Taula

Generalitats

Propietats

Isòtops

Reactivitat

Obtenció, Usos i Toxicitat

 

Català

Español

English

Français

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