identificado catorce radioisótopos . Los más estables son el oxígeno 15 O que tiene la vida media más larga (122,24 segundos) y el oxígeno 14 14 O tiene una vida media de 70,606 segundos. Todos los demás isótopos radiactivos tienen vidas medias de menos de 27 s, y la mayoría de ellos tienen vidas medias de menos de 83 milisegundos. El oxígeno 12 12 O tiene la vida útil más corta (580 × 10 −24 s ). El tipo más común de desintegración radiactiva en isótopos más ligeros que el oxígeno-16 es la emisión de positrones, que produce nitrógeno. El tipo más común de desintegración de los isótopos más pesados que el oxígeno-18 es la radiactividad β que da lugar al flúor .
El oxígeno 18 es un indicador paleoclimático utilizado para conocer la temperatura en una región en un momento dado: cuanto mayor es la relación isotópica 18 O / 16 O es alta y la temperatura correspondiente es baja. Esta proporción se puede determinar a partir de núcleos de hielo , así como aragonito o calcita de algunos fósiles .
Este proceso es muy útil para confirmar o negar una teoría sobre los cambios climáticos terrestres naturales como los parámetros de Milanković .
Como marcador isotópico estable, se ha utilizado para medir el flujo unidireccional de oxígeno absorbido durante la fotosíntesis por el fenómeno de fotorrespiración. Se ha demostrado que antes del aumento de CO 2en la era industrial se reabsorbe la mitad del oxígeno emitido por las hojas. Esto redujo la eficiencia de la fotosíntesis a la mitad (Gerbaud y André, 1979-1980).
Z | Elemento | Fracción de masa en partes por millón |
---|---|---|
1 | Hidrógeno | 739.000 |
2 | Helio | 240.000 |
8 | Oxígeno | 10,400 |
6 | Carbón | 4.600 |
10 | Neón | 1340 |
26 | Hierro | 1.090 |
7 | Nitrógeno | 960 |
14 | Silicio | 650 |
12 | Magnesio | 580 |
dieciséis | Azufre | 440 |
El oxígeno es el elemento químico más abundante en términos de masa en la biosfera, el aire, el agua y las rocas de la Tierra. También es el tercer elemento más abundante del universo después del hidrógeno y el helio y representa aproximadamente el 0,9% de la masa del sol . Constituye el 49,2% de la masa de la corteza terrestre y es el principal componente de nuestros océanos (88,8% de su masa). El dioxígeno es el segundo componente más importante de la atmósfera terrestre y representa el 20,8% de su volumen y el 23,1% de su masa (unas 10 15 toneladas). La Tierra, al presentar una tasa tan alta de oxígeno gaseoso en su atmósfera, constituye una excepción entre los planetas del sistema solar : el oxígeno de los planetas vecinos Marte (que representa sólo el 0,1% del volumen de su atmósfera) y Venus tiene concentraciones mucho más bajas allí. Sin embargo, el oxígeno que rodea a estos otros planetas solo es producido por los rayos ultravioleta que actúan sobre moléculas que contienen oxígeno, como el dióxido de carbono .
La gran e inusual concentración de oxígeno en la Tierra es el resultado de los ciclos del oxígeno . Este ciclo biogeoquímico describe los movimientos del oxígeno dentro y entre sus tres depósitos principales en la Tierra: la atmósfera, la biosfera y la litosfera . El factor principal en la realización de estos ciclos es la fotosíntesis, que es el principal responsable del contenido actual de oxígeno en la Tierra. El dioxígeno es fundamental para cualquier ecosistema : los seres vivos fotosintéticos liberan dioxígeno a la atmósfera mientras la respiración y descomposición de animales y plantas lo consumen. En el equilibrio actual, la producción y el consumo se realizan en las mismas proporciones: cada una de estas transferencias corresponde aproximadamente a 1/2000 del total de oxígeno atmosférico cada año. Finalmente, el oxígeno es un componente esencial de las moléculas que se encuentran en todos los seres vivos: aminoácidos , azúcares , etc.
