|
|
|
|
|
Símbol: H |
Nombre atòmic: 8 |
|
|
Oxigen |
Oxígeno |
Oxygen |
Oxygène |
Grup: 16 |
Període: 2 |
|
|
Família: grup de
l’oxigen |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p4 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: C. W. Scheele i
Joseph Priestley |
Nacionalitat: Suècia i Gran
Bretanya |
Any: 1774 |
|||
|
Origen del nom: Grec: oxys (àcid)
i genes (formador) |
Una mica
d’història: A la Terra, l’oxigen és més
abundant que qualsevol altre element, però no fou reconegut com a tal
fins a finals del segle XVIII. Sembla ser que el químic danès Borch
va obtenir oxigen fortuïtament en 1678, però no va poder
recollir-lo i el seu descobriment s’atribueix a C. W. Scheele a
Suècia i J. Priestley a Gran Bretanya independentment entre 1771 i
1774. El primer el va preparar a partir
de diòxid de manganès mentre que el segon ho fa ver escalfant
amb una lent molt potent, l’òxid de mercuri que havia dipositat
prèviament damunt del mercuri d’un tub baromètric. Lavoisier, en els seus estudis
sobre la combustió, va perfeccionar aquest últim experiment,
determinant les propietats més importants, va posar de manifest la
presència d’oxigen en l’aire i en l’aigua i va donar
al gas el nom d’oxigen (formador d’àcids) per creure que
tots els àcids contenien aquest element. En 1877 Cailletet i Pictet el van
liquar per primera vegada. |
||||
|
Estat natural: És l'element
més abundant de l'escorça terrestre (un 46,7% del pes de
l’escorça sòlida terrestre), i dels oceans (entorn del
87% com a component de l'aigua) i el segon en l'atmosfera (prop del 21% en
volum i el 23,15% en pes). Els òxids de metalls, silicats (SiO44-)
i carbonats (CO32-) es troben amb
freqüència en les roques del sòl. En l'atmosfera es troba
com a oxigen molecular, O2, diòxid de carboni i en menor
proporció com a monòxid de carboni (CO), ozó (O3),
diòxid de nitrogen (NO2), monòxid de nitrogen (NO),
diòxid de sofre (SO2), etc. En els planetes exteriors (més allunyats del
Sol) i en cometes es troba aigua congelada i altres compostos d'oxigen, per
exemple, a Mart hi ha diòxid de carboni congelat; l’atmosfera de
Mart conté aproximadament un 0,15% d’oxigen. L'espectre d'aquest
element també s'aprecia sovint en les estrelles, està implicat
en el cicle carbó-nitrogen, un dels processos responsables de la
producció d’energia estel·lar. L’oxigen és el tercer element més
abundant trobat al Sol. |
Estructura cristal·lina: Sistema cúbic |
a
= b = c tots els angles rectes |
|||
|
Abundància
a l’ésser humà: 61·107 ppb parts per
bilió) en pes. |
Abundància a la Terra: És l'element
més abundant de l'escorça terrestre (un 46,7% del pes de
l’escorça sòlida terrestre), i dels oceans (entorn del
87% com a component de l'aigua) i el segon en l'atmosfera (prop del 21% en
volum i el 23,15% en pes). |
Abundància
al Sistema Solar: 1·107 ppb (parts per
bilió) en pes. |
|||
|
Propietats |
|||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
|||
|
15,9994 |
2000 |
-- |
14 |
||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
|||
|
gas |
54,7 |
90,2 |
|
||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
|||
|
0,65 |
1,45(O-2) 0,09 (O+6) |
0,73 |
|
||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a
energia ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
||
|
141 |
1313,9 |
3388,2 |
5300,3 |
-2, -1, +1, +2 |
|||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
||
|
0,00 |
3,44 |
0,8 |
|
||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
||
|
249 |
0,4 |
3,41 |
911,24 |
0,03 |
|||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: L'oxigen
pot ser tòxic a elevades pressions parcials, provocant convulsions,
canvis pulmonars i efectes teratògens. Alguns compostos com l'ozó, el peròxid
d'hidrogen, superòxid i radicals hidroxil són molt
tòxics. El cos humà ha desenvolupat mecanismes de
protecció contra aquestes espècies tòxiques. Per exemple
la glutació actua com a antioxidant, igual que la bilirubina (un producte
derivat del metabolisme de la hemoglobina). Poc oxigen provoca asfixia. Les atmosferes riques en oxigen en presència de
materials combustibles són susceptibles de provocar incendis que es
