Oxigênio | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxigênio líquido em um copo. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Posição na tabela periódica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Símbolo | O | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sobrenome | Oxigênio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número atômico | 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo | 16 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Período | 2 e período | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Quadra | Bloco p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Família de elementos | Metalóide | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuração eletronica | [ He ] 2 s 2 2 p 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elétrons por nível de energia | 2, 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propriedades atômicas do elemento | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massa atômica | 15,9994 ± 0,0003 u (átomo O) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raio atômico (calc) | 60 pm ( 48 pm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raio covalente | 66 ± 14h | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Raio de Van der Waals | 140 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado de oxidação | -2, -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Eletronegatividade ( Pauling ) | 3,44 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energias de ionização | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 re : 13,61805 eV | 2 e : 35,1211 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 e : 54,9355 eV | 4 th : 77,41353 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5 e : 113,8990 eV | 6 e : 138,1197 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 e : 739,29 eV | 8 e : 871,4101 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isótopos mais estáveis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Propriedades físicas simples do corpo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado normal | gás paramagnético | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Alotrópico no estado padrão | Oxigênio O 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Outros alótropos | Ozônio O 3, oxigênio singlete O 2 *, ozônio cíclico O 3, tetraoxigênio O 4, octaoxigênio O 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massa volumica | 1,42763 kg · m -3 TPN (molécula de O2) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sistema de cristal | Cúbico | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cor | incolor | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ponto de fusão | -218,79 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ponto de ebulição | -182,95 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energia de fusão | 0,22259 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energia de vaporização | 3,4099 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura critica | -118,56 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pressão crítica | 5.043 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ponto Triplo | -218,79 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume molar | 22,414 × 10 -3 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Velocidade do som | 317 m · s -1 a 20 ° C , 5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor maciço | 920 J · kg -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Condutividade térmica | 0,02674 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vários | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Precauções | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxigênio O 2 :
Perigo H270, H280, P220, P244, P370 + P376, P403, H270 : Pode causar ou agravar incêndios; oxidante H280 : Contém gás sob pressão; pode explodir se aquecido P220 : Mantenha / guarde longe de roupas /… / materiais combustíveis P244 : Certifique-se de que não há graxa ou óleo nas válvulas de redução. P370 + P376 : Em caso de incêndio: Parar o vazamento se puder ser feito sem riscos. P403 : Armazenar em local bem ventilado. |
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WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Transporte | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxigênio O 2 :
25 : gás oxidante (promove incêndio) Número ONU : 1072 : OXIGÊNIO COMPRIMIDO Classe: 2.2 Rótulos: 2.2 : Gases não inflamáveis e não tóxicos (corresponde aos grupos designados por A ou O maiúsculo); 5.1 : Substâncias oxidantes Embalagem: -
225 : gás liquefeito refrigerado, oxidante (promove incêndio) Número ONU : 1073 : OXIGÊNIO LÍQUIDO REFRIGERADO Classe: 2.2 Rótulos: 2.2 : Gases não inflamáveis e não tóxicos (corresponde aos grupos designados por A ou O maiúsculo); 5.1 : Substâncias oxidantes Embalagem: - |
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Unidades de SI e STP, salvo indicação em contrário. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
O oxigênio é o elemento químico do número atômico 8 até o símbolo O. É o grupo que mantém o grupo dos calcogênios , freqüentemente chamado de oxigênio do grupo . Descoberto independentemente em 1772 pelo sueco Carl Wilhelm Scheele em Uppsala , e em 1774 por Pierre Bayen em Châlons-en-Champagne, bem como pelo britânico Joseph Priestley em Wiltshire , o oxigênio foi assim chamado em 1777 pelo francês Antoine Lavoisier e sua esposa em Paris, do grego antigo ὀξύς / oxús ("agudo", isto é, "ácido") e γενής / genḗs ("gerador"), porque Lavoisier pensou erroneamente - oxidação e acidificação sendo conectadas - que:
"Temos dado a base da porção respirável do ar o nome de oxigénio, derivando-lo a partir de duas palavras gregas ὀξύς , ácido e γείνομαι , eu gerar