El oxígeno también juega un papel importante en el medio acuático. La mayor solubilidad del oxígeno a bajas temperaturas tiene un impacto notable en la vida en los océanos. Por ejemplo, la densidad de especies vivas es mayor en aguas polares debido a la mayor concentración de oxígeno. El agua contaminada que contiene nutrientes vegetales como nitratos o fosfatos puede estimular el crecimiento de algas a través de un proceso llamado eutrofización y la descomposición de estos y otros biomateriales puede reducir la cantidad de oxígeno en las aguas eutróficas. Los científicos evalúan este aspecto de la calidad del agua midiendo la demanda biológica de oxígeno del agua o la cantidad de oxígeno necesaria para volver a una concentración normal de O 2 ..
En condiciones normales de temperatura y presión , el oxígeno se presenta en forma de un gas inodoro e incoloro, dioxígeno , con la fórmula química O 2. Dentro de esta molécula, los dos átomos de oxígeno están químicamente unidos entre sí en un estado triplete . Este enlace, que tiene un orden de 2, a menudo se representa de manera simplificada por un doble enlace o por la asociación de un enlace de dos electrones y dos enlaces de tres electrones. El estado triplete del oxígeno es el estado fundamental de la molécula de oxígeno. La configuración electrónica de la molécula presenta dos electrones desapareados que ocupan dos orbitales moleculares degenerados . Se dice que estos orbitales son anti- enlace y reducen el orden de enlace de tres a dos, de modo que el enlace de oxígeno es más débil que el triple enlace del dinitrógeno para el cual todos los orbitales atómicos enlazantes se cumplen pero varios orbitales anti-enlace no.
En su estado de triplete normal, la molécula de dioxígeno es paramagnética , es decir, adquiere magnetización bajo el efecto de un campo magnético . Esto se debe al momento de giro magnético de los electrones no apareados en la molécula, así como a la interacción de intercambio negativo entre las moléculas de O 2 vecinas.. El oxígeno líquido puede ser atraído por un imán de modo que en los experimentos de laboratorio el oxígeno líquido pueda mantenerse en equilibrio contra su propio peso entre los dos polos de un imán fuerte.
El oxígeno singlete es el nombre que se le da a varias especies de moléculas de oxígeno excitadas en las que todos los espines están emparejados. En la naturaleza, se forma comúnmente a partir del agua, durante la fotosíntesis , utilizando la energía de los rayos del sol. También se produce en la troposfera a través de la fotólisis del ozono por rayos de luz de longitud de onda corta y por el sistema inmunológico como fuente de oxígeno activo. Los organismos fotosintéticos carotenoides (pero a veces también los animales) desempeñan un papel importante en la absorción de energía del oxígeno singlete y convertirlo a su estado fundamental desenergizado antes de que pueda dañar los tejidos.
El oxígeno es muy electronegativo . Forma fácilmente muchos compuestos iónicos con metales ( óxidos , hidróxidos ). También forma compuestos ionocovalentes con no metales (ejemplos: dióxido de carbono , trióxido de azufre ) y entra en la composición de muchas clases de moléculas orgánicas, por ejemplo, alcoholes (R-OH), carbonilos R -CHO o R 2 CO y carboxílico. ácidos (R-COOH).