propaguen amb gran rapidesa així com explosions. El mateix succeeix si
les fonts d'oxigen són clorats, perclorats, dicromats, etc.; aquests
compostos amb alt poder oxidant, poden a més provocar cremades
químiques. |
||||
|
+ 1,23 H2O/1/2 O2 (solució
àcida) |
No metall |
||||||
|
Característiques: |
|
||||||
|
El gas oxigen, O2,
és incolor, inodor i insípid. És lleugerament més
dens que l’aire, i és poc soluble en aigua (48,9 cm3/l
en c.n.) per això es pot recollir sobre ella. L’oxigen gasos pot
condensar-se en un líquid blau pàl·lid que és
fortament magnètic. L’oxigen sòlid, també blau
pàl·lid, s’obté per compressió del
líquid. Es coneixen tres formes
estructurals de l’oxigen: l’oxigen ordinari, amb dos àtoms
per molècula, O2, l’ozó, amb tres àtoms
per molècula, O3, i una forma no magnètica de color
blau pàl·lid, O4, que conté quatre
àtoms per molècula i que es trenca fàcilment en
presència d’oxigen ordinari. L’ozó és de
color blau pàl·lid i té un olor irritant. Es forma per
descàrregues elèctriques o llum ultraviolada que actua sobre el
O2. És un component important de l’atmosfera, vital
per impedir que els raigs ultraviolats nocius del Sol arribin a la
superfície de la Terra. Els aerosols en l’atmosfera tenen un
efecte perjudicial sobre la capa d’ozó; forats grans en la capa
d’ozó s’estan formant sobre les regions polars i augmenten
de mida anualment. L’ozó és poc
soluble en aigua i es dissol en tetraclorur de carboni més
fàcilment. A temperatura ambient és relativament inestable i es
descompon segons la reacció:
O3 à O2 + O
que explica que el seu poder oxidant sigui encara més alt que
el de l’oxigen. L’oxigen és molt
reactiu i es coneixen òxids de la majoria d’elements. És
essencial per a la respiració de totes les plantes i animals i per a
la majoria dels tipus de combustió. Es coneixen tres isòtops
estables de l’oxigen, el 16O és el més
abundant, compren el 99,76% de l’oxigen ordinari i es va usar com a
patró en la determinació de pesos atòmics fins el
decenni de 1960. Al voltant de 2/3 del cos
humà i 9/10 de l’aigua és oxigen. |
|||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància |
Altres |
|
Oxigen
- 14 |
8 |
6 |
14O |
70,6
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Oxigen
- 15 |
8 |
7 |
15O |
122,2 segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Oxigen
- 16 |
8 |
8 |
16O |
Estable |
99,757 |
|
|
Oxigen
- 17 |
8 |
9 |
17O |
Estable |
0,038 |
|
|
Oxigen
- 18 |
8 |
10 |
18O |
Estable |
0,205 |
|
|
Oxigen
- 19 |
8 |
11 |
19O |
26,9
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Oxigen
- 20 |
8 |
12 |
20O |
13,5
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Oxigen
- 21 |
8 |
13 |
21O |
3,4
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Oxigen
- 22 |
8 |
14 |
22O |
2,2
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
A temperatura ambient no és
massa actiu, però a temperatures elevades es combina amb la major part
dels elements per formar òxids, inclòs alguns dels gasos
nobles, en especial si es tracta d'oxígen pur i en presència de
catalitzadors. L’oxigen és el segon
element més electronegatiu, després del fluor, i aquesta avidesa
per a capturar electrons explica que es combini amb la majoria dels elements. Tret del nitrogen, els
halògens, l’or, l’iridi i el platí, tots els
elements poden cremar en oxigen. De la mateixa manera, els compostos que
continguin elements que es combinen fàcilment amb l’oxigen,
cremen en el sí d’aquest. L’oxigen no reacciona ni amb
ell mateix ni amb el nitrogen sota condicions normals, no obstant
l’efecte de la llum ultraviolada sobre l’oxigen gas és
formar el gas blau ozó, O3. Una altre forma d’obtenir
ozó és passant una descàrrega elèctrica a
través d’oxigen gas, el que ocasiona una solució que
conté ozó fins un 10%. Irradiació a pressió
baixa (10-20 mmHg) d’una mescla de gasos oxigen, O2, i
fluor, F2, a baixa temperatura (77-90ºK), permet obtenir el difluorur
d’oxigen gas, F2O2: O2 (g) + F2
(g) à F2O2 (g) |
|
Amb aire |
No reacciona |
|
Amb H2O |
No reacciona |
|
Amb HCL 6M |
No reacciona |
|
Amb HNO3 15M |
No reacciona |
|
Amb | |