¿Qué es el oxígeno?
El oxígeno es un elemento químico con número atómico 8 y está representado por el símbolo "O". En la tabla periódica de elementos, el oxígeno es un miembro del grupo del oxígeno. También es un elemento no metálico del período 2 altamente reactivo que forma fácilmente compuestos (principalmente óxidos) con casi todos los demás elementos. En condiciones estándar, dos átomos de oxígeno se combinan para formar oxígeno, un gas diatómico incoloro, inodoro e insípido con la fórmula química O2. Si se calcula en masa, el oxígeno ocupa el segundo lugar después del hidrógeno y el helio en el universo. En la corteza terrestre, el oxígeno es el elemento más abundante. El oxígeno no sólo representa el 88% de la masa de agua, sino también el 20,9% del volumen de aire. \x0d\ Todos los compuestos principales que componen los organismos contienen oxígeno, incluidas las proteínas, los carbohidratos y las grasas. Los principales compuestos inorgánicos que forman los caparazones, dientes y huesos de los animales también contienen oxígeno. La fórmula química del oxígeno producido por las cianobacterias, las algas y las plantas mediante la fotosíntesis es O2. El oxígeno es necesario para la respiración celular en casi todos los organismos complejos. El oxígeno es tóxico para los organismos anaeróbicos. Estos organismos alguna vez fueron los organismos dominantes en la Tierra primitiva hasta que el O2 comenzó a acumularse gradualmente en la atmósfera hace 250 millones de años. Otro alótropo del oxígeno es el ozono. La capa de ozono que se forma a gran altura bloquea la radiación ultravioleta del sol. Pero el ozono cerca de la superficie es un tipo de contaminación. Este ozono existe principalmente en el smog fotoquímico. \x0d\ El oxígeno fue descubierto de forma independiente por Joseph Priestley y Carl Wilhelm Scheele. Aunque Karl lo descubrió un año antes que Joseph, muchas personas todavía creen que fue Joseph quien lo descubrió primero porque Joseph publicó el artículo primero. El nombre inglés del oxígeno es "Oxygen". Fue nombrado por Lavoisier. En 1777, los experimentos de Lavoisier utilizando oxígeno derrotaron la entonces popular teoría del flogisto en términos de combustión y corrosión. Industrialmente, el oxígeno se produce fraccionando el aire líquido mientras se elimina el dióxido de carbono y el nitrógeno mediante tamices moleculares. El oxígeno también se puede producir por otros medios, como la electrólisis del agua. Los usos del oxígeno incluyen la fundición de acero, la fabricación de plásticos y textiles, como propulsor de cohetes y oxigenoterapia, y para sustentar la vida en aviones, submarinos, naves espaciales y buceo. \x0d\ Las formas elementales de oxígeno incluyen oxígeno (O2) y ozono (O3). En condiciones estándar, el oxígeno es un gas diatómico incoloro, insípido e inodoro que puede ayudar a la combustión. El oxígeno líquido es de color azul claro y paramagnético. El oxígeno puede combinarse con la hidrogenación para formar agua. El ozono es un gas azul con un olor especial en condiciones estándar. Las formas elementales del oxígeno son el oxígeno (O2) y el ozono (O3). En condiciones estándar, el oxígeno es un gas diatómico incoloro, insípido e inodoro que puede ayudar a la combustión. El oxígeno líquido es de color azul claro y paramagnético. El oxígeno puede combinarse con la hidrogenación para formar agua. El ozono es un gas azul con un olor especial en condiciones estándar. \x0d\ 1. Propiedades físicas \x0d\ En condiciones estándar, la densidad del oxígeno es 1,429 g_L, que es ligeramente mayor que la densidad del aire (1,293 g_L). No es fácilmente soluble en agua. A temperatura ambiente, 1 litro de agua sólo se puede disolver en aproximadamente 30 ml de oxígeno. A una presión de 101 kPa, el oxígeno se convierte en un líquido azul a -183 °C y en un sólido azul claro parecido a un copo de nieve a -218 °C. 2. Propiedades químicas\x0d\ \x0d\ Las propiedades químicas del oxígeno son relativamente activas. A excepción de los gases inertes y los elementos metálicos menos reactivos como el oro, el platino, la plata y el paladio, la mayoría de los elementos pueden reaccionar con el oxígeno. Estas reacciones se denominan reacciones de oxidación y los compuestos producidos por las reacciones se denominan óxidos. En términos generales, las soluciones acuosas de óxidos no metálicos son ácidas, mientras que los óxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos son alcalinos. Además, casi todos los compuestos orgánicos pueden quemarse violentamente en oxígeno para formar dióxido de carbono y agua. La estructura de los átomos de oxígeno\x0d\ (1), el oxígeno reacciona con los metales: \x0d\ Reacción con el potasio: \x0d\ 4K+O2=2K2O, la superficie del potasio se oscurece \x0d\ 2K+O2=K2O2; =KO2 (superóxido de potasio), (Condiciones: ignición o calentamiento, ambas reacciones se realizan al mismo tiempo)\x0d\ Reacción con sodio: \x0d\ 4Na+O2=2Na2O, la superficie del sodio se oscurece\x0d\ 2Na+ O2= Na2O2 (condición: ignición o calentamiento) produce una llama amarilla, emite una gran cantidad de calor y produce un polvo amarillo claro. \x0d\ Reacción con magnesio; 2Mg+O2=2MgO (condición: ignición), arde violentamente, emite luz deslumbrante, libera mucho calor y genera un sólido blanco.