Energía de disociación de moléculas diatómicas OX a 25 ° C en kJ / mol ( ):
H 429,91 |
Oye | |||||||||||||||||
Li 340,5 |
Ser 437 |
B 809 |
C 1.076,38 |
N 631,62 |
O 498.36 |
F 220 |
Nació | |||||||||||
Na 270 |
Mg 358,2 |
Al 501.9 |
Si 799,6 |
P 589 |
S 517,9 |
Cl 267,47 |
Arkansas | |||||||||||
K 271,5 |
Ca 383,3 |
Sc 671.4 |
Ti 666.5 |
V 637 |
Cr 461 |
Mn 362 |
Fe 407 |
Co 397.4 |
Ni 366 |
Cu 287.4 |
Zn 250 |
Ga 374 |
Gé 657,5 |
Ace 484 |
Se 429,7 |
Br 237,6 |
Kr 8 |
|
Rb 276 |
Sr 426,3 |
Y 714.1 |
766,1 Zr |
Núm. 726,5 |
Mo 502 |
Tc 548 |
Ru 528 |
Rh 405 |
Pd 238.1 |
Ag 221 |
CD 236 |
En 346 |
Sn 528 |
Sb 434 |
Te 377 |
Yo 233,4 |
Xe 36,4 |
|
Cs 293 |
Ba 562 |
* |
Leer 669 |
Hf 801 |
Tu 839 |
W 720 |
Re 627 |
Hueso 575 |
Ir 414 |
Pt 418,6 |
En 223 |
Hg 269 |
Tl 213 |
Pb 382,4 |
Bi 337.2 |
Correos | A | Rn |
P. | Real academia de bellas artes | ** |
Lr 665 |
Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Monte | Ds | Rg | Cn | Nueva Hampshire | Florida | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | ||||||||||||||||||
* |
El 798 |
Este 790 |
Pr 740 |
Nd 703 |
Pm |
Sm 573 |
UE 473 |
Di-s 715 |
Tb 694 |
Dy 615 |
Ho 606 |
Er 606 |
Tm 514 |
Yb 387,7 |
||||
** |
Hch 794 |
Ju 877 |
Pa 792 |
U 755 |
Np 731 |
Pu 656.1 |
Soy 553 |
Cm 732 |
Bk 598 |
Cf 498 |
Es 460 |
Fm 443 |
Md 418 |
No 268 |
El alótropo ordinario del oxígeno en la Tierra se llama dioxígeno con la fórmula química O 2.. Tiene una longitud de enlace de 121 µm y una energía de enlace de 498 kJ mol -1 . Es la forma que utilizan las formas de vida más complejas, como los animales, durante la respiración celular y la forma que constituye la mayor parte de la atmósfera terrestre.
Trioxygen O 3 , generalmente llamado ozono , es un alótropo de oxígeno muy reactivo que es dañino para el tejido pulmonar. El ozono es un gas metaestable que se produce en las capas superiores de la atmósfera cuando el dioxígeno se combina con el oxígeno atómico, que a su vez procede de la fragmentación del dioxígeno por los rayos ultravioleta . Como el ozono se absorbe fuertemente en el área ultravioleta del espectro electromagnético , la capa de ozono ayuda a filtrar los rayos ultravioleta que golpean la tierra. Sin embargo, cerca de la superficie de la Tierra, es un contaminante producido por la descomposición en días calurosos de óxidos de nitrógeno provenientes de la combustión de combustibles fósiles bajo el efecto de la radiación ultravioleta solar. Desde la década de 1970, la concentración de ozono en el aire a nivel del suelo ha aumentado como resultado de las actividades humanas.
La molécula metaestable llamada tetraoxígeno (O 4 ) se descubrió en 2001 y anteriormente se creía que existía en una de las seis fases del oxígeno sólido . En 2006 se demostró que esta fase, obtenida presurizando dioxígeno a 20 GPa, está formada de hecho por un cúmulo romboédrico de O8 . Este grupo es potencialmente un oxidante más poderoso que el oxígeno o el ozono y, por lo tanto, podría usarse en propulsores de cohetes. Una fase metálica, descubierta en 1990 , aparece cuando el oxígeno sólido se somete a una presión superior a 96 GPa y se demostró en 1998 que a muy bajas temperaturas esta fase se vuelve superconductora .
