Oxigen

De Viquipèdia

nitrogen - oxigen - fluor   O S       Taula complerta
General
Nom, Símbol, Número	oxigen, O, 8
Sèrie química	no metall
Grup, Període, Bloc	16 (VIA), 2 , p
Densitat, Duresa Mohs	1,429 kg/m3 (273K), ND
Aparença	incolor
Propietats atòmiques
Pes atòmic	15,9994 uma
Radi atòmic (calc.)	60 (48) pm
Radi covalent	73 pm
Radi de Van der Waals	152 pm
Configuració electrònica	[He]2s22p4
e-'s per nivell energètic	2, 6
Estat d'oxidació (Òxid)	-2, -1 (neutral)
Estructura cristal·lina	cúbica
Propietats físiques
Estat de la matèria	gas (paramagnètic)
Punt de fusió	50,35 K (-368,77 °F)
Punt d'ebullició	90,18K (-297,08 °F)
Volum molar	17,36 ×10-3 m3/mol
Entalpia de vaporització	3,4099 kJ/mol
Entalpia de fusió	0.22259 kJ/mol
Pressió de vapor	__ Pa a __ K
Velocitat del so	317,5 m/s a 293 K
Informació diversa
Electronegativitat	3,44 (Escala de Pauling)
Capacitat calorífica específica	920 J/(kg*K)
Conductivitat elèctrica	ND
Conductivitat tèrmica	0,02674 W/(m*K)
1r Potencial d'ionització	1313,9 kJ/mol
2n Potencial d'ionització	3388,3 kJ/mol
3r Potencial d'ionització	5300,5 kJ/mol
4t Potencial d'ionització	7469,2 kJ/mol
Isòtops més estables
iso AN Període de semidesintegració CD ED MeV PD 16O 99,762% L'oxigen és l'estable amb 8 neutrons 17O 0,038% L'oxigen és estable amb 9 neutrons 18O 0,2% L'oxigen és estable amb 10 neutrons
Valors en el SI d'unitats i en CNPT (0º C i 1 atm), excepte quan s'indica el contrari.

L'oxigen, dels ètims grecs ὀξύς (oxys) ("àcid", del gust dels àcids) i -γενής (-genēs) ("productor", literalment "engendrador"), és l'element químic de nombre 8 i representat pel símbol O. És un membre del grup dels calcògens a la taula periòdica, i és un element del període 2 no metàl·lic molt reactiu que forma compostos (particularment òxids) fàcilment amb gairebé tots els altres elements. En condicions normals de pressió i temperatura, dos àtoms de l'element s'enllacen per formar dioxigen, un gas diatòmic inodor i insípid de fórmula química O₂. L'oxigen és el tercer element més abundant de l'univers en massa, després de l'hidrogen i l'heli,^[1] i l'element més abundant en massa de l'escorça terrestre.^[2] El gas oxigen diatòmic constitueix el 20,9% del volum de l'atmosfera de la Terra.^[3]

Totes les classes principals de molècules estructurals dels éssers vius, com ara les proteïnes, els glúcids i els lípids, contenen oxigen, igual que els principals compostos inorgànics que es troben a les closques, dents i ossos dels animals. L'oxigen en forma O₂ és produït a partir de l'aigua pels cianobacteris, algues i plantes durant la fotosíntesi, i és utilitzat en la respiració cel·lular de totes les formes de vida complexes. L'oxigen és tòxic pels organismes anaerobis obligats, que foren la forma dominant de vida primitiva a la Terra fins que l'O₂ començà a acumular-se a l'atmosfera fa uns 2.500 milions d'anys.^[4] Una altra forma (al·lòtrop) de l'oxigen, l'ozó (O₃), ajuda a protegir la biosfera de la radiació ultraviolada amb la capa d'ozó, situada a gran altitud, però és un agent contaminant a prop de la superfície, on és un producte secundari del boirum.

L'oxigen fou descobert independentment per Carl Wilhelm Scheele a Uppsala el 1773 o abans, i Joseph Priestley a Anglaterra el 1774, però sovint es dóna prioritat a Priestley, car la seva publicació fou impresa en primer lloc. El nom "oxigen" fou encunyat el 1777 per Antoine Lavoisier,^[5] els experiments del qual amb l'oxigen contribuïren a desacreditar l'aleshores popular teoria del flogist de la combustió i la corrosió. L'oxigen és produït industrialment per destilació fraccionada d'aire liqüificat, l'ús de zeolites per eliminar el diòxid de carboni i el nitrogen de l'aire, l'electròlisi de l'aigua i altres mitjans. Els usos de l'oxigen inclouen la producció d'acer, plàstics i tèxtils; com a combustible de coets; en l'oxigenoteràpia, i com a part de l'equip de manteniment de vida en aeronaus, submarins, viatges espacials i submarinisme.