\x0d\ Reacción con aluminio; 4Al+3O2=2Al2O3 (condición: ignición), emite luz brillante, libera calor y genera un sólido blanco. \x0d\ Reacción con hierro; \x0d\ 4Fe+3O2+2xH2O=2Fe2O3·xH2O, (formación de óxido) \x0d\ 3Fe+2O2=Fe3O4 (condición: ignición), el alambre de hierro al rojo vivo arde violentamente, se producen chispas Emitido, y Mucho calor, produciendo un sólido negro. \x0d\ Reacción con zinc: 2Zn+O2=2ZnO (condición: ignición), \x0d\ Reacción con cobre; 2Cu+O2=2CuO (condición: calentamiento), después del calentamiento, se genera una capa de sustancia negra en la superficie de el alambre de cobre rojo brillante. \x0d\ (2) Reacción del oxígeno con no metales: \x0d\ Reacción con hidrógeno: 2H2+O2=2H2O (condición: ignición), produciendo una llama azul claro, liberando mucho calor y produciendo agua. Reacción con el carbono: CO2 (dióxido de carbono) (carbono + oxígeno → dióxido de carbono) C + O2 = CO2 (condición: ignición), arde violentamente, emite luz blanca, libera calor y genera gas que enturbia el agua de cal. \x0d\ Cuando el oxígeno es incompleto, se produce monóxido de carbono: 2C+O2=2CO (condición: ignición). \x0d\ Reacción con azufre: S+O2=SO2 (condición: ignición), se produce una llama azul violeta brillante, libera calor y genera un gas con un olor acre. Este gas también puede enturbiar el agua de cal clara y puede. Enturbia el agua de cal. La solución ácida de permanganato de potasio o la solución magenta decoloran. \x0d\ Reacción con fósforo rojo: 4P+5O2=2P2O5 (condición: ignición), arde violentamente, emite calor y genera humo blanco. (P4O10 es la fórmula molecular del pentóxido de fósforo, también puedes escribir P2O5 aquí)\x0d\ Reacción con fósforo blanco: P4+5O2=2P2O5, el fósforo blanco se enciende espontáneamente en el aire, emite calor y genera humo blanco. \x0d\ Reacción con nitrógeno: N2+O2=2NO (condición: descarga) \x0d\ Reacción con oxígeno: 3O2=2O3 (condición: descarga) \x0d\ (3) El oxígeno reacciona con alguna materia orgánica, como metano, acetileno , alcohol, parafina, etc. pueden quemarse en oxígeno para producir agua y dióxido de carbono. \x0d\ La combustión de hidrocarburos gaseosos generalmente emite una llama azul brillante, libera una gran cantidad de calor y produce agua y gases que pueden enturbiar el agua de cal clara.
\x0d\ Metano: CH4+2O2=CO2+2H2O (Condición: ignición) \x0d\ Etileno: C2H4+3O2=2CO2+2H2O (Condición: ignición) \x0d\ Acetileno: 2C2H2+5O2=4CO2+2H2O (Condición: ignición ) \x0d\ Benceno: 2C6H6+ 15O2=12CO2+6H2O (Condición: encendido)\x0d\ Metanol: 2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O (Condición: encendido)\x0d\ Etanol: CH3CH2OH+3O2=2CO2+3H2O (Condición: encendido) )\x0d\ Carbono, hidrógeno y oxígeno La fórmula general para la combustión de compuestos con oxígeno: 4CxHyOz+(4x+y-2z)O2=4xCO2+2yH2O (Condición: ignición) (¡Preste atención a la simplificación después de completar la fórmula general! La lo mismo a continuación) \x0d\ La fórmula general para la combustión de hidrocarburos: 4CxHy+ (4x+y)O2=4xCO2+2yH2O (Condiciones: ignición)\x0d\ El etanol se oxida con oxígeno: 2CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O (Condiciones: Cu, calentamiento)\x0d\ Esta reacción contiene dos pasos: (1) 2Cu+O2=2CuO (calentamiento) (2)CH3CH2OH+CuO=CH3CHO+Cu+H2O (calentamiento)\x0d\ Reacción de cloroformo y oxígeno: 2CHCl3+ O2=2COCl2(fosgeno)+2HCl\x0d\ (4), Reacción del oxígeno con otros compuestos: \x0d\ Combustión de sulfuro de hidrógeno: (completa) 2H2S+3O2=2H2O+2SO2 (incompleta) 2H2S+O2=2H2O+; 2S (condición: ignición) \x0d\ Pirita calcinada: 4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 (condición: alta temperatura)\x0d\ Oxidación catalítica de dióxido de azufre: 2SO2+O2=2SO3 (condición: V2O5, calentamiento)\x0d\ Formación de lluvia de ácido sulfúrico en el aire: 2SO2+O2+2H2O=2H2SO4\ x0d\ Combustión de amoníaco en oxígeno puro: 4NH3+3O2 (puro) = 2N2+6H2O (Condición: ignición)\x0d\ Oxidación catalítica de amoníaco: 4NH3+ 5O2=4NO+6H2O (Condición: Pt, calentamiento)\ x0d\ La reacción entre el óxido nítrico y el oxígeno: 2NO+O2=2NO2