El oxígeno es más soluble en agua que el nitrógeno. El agua en equilibrio con el aire contiene aproximadamente una molécula de oxígeno disuelto por cada dos moléculas de nitrógeno . En cuanto a la atmósfera, la relación es de aproximadamente una molécula de oxígeno por cuatro de nitrógeno. La solubilidad del oxígeno en el agua depende de la temperatura: aproximadamente el doble ( 14,6 mg L -1 ) se disuelve a 0 ° C que a 20 ° C ( 7,6 mg L -1 ). A 25 ° C y una presión de aire de 1 atmósfera , el agua dulce contiene aproximadamente 6,04 ml de oxígeno por litro, mientras que el agua de mar contiene aproximadamente 4,95 ml por litro. A 5 ° C la solubilidad aumenta a 9,0 mL por litro de agua dulce, es decir, un 50% más que a 25 ° C y a 7,2 mL por litro de agua de mar, o un 45% más.
El oxígeno se condensa a 90,20 K ( −182,95 ° C ) y solidifica a 54,36 K ( −218,79 ° C ). Las fases líquida y sólida del dioxígeno son transparentes con una ligera coloración que recuerda al color azul del cielo causado por la absorción en el rojo. El oxígeno líquido de alta pureza se obtiene generalmente mediante destilación fraccionada de aire líquido. El oxígeno líquido también se puede producir condensando aire utilizando nitrógeno líquido como refrigerante. Es una sustancia extremadamente reactiva que debe mantenerse alejada de materiales combustibles.
Aunque el oxígeno 17 es estable, el oxígeno, compuesto principalmente por oxígeno 16, tiene una sección transversal de captura de neutrones térmicos particularmente baja = 0,267 mb (promedio ponderado sobre los 3 isótopos estables), lo que permite su uso en reactores nucleares como óxido en combustible y en agua como refrigerante y moderador .
Sin embargo, la activación del oxígeno por los neutrones del corazón provoca la formación de nitrógeno 16 emitiendo una radiación gamma especialmente energética (= 10.419 MeV ), pero cuyo período es de tan solo 7.13 s , lo que significa que esta radiación se extingue rápidamente después de la parada de el reactor.
Uno de los primeros experimentos conocidos sobre la relación entre la combustión y el aire es dirigido por Filón de Bizancio , escritor griego del II ° siglo antes de Cristo. AD En su libro Tiro , Philo observó que al quemar una vela en un recipiente volcado cuya abertura está sumergida en agua, provoca un aumento del agua en el cuello del recipiente que contiene la vela. Philo conjetura incorrectamente, alegando que parte del aire en el recipiente se convirtió en uno de los cuatro elementos , fuego , que pudo escapar del recipiente debido a la porosidad del vidrio. Muchos siglos después, Leonardo da Vinci se basa en la obra de Filón de Bizancio y observa que parte del aire se consume durante la combustión y la respiración.
Al final de la XVII ª siglo, Robert Boyle demostró que se necesita que el aire para la combustión. El químico inglés John Mayow refina el trabajo de Boyle mostrando que la combustión solo necesita una parte del aire que él llama spiritus nitroaereus o simplemente nitroaereus . En un experimento, descubrió que cuando colocaba un ratón o una vela encendida en un recipiente cerrado con la abertura sumergida en agua, el nivel del agua subía en el recipiente y reemplazaba una decimocuarta parte del volumen de aire antes de que los sujetos fueran extinguido. Por lo tanto, conjetura que el nitroaereus se consume tanto por combustión como por respiración.
Mayow observa que el antimonio aumenta en masa cuando se calienta y deduce que el nitroaereus debe estar asociado con él. También cree que los pulmones separan el nitroaereus del aire y lo pasan a la sangre, y que el calor animal y los movimientos musculares son el resultado de la reacción del nitroaereus con ciertas sustancias del cuerpo. Los relatos de estos y otros experimentos y las ideas de Mayow se publicaron en 1668 en Tractatus duo de De respiratione .
Robert Hooke , Ole Borch , Mikhail Lomonosov y Pierre Bayen gestionar todos producen oxígeno en los experimentos de la XVII ª siglo XVIII ° siglo, pero ninguno de ellos lo reconocieron como elemento químico . Probablemente esto se deba en parte a la teoría científica sobre la combustión y la corrosión, denominada flogisítica, que era entonces la explicación más extendida para explicar estos fenómenos.
