Oxygen
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di Ron Kurtus (revised 4 April 2018)
Oxygen is un elemento chimico con il numero atomico di 8. È un gas incolore che è essenziale per la vita come lo conosciamo. Essendo leggermente solubile in acqua, supporta anche la vita a carico dell’acqua. L’ossigeno si combina con molti altri elementi dal processo di ossidazione. È l’elemento più abbondante trovato sulla Terra e costituisce il 21% dell’atmosfera.
Come composto, l’ossigeno è presente nell’acqua, nelle piante e negli animali e in gran parte del materiale solido che costituisce la terra. Migliaia di composti contengono ossigeno, insieme a carbonio, idrogeno e altri elementi. L’ossigeno può essere preparato riscaldando determinati composti di ossigeno, attraverso l’elettrolisi o liquefacendo l’aria.
Le domande che potresti avere includono:
- Quali sono le proprietà dell’ossigeno?
- Dove si trova l’ossigeno in natura?
- Come viene preparato o separato l’ossigeno?
Questa lezione risponderà a queste domande.
Proprietà dell’ossigeno
Il numero atomico dell’ossigeno è 8, il che significa che ha 8 protoni nel suo nucleo. Il suo peso atomico o massa atomica è di circa 16 per l’isotopo più comune di ossigeno (16O) che costituisce il 99,76% dell’ossigeno trovato in natura. Altri isotopi stabili dell’ossigeno sono 17O e 18O.
(Vedi Isotopi per ulteriori informazioni su questo argomento.)
L’ossigeno è un gas incolore, inodore e insapore che è leggermente più pesante dell’aria. È essenziale per sostenere la vita di tutti gli esseri viventi.
Il gas ossigeno è sempre visto come una molecola di O2. L’atomo di ossigeno non è quasi mai visto da solo. In alcuni casi, tre atomi di ossigeno si combinano forma ozono
(O3). L’ozono è importante nell’atmosfera superiore per evitare che i raggi ultravioletti duri danneggino gli esseri viventi. Vicino alla Terra, l’ozono è considerato irritante per la respirazione e parte dell’inquinamento atmosferico.
È solo leggermente solubile in acqua. Sebbene solo una piccola quantità di ossigeno si dissolva in acqua—circa 4 parti di ossigeno a 100 parti di acqua. Questa quantità di ossigeno nell’acqua è sufficiente per soddisfare i bisogni vitali del vasto numero di esseri viventi che abitano i nostri oceani, laghi e fiumi.
Sebbene l’ossigeno sia un gas a temperature normali, può essere liquefatto dal freddo estremo. A una temperatura di -183° C, l’ossigeno si trasforma in un liquido blu pallido. A -219 ° C l’ossigeno liquido diventa un solido bianco-bluastro.
Quando riscaldato sufficientemente in aria, molti materiali si combinano con l’ossigeno nell’aria e bruciare. Se collocato in ossigeno puro, la combustione e l’ossidazione possono essere piuttosto intensi. Esempi di materiali comuni che si combinano con l’ossigeno includono:
C + O2 → CO2 (anidride carbonica)
S + O2 → SO2 (anidride solforosa)
3Fe + 2O2 → Fe3O4 (ossido di ferro o ruggine)
(Vedi Ossidazione per ulteriori informazioni su questo argomento.)
Presenza di ossigeno in natura
L’ossigeno è il più abbondante di tutti gli elementi presenti in natura. Si verifica sia come gas che come parte di un gran numero di composti.
Il gas ossigeno si trova principalmente nell’atmosfera, che contiene circa il 21% di ossigeno in volume, insieme al 78% di azoto e piccole quantità di altri gas. Un po ‘ di ossigeno si trova anche disciolto in acqua.
Come composto, l’ossigeno è presente nell’acqua, nelle sostanze vegetali e animali e nel materiale solido che costituisce la terra. Migliaia di composti, come amido, cellulosa, zucchero, grassi e proteine contengono ossigeno unito a carbonio, idrogeno e altri elementi.
Enormi quantità di ossigeno sono combinate con elementi che compongono sabbia, calcare e altre rocce e materiali presenti nella terra.
Preparazione dell’ossigeno
La scoperta dell’ossigeno fu fatta nel 1774 da Joseph Priestley quando riscaldò l’ossido rosso di mercurio (ossido mercurico o HgO) per creare una piccola quantità di gas.
2HgO → 2Hg + O2
Nota: O2significa che è un gas
Metodi di laboratorio
Un metodo comune per creare o preparare ossigeno in laboratorio comporta la decomposizione del clorato di potassio (KClO3). Quando il clorato di potassio viene riscaldato, prima si scioglie e poi bolle, rinunciando al suo ossigeno. L’equazione per questa reazione è:
2KClO3 → 2KCL + 3O2
Un altro metodo di laboratorio prevede l’azione dell’acqua sul perossido di sodio (Na2O2) che produce ossigeno e idrossido di sodio (NaOH). Poiché questa reazione può essere violenta, l’acqua viene lasciata gocciolare lentamente da un imbuto su perossido di sodio solido in un pallone. Il metodo di raccolta dell’ossigeno sta facendolo passare attraverso un tubo e facendolo gorgogliare in una bottiglia di raccolta piena d’acqua.
2Na2O2 + H2O → 4NaOH + O2
Metodi commerciali
Un metodo commerciale di preparazione dell’ossigeno comporta l’elettrolisi dell’acqua, che consiste nella rottura del composto idrico per mezzo di una corrente elettrica. Un acido diluito, come l’acido solforico, viene aggiunto all’acqua per renderlo un conduttore di elettricità. La corrente continua viene quindi fatta passare attraverso la soluzione e l’acqua viene decomposta in ossigeno e gas idrogeno.
L’ossigeno si raccoglie in un tubo dell’acqua contenente l’elettrodo positivo ( + ) (anodo) all’idrogeno si raccoglie in un tubo dell’acqua contenente l’elettrodo negativo ( – ) (catodo).
2H2O → H2 + O2
Un altro metodo commerciale prevede la distillazione di aria liquida. Quando l’aria viene applicata ad alta pressione e bassa temperatura, può essere liquefatta. Poiché è consentito riscaldarsi, l’azoto—che ha un punto di ebollizione inferiore all’ossigeno-fuoriesce come gas, lasciando ossigeno quasi puro come liquido. Può quindi essere conservato come liquido o come gas compresso in contenitori metallici.
Sommario
L’ossigeno è un gas incolore che è essenziale per la vita. È leggermente solubile in acqua e supporta anche la vita a carico dell’acqua. L’ossigeno si combina con molti altri elementi dal processo di ossidazione. È l’elemento più abbondante trovato sulla Terra e costituisce il 21% dell’atmosfera. Come composto, l’ossigeno è presente nell’acqua, negli esseri viventi e in gran parte del materiale solido che costituisce la terra. L’ossigeno può essere preparato riscaldando determinati composti di ossigeno, attraverso l’elettrolisi o liquefacendo l’aria.
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