Ossigeno: proprietà chimiche dell'elemento

12/04/2019

Uno degli elementi più importanti del nostro pianeta è l'ossigeno. Le proprietà chimiche di questa sostanza consentono di partecipare a processi biologici e l'aumento dell'attività rende l'ossigeno un partecipante significativo in tutte le reazioni chimiche conosciute. Nello stato libero, questa sostanza è presente nell'atmosfera. Nello stato legato, l'ossigeno è incluso nella composizione di minerali, rocce, sostanze complesse che costituiscono vari organismi viventi. La quantità totale di ossigeno sulla Terra è stimata al 47% della massa totale del nostro pianeta.

Designazione dell'ossigeno

Nel sistema periodico, l'ossigeno occupa l'ottava cella di questo tavolo. Il suo nome internazionale è oxigenium. Nelle registrazioni chimiche, è indicato dalla lettera latina "O". Nell'ambiente naturale, l'ossigeno atomico non si verifica, le sue particelle si combinano per formare una coppia di molecole di gas, il cui peso molecolare è di 32 g / mol.

Aria e ossigeno

L'aria è una miscela di diversi gas comuni sulla Terra. Il più nella massa d'aria di azoto - 78,2% in volume e 75,5% in peso. L'ossigeno occupa solo il secondo posto in termini di volume - 20,9% e in peso - 23,2%. Il terzo posto è assegnato ai gas nobili. Le impurità rimanenti - biossido di carbonio, vapore acqueo, polvere e così via - occupano solo una frazione della percentuale della massa d'aria totale. proprietà chimiche dell'ossigeno

L'intera massa di ossigeno naturale è una miscela di tre isotopi - 16 O, 17 O, 18 O. La percentuale di questi isotopi nella massa totale di ossigeno è del 99,76%, 0,04% e 0,2%, rispettivamente.

Proprietà fisiche e chimiche dell'ossigeno

Un litro d'aria pesa 1.293 g in condizioni normali Quando la temperatura scende a -140 ° C, l'aria diventa un liquido trasparente incolore. Nonostante il basso punto di ebollizione, l'aria può essere mantenuta allo stato liquido anche a temperatura ambiente. Per fare questo, il liquido deve essere collocato nel cosiddetto Nave Dewar L'immersione nell'ossigeno liquido cambia fondamentalmente le proprietà abituali degli oggetti. proprietà chimiche dell'ossigenoAlcol etilico e molti gas diventano oggetti duri, il mercurio acquisisce durezza e malleabilità, e una palla di gomma perde la sua elasticità e si sgretola al minimo impatto.

L'ossigeno è solubile in acqua, anche se in piccole quantità - l'acqua di mare contiene il 3-5% di ossigeno. Ma anche una quantità così piccola di questo gas ha segnato l'inizio dell'esistenza di pesci, molluschi e vari organismi marini che ricevono ossigeno dall'acqua per sostenere i propri processi di supporto vitale.

La struttura dell'atomo di ossigeno

Le proprietà descritte dell'ossigeno sono principalmente dovute alla struttura interna di questo elemento. proprietà fisiche e chimiche dell'ossigeno

L'ossigeno appartiene al sottogruppo principale del sesto gruppo di elementi del sistema periodico. Ci sono sei elettroni nella nuvola di elettroni esterni dell'elemento, quattro dei quali occupano orbitali p, e i rimanenti due si trovano sugli orbitali s. Questa struttura interna causa ingenti costi energetici, finalizzati a rompere i legami elettronici: è più facile per l'atomo di ossigeno prendere in prestito due elettroni mancanti all'orbitale esterno piuttosto che rinunciare ai suoi sei. Pertanto, la covalenza di ossigeno nella maggior parte dei casi è pari a due. Grazie a due elettroni liberi, l'ossigeno forma facilmente molecole biatomiche, che sono caratterizzate da un'elevata forza di adesione. Solo con un'energia applicata superiore a 498 J / mol le molecole si disintegrano e si forma l'ossigeno atomico. Le proprietà chimiche di questo elemento consentono di reagire con tutte le sostanze conosciute, ad esclusione di elio, neon e argon. La velocità di interazione dipende dalla temperatura di reazione e dalla natura della sostanza. proprietà chimiche dell'ossigeno con non metalli