Establecida en 1667 por el químico alemán Johann Joachim Becher y modificada por el químico Georg Ernst Stahl en 1731, la teoría del flogisto establece que todos los materiales combustibles constan de dos partes: una parte llamada flogisto que se escapa cuando la sustancia que contiene contiene arde mientras que la parte deflogisticada constituye la verdadera forma de la sustancia.
Se considera que los materiales altamente combustibles que dejan muy pocos residuos como la madera o el carbón vegetal contienen principalmente flogisto, mientras que las sustancias no combustibles que se corroen como el metal contienen muy poco. El aire no juega ningún papel en la teoría del flogisto, ni tampoco los primeros experimentos realizados originalmente para probar la idea. Más bien, la teoría se basa en observar qué sucede cuando un objeto se quema y la mayoría de los objetos parecen más livianos y parecen haber perdido algo durante el proceso de combustión. Para justificar el hecho de que un material como la madera en realidad aumenta su masa al quemarse, Stahl afirma que el flogisto tiene masa negativa. De hecho, el hecho de que los metales también vean aumentar su masa al oxidarse cuando se supone que pierden el flogisto es una de las primeras pistas para invalidar la teoría del flogisto.
El oxígeno fue descubierto por primera vez por el químico sueco Carl Wilhelm Scheele . Produce oxígeno calentando óxido de mercurio y varios nitratos alrededor de 1772. Scheele llama a este gas " Feuerluft " (aire de fuego) porque es el único oxidante conocido y escribe un relato de su descubrimiento en un manuscrito que llamó Tratado químico del aire y Fuego que envió a su editor en 1775 pero que no se publicaría antes de 1777.
Al mismo tiempo, el 1 st de agosto de 1,774, un experimento llevó al pastor británico Joseph Priestley a hacer que los rayos del sol convergieran hacia un tubo de vidrio que contenía óxido de mercurio (HgO). Esto provoca la liberación de un gas que él llama "aire desflogistizado" . Encuentra que la llama de las velas es más brillante en este gas y que un ratón es más activo y vive más tiempo al respirarlo. Después de haber inhalado él mismo el gas, escribió: "la sensación de [este gas] en mis pulmones no era notablemente diferente a la del aire ordinario, pero tuve la impresión de que mi respiración era particularmente ligera y fácil. Durante un tiempo después" . Priestley publicó sus hallazgos en 1775 en un artículo titulado An Account of Further Discoveries in Air incluido en el segundo volumen de su libro Experiments and Observations on Different Kinds of Air .
El químico francés Antoine Laurent Lavoisier afirma más tarde haber descubierto esta nueva sustancia independientemente de Priestley. Sin embargo, Priestley visitó a Lavoisier en octubre de 1774, le contó su experiencia y cómo soltó el gas. Scheele también envió una carta a Lavoisier el30 de septiembre de 1774 en el que describe su propio descubrimiento de la sustancia previamente desconocida, pero Lavoisier afirma que nunca la recibió (una copia de la carta se encuentra en las pertenencias de Scheele después de su muerte).
Aunque esto sea discutido en su época, la contribución de Lavoisier es sin duda haber realizado los primeros experimentos cuantitativos satisfactorios sobre oxidación y haber dado la primera explicación correcta de cómo se produce la combustión. Sus experimentos, todos iniciados en 1774, llevarán a desacreditar la teoría del flogisto y probarán que la sustancia descubierta por Priestley y Scheele es un elemento químico .
En un experimento, Lavoisier observa que generalmente no hay aumento de masa cuando el estaño y el aire se calientan en una cámara cerrada. Se da cuenta de que el aire ambiente se precipita hacia el interior del recinto cuando lo abre, lo que prueba que parte del aire atrapado se ha consumido. También señala que la masa del estaño ha aumentado y que este aumento corresponde a la misma masa de aire que se precipitó al interior del recinto cuando se abrió. Otros experimentos como este se detallan en su libro Sobre la combustión en general , publicado en 1777. En este trabajo, demuestra que el aire es una mezcla de dos gases: el "aire vital" que es esencial para la respiración y la combustión y el nitrógeno. (del griego ἄζωτον , "privado de la vida" ) que es inútil para ellos.