Taula de continguts 1 Característiques 1.1 Estructura 2 Descobriment 3 Aplicacions 4 Història 5 Abundància i obtenció 6 Compostos 7 Rol biològic 8 Isòtops 9 Precaucions 10 Vegeu també 11 Referències 12 Bibliografia 13 Enllaços externs

[edita] Característiques

[edita] Estructura

En condicions normals de pressió i temperatura, l'oxigen és un gas incolor i inodor de fórmula molecular O₂, en què els dos àtoms d'oxigen estan enllaçats químicament l'un amb l'altre amb una configuració electrònica en estat triplet. Aquest enllaç té un ordre d'enllaç de dos, i sovint se'n simplifica la descripció com a enllaç doble^[6] o com una combinació d'un enllaç bielectrònic i dos enllaços trielectrònics.^[7]

L'oxigen triplet és l'estat fonamental de la molècula O₂.^[8] La configuració electrònica de la molècula presenta dos electrons no aparellats que ocupen dos orbitals moleculars orbitals degenerats.^[9] Aquests orbitals són considerats com a d'antienllaç (debilitant l'ordre d'enllaç de tres a dos), de manera que l'enllaç diatòmic de l'oxigen és més feble que l'enllaç triple diatòmic del nitrogen, en què tots els orbitals moleculars d'enllaç estan ocupats, però alguns orbitals d'antienllaç no ho estan.^[8]

En la forma triplet normal, les molècules O₂ són paramagnètiques (formen un imant en presència d'un camp magnètic) degut al moment magnètic d'espín dels electrons no aparellats de la molècula, i l'energia d'intercanvi entre molècules veïnes d'O₂.^[10] L'oxigen líquid és atret pels imants fins a tal punt que, en experiments de laboratori, es pot sostenir un pont d'oxigen líquid pel seu propi pes entre els pols d'un imant potent.^[11][12]

[edita] Descobriment

Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) farmacèutic i químic suec (tot i que d'origen alemany), descriu el descobriment de l'oxigen, produït durant els seus treballs entre 1772 i 1773, en el seu llibre "Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer" (Tractat químic de l'aire i del foc) publicat en 1777.

Tradicionalment aquest descobriment ha estat atribuït al químic angloamericà Joseph Priestley (1733-1804), qui el descobrí de manera independent en 1772, tot i que el primer que publicà un treball sobre aquest gas i li donà nom fou el químic francès Lavoisier (1743-1749) en 1777. Utilitzà per a això dues arrels gregues: ὀξύς (oxýs) (àcid, literalment "punxant", pel sabor dels àcids) i -γενής (-genēs) ("generador, que engendra"), perquè va creure que l'oxigen era un constituent indispensable dels àcids.

En calentar monòxid de mercuri, Priestley va obtenir dos vapors: un es condensà en gotes, el mercuri, però, què era l'altre? Priestley ajuntà aquest gas en un recipient i féu alguns assaigs: si introduïa una brasa de fusta, cremava; si hi apropava ratolins vius, aquests es tornaven molt actius. En vista del qual, Priestley inhalà una mica d'aquest gas i notà que se sentia molt "lleuger i còmode". A aquest gas l'anomenà aire desflogistitzat, avui sabem que era oxigen. Tanmateix, Priestley fou la primera persona que emprà una màscara d'oxigen.

[edita] Aplicacions

La principal utilització de l'oxigen és com oxidant ja que té una elevada electronegativitat, només superada pel fluor, així, per exemple, s'usa oxigen líquid en els motors de propulsió dels coets, mentre que en els processos industrials i en el transport l'oxigen per a la combustió es pren directament de l'aire. Altres aplicacions industrials són la soldadura i la fabricació d'acer i metanol.

La medicina també fa ús de l'oxigen subministrant-lo com a suplement a pacients amb dificultats respiratòries; i s'empren botelles d'oxigen en diverses pràctiques esportives com el submarinisme o laborals, en el cas d'accedir a llocs tancats, o escassament ventilats, amb atmosferes contaminades (neteja interior de dipòsits, treball en sales de pintura, etc.)

L'oxigen provoca una resposta d'eufòria als què l'inhalen, pel que històricament ha estat usat com a divertiment, pràctica que persisteix avui en dia. En el segle XIX també es va utilitzar, mesclat amb òxid nitrós com analgèsic.

[edita] Història

L'oxigen, del grec ὀξύς, àcid, i -gen, de l'arrel γεν, generar, , nom donat per Antoine L. Lavoisier al 1774 que a la fi s'ha demostrat inexacte en la mesura en què hi ha nombrosos àcids que no contenen oxigen, va ser descobert pel farmacèutic suec Karl Wilhelm Scheele al 1771, però el seu treball no va obtenir reconeixement immediat i en ocasions s'atribueix a Joseph Priestley qui el va descobrir independentment l'1 d'agost de 1774.