Proprietà chimiche dell'ossigeno

Con varie sostanze, l'ossigeno entra nella reazione di formazione degli ossidi e queste reazioni sono caratteristiche dei metalli e dei non metalli. Composti di ossigeno con metalli sono chiamati ossidi di base - l'ossido di magnesio e l'ossido di calcio sono un classico esempio. L'interazione degli ossidi metallici con l'acqua porta alla formazione di idrossidi, confermando le proprietà chimiche attive dell'ossigeno. Con i non metalli, questa sostanza forma ossidi acidi - per esempio, triossido di zolfo SO 3. Quando questo elemento interagisce con l'acqua, si scopre acido solforico.

Attività chimica

Con la stragrande maggioranza degli elementi, l'ossigeno interagisce direttamente. Le eccezioni sono oro, alogeni e platino. L'interazione di ossigeno con alcune sostanze è significativamente accelerata in presenza di catalizzatori. Ad esempio, una miscela di idrogeno e ossigeno in presenza di platino reagisce anche a temperatura ambiente. Con un'esplosione assordante, la miscela diventa acqua normale, di cui l'ossigeno è una parte importante. Le proprietà chimiche e l'alta attività dell'elemento spiegano il rilascio di una grande quantità di luce e calore, quindi le reazioni chimiche con l'ossigeno sono spesso chiamate bruciore. proprietà fisico-chimiche dell'ossigeno

La combustione in ossigeno puro avviene molto più intensamente che nell'aria, anche se la quantità di calore rilasciata durante la reazione sarà approssimativamente la stessa, ma a causa dell'assenza di azoto, il processo procede molto più velocemente e la temperatura della combustione aumenta.

Produzione di ossigeno

Nel 1774, lo scienziato inglese D. Priestly ha rilasciato un gas sconosciuto da una reazione di decomposizione dell'ossido di mercurio. Ma lo scienziato non ha associato il gas rilasciato con una sostanza già nota che entra in esso composizione aerea. Solo pochi anni dopo, il grande Lavoisier studiò le proprietà fisico-chimiche dell'ossigeno ottenuto in questa reazione e dimostrò la sua identità con il gas che compone l'aria. Nel mondo moderno, l'ossigeno è ottenuto dall'aria. Nei laboratori uso l'ossigeno industriale, che viene fornito da cilindri sotto una pressione di circa 15 MPa. L'ossigeno puro può anche essere ottenuto in condizioni di laboratorio, il metodo standard per la sua produzione è la decomposizione termica del permanganato di potassio, che procede secondo la formula:

proprietà chimiche dell'ossigeno

Produzione di ozono

Se l'elettricità passa attraverso l'ossigeno o l'aria, nell'atmosfera apparirà un odore caratteristico che preannuncia l'apparizione di una nuova sostanza: l'ozono. L'ozono può anche essere ottenuto da ossigeno chimicamente puro. La formazione di questa sostanza può essere espressa dalla formula:

3O 2 = 2O 3

Questa reazione non può procedere in modo indipendente: per il suo completamento positivo è necessaria energia esterna. Ma la conversione inversa dell'ozono in ossigeno avviene spontaneamente. Le proprietà chimiche dell'ossigeno e dell'ozono sono molto diverse. L'ozono si differenzia dall'ossigeno per densità, punto di fusione e punto di ebollizione. In condizioni normali, questo gas è blu e ha un odore caratteristico. L'ozono ha una maggiore conduttività elettrica ed è più solubile in acqua dell'ossigeno. Le proprietà chimiche dell'ozono sono spiegate dal processo del suo decadimento - durante la decomposizione della molecola di questa sostanza, si forma una molecola di ossigeno biatomica più un atomo libero di questo elemento, che reagisce in modo aggressivo con altre sostanze. Ad esempio, la reazione nota dell'interazione di ozono e ossigeno: 6Ag + O 3 = 3Ag 2 O

Ma l'ossigeno normale non si combina con l'argento, anche a temperature elevate. proprietà chimiche dell'ossigeno e dell'ozono

In natura, il decadimento attivo dell'ozono è irto della formazione dei cosiddetti buchi di ozono che mettono in pericolo i processi vitali sul nostro pianeta.