Lavoisier renombró el "aire vital" en oxígeno en 1777 de la raíz griega ὀξύς ( oxys ) (ácido, literalmente "áspero" después del sabor de los ácidos y -γεν- (-genēs) (productor, literalmente "que genera") porque erróneamente cree que el oxígeno es un componente de todos los ácidos.Los químicos, en particular Sir Humphry Davy en 1812, finalmente demuestran que Lavoisier estaba equivocado a este respecto (en realidad es el hidrógeno el que es la base de la química ácida) pero el nombre se quedó.
La teoría atómica de John Dalton asumió que todos los elementos son monoatómicos y que los átomos en los cuerpos compuestos están en informes simples. Por ejemplo, Dalton supone que la fórmula química del agua es HO, lo que le da al oxígeno una masa atómica ocho veces mayor que la del hidrógeno, a diferencia del valor actual, que es aproximadamente dieciséis veces la del hidrógeno. En 1805, Joseph Louis Gay-Lussac y Alexander von Humboldt muestran que el agua está formada por dos volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno y en 1811 Amedeo Avogadro logra interpretar correctamente la composición del agua sobre la base de lo que ahora se llama la ley de Avogadro. y la hipótesis de moléculas diatómicas elementales.
Al final de la XIX XX siglo, los científicos se dieron cuenta de que el aire pueda ser licuado y de sus componentes individuales en la compresión y enfriamiento. El uso de un proceso en cascada , el químico y físico suizo Raoul Pictet hecho evaporar el dióxido de azufre líquido a dióxido de carbono de licuar el cual, a su vez, se evapora para enfriar suficientemente dioxígeno, de ese modo de licuar. El 22 de diciembre de 1877 envió un telegrama a la Academia de Ciencias de París en el que anunciaba su descubrimiento del oxígeno líquido . Dos días después, el físico francés Louis Paul Cailletet describe su propio método para licuar el oxígeno. En ambos casos, solo se producen unas pocas gotas de líquido por lo que es imposible realizar análisis en profundidad. El oxígeno es licuado en un estado estable por primera vez el 29 de marzo de 1883 por el científico polaco Zygmunt Wróblewski de la Universidad Jagellónica de Cracovia y por Karol Olszewski .
En 1891, el químico escocés James Dewar pudo producir suficiente oxígeno líquido para poder estudiarlo. El primer proceso comercialmente viable para producir oxígeno líquido fue desarrollado de forma independiente en 1895 por el ingeniero alemán Carl von Linde y el ingeniero inglés William Hampson. En ambos procesos se baja la temperatura del aire hasta licuar el aire y luego se destilan los diferentes compuestos gaseosos hirviéndolos uno tras otro y capturándolos. Más tarde, en 1901, se introdujo por primera vez la soldadura con oxiacetileno quemando una mezcla de acetileno y oxígeno comprimido. Este método de soldar y cortar metal más tarde se hizo común. En 1902, Georges Claude imaginó un proceso de licuefacción de aire que mejoraba la eficiencia del imaginado por Linde y donde el trabajo proporcionado por la expansión adiabática del aire después de su compresión se utilizaba en el compresor. El enfriamiento acompañante ( efecto Joule-Thomson ) se utiliza en un intercambiador de calor que enfría el aire en la salida del compresor. Claude realiza así la separación por destilación fraccionada de oxígeno, nitrógeno y argón.
En 1923, el científico estadounidense Robert H. Goddard fue el primero en desarrollar un motor de cohete con combustible líquido. El motor utiliza gasolina como combustible y oxígeno líquido como oxidante . Goddard vuela con éxito un pequeño cohete de combustible líquido. Él lo hizo llegar a 56 m y 97 km / h el 16 de marzo de 1926 en Auburn (Massachusetts) .
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