[edita] Abundància i obtenció

És l'element més abundant de l'escorça terrestre (un 46,7% estimat), i dels oceàns (entorn del 87% com a component de l'aigua) i el segon en l'atmosfera (20.947% en volum).

Els òxids de metalls, silicats (SiO₄^4-) i carbonats (CO₃^2-) 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'espectre d'aquest element també s'aprecia sovint en les estrelles.

[edita] Compostos

La seva alta electronegativitat el fa reaccionar amb gairebé qualsevol element químic exceptuant els pocs gasos nobles. El compost més notable de l'oxigen és l'aigua (H₂O); altres compostos ben coneguts són el diòxid de carboni, els alcohols (R-OH), aldehids, (R-CHO), i àcids carboxílics (R-COOH).

Els radicals clorat (ClO₃^-), perclorat (ClO₄^-), cromat (CrO₄^2-), dicromat (Cr₂O₇^2-), permanganat (MnO₄^-) i nitrat (NO₃^-) són forts agents oxidants. Els epòxids són èters en els que l'àtom d'oxigen forma part d'un anell de tres àtoms.

L'Ozó (O₃) es forma mitjançant descàrregues elèctriques en presència d'oxigen molecular (durant les tempestes elèctriques per exemple), i s'acumula a l'atmosfera a la capa d'ozó. S'ha trobat a l'oxigen líquid, en petites quantitats, una doble molècula d'oxigen (O₂)₂.

[edita] Rol biològic

L'oxigen respirat pels organismes aerobis, alliberat per les plantes mitjançant la fotosíntesi, participa en la conversió de nutrients en energia (ATP). La seva disminució provoca hipoxèmia i la falta total d'ell anòxia podent provocar la mort de l'organisme.

[edita] Isòtops

L'oxigen té tres isòtops estables i deu de radioactius. Tots els radioisòtops tenen una vida mitja de menys de tres minuts.

[edita] Precaucions

L'oxigen pot ser tòxic a elevades pressions parcials.

Alguns compostos com l'ozó, el peròxid d'hidrogen i radicals hidroxil són molt tòxics. El cos humà ha desenvolupat mecanismes de protecció contra aquestes espècies tòxiques. Per exemple el glutatió actua com a antioxidant, igual que la bilirubina (un producte derivat del metabolisme de la hemoglobina).

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.

Els derivats oxigenats, són propensos a generar radicals lliures, especialment durant els processos metabòlics. Aquests radicals són altament reactius, i són capaços de danyar les cèl·lules i el seu ADN, i per tant són relacionats amb el càncer i l'envelliment.

[edita] Vegeu també

• Anòxia
• Cicle de l'oxigen

[edita] Referències

[edita] Bibliografia

• Agostini, D.; H. Iida, and A. Takahashi. «Positron emission tomography with oxygen-15 of stunned myocardium caused by coronary artery vasospasm after recovery». British Heart Journal, vol. 73, 1, pàg. 69–72 [Consulta: 16-12-2007].
• Berner, Robert A.. «Atmospheric oxygen over Phanerozoic time». Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, vol. 96, 20 (1999-09-18), pàg. 10955–57 [Consulta: 16-12-2007].
• Britannica contributors. «John Mayow», Encyclopaedia Britannica, 11th, 1911 [Consulta: 16-12-2007]. 
• Brown, Theodore L.; LeMay, Burslen. Chemistry: The Central Science. Prentice Hall/Pearson Education, 2003, 958. ISBN 0130484504. 
• Cacace, Fulvio; Giulia de Petris, i Anna Troiani. «Experimental Detection of Tetraoxygen». Angewandte Chemie International Edition, vol. 40, 21, pàg. 4062–65.
• Campbell, Neil A.; Reece, Jane B.. Biology, 7th Edition. San Francisco: Pearson - Benjamin Cummings, 2005, 522–23. ISBN 0-8053-7171-0. 
• Chiles, James R.. Inviting Disaster: Lessons from the edge of Technology: An inside look at catastrophes and why they happen. Nova York: HarperCollins Publishers Inc., 2001. ISBN 0-06-662082-1. 
• Cook, Gerhard A.; Lauer, Carol M.. «Oxygen», Clifford A. Hampel: The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation, 1968, 499–512. LCCN 68-29938. 
• Crabtree, R.. The Organometallic Chemistry of the Transition Metals, 3ª. John Wiley & Sons, 2001, 152. ISBN 978-0471184232. 
• Daintith, John. Biographical Encyclopedia of Scientists. CRC Press, 1994. ISBN 0750302879. 
• Desgreniers, S; Vohra, Y. K. & Ruoff, A. L.. «Optical response of very high density solid oxygen to 132 GPa». J. Phys. Chem., vol. 94, pàg. 1117–22.
• Dole, Malcolm. «The Natural History of Oxygen» (PDF). The Journal of General Physiology, vol. 49, pàg. 5–27 [Consulta: 16-12-2007].
• Donald, Kenneth. Oxygen and the Diver. Anglaterra: SPA in conjunction with K. Donald, 1992. ISBN 1854211765. 
• Emsley, John. «Oxygen», Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, Anglaterra, RU: Oxford University Press, 2001, 297–304. ISBN 0198503407. 
• Evans, David Hudson; Claiborne, James B.. The Physiology of Fishes. CRC Press, 2006, 88. ISBN 0849320224. 
• Fenical, William. «Marine Plants: A Unique and Unexplored Resource», Plants: the potentials for extracting protein, medicines, and other useful chemicals (workshop proceedings). DIANE Publishing, Setembre 1983, 147. ISBN 1428923977. 
• Freeman, Scott. Biological Science, 2nd. Upper Saddle River, NJ: Pearson - Prentice Hall, 2005, 214, 586. ISBN 0-13-140941-7. 
• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (2ª ed.), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4
• Harrison, Roy M.. Pollution: Causes, Effects & Control, 2ª. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 1990. ISBN 0-85186-283-7. 
• Hirayama, Osamu; Kyoko Nakamura, Syoko Hamada and Yoko Kobayasi. «Singlet oxygen quenching ability of naturally occurring carotenoids». Lipids, vol. 29, 2 (1994-02-), pàg. 149–50 [Consulta: 15-12-2007].
• How Products are Made contributors. «Oxygen», How Products are Made. The Gale Group, Inc, 2002 [Consulta: 16-12-2007]. 
• Jastrow, Joseph. Story of Human Error. Ayer Publishing, 1936, 171. ISBN 0836905687 [Consulta: 16-12-2007]. 
• Krieger-Liszkay, Anja. «Singlet oxygen production in photosynthesis». Journal of Experimental Botanics, vol. 56, pàg. 337–46 [Consulta: 16-12-2007].
• Lide, David R.. «Section 4, Properties of the Elements and Inorganic Compounds; Melting, boiling, and critical temperatures of the elements», CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84ª. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2003. 
• Lundegaard, Lars F.; Weck, Gunnar; McMahon, Malcolm I.; Desgreniers, Serge i Loubeyre, Paul. «Observation of an O₈ molecular lattice in the phase of solid oxygen». Nature, vol. 443, pàg. 201–04 [Consulta: 10-01-2008].
• Maksyutenko, P.; T. R. Rizzo, and O. V. Boyarkin. «A direct measurement of the dissociation energy of water». J. Chem. Phys., vol. 443, pàg. 125.
• Meyer, B.S. (September 19–21, 2005). "Nucleosynthesis and Galactic Chemical Evolution of the Isotopes of Oxygen" (PDF) in Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System. Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute. 9022. Data de consulta 22-01-2007. 
• Miller, J.R.; Berger, M.; Alonso, L.; Cerovic, Z.; Goulas, Y.; Jacquemoud, S.; Louis, J.; Mohammed, G.; Moya, I.; Pedros, R.; Moreno, J.F.; Verhoef, W.; Zarco-Tejada, P.J.. "Progress on the development of an integrated canopy fluorescence model". Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2003. IGARSS '03. Proceedings. 2003 IEEE International. Data de consulta 22-01-2008. 
• Morris, Richard. The last sorcerers: The path from alchemy to the periodic table (Hardback). Washington, D.C.: Joseph Henry Press, 2003. ISBN 0309089050. 
• Parks, G. D.; Mellor, J. W.. Mellor's Modern Inorganic Chemistry, 6th. Londres: Longmans, Green and Co, 1939. 
• Priestley, Joseph. «An Account of Further Discoveries in Air». Philosophical Transactions, vol. 65, pàg. 384–94 [Consulta: 16-12-2007].
• Raven, Peter H.; Ray F. Evert, Susan E. Eichhorn. Biology of Plants, 7th Edition. Nova York: W.H. Freeman and Company Publishers, 2005, 115–27. ISBN 0-7167-1007-2. 
• Roscoe, Henry Enfield; Schorlemmer, Carl. A Treatise on Chemistry. D. Appleton and Co., 1883, 38. 

[edita] Enllaços externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Oxigen

• Los Alamos National Laboratory - Oxigen (anglès)
• WebElements.com - Oxigen (anglès)
• EnvironmentalChemistry.com - Oxigen (anglès)
• És Elemental - Oxigen (anglès)
• Teràpies amb oxigen (anglès)
• Toxicitat de l'oxigen (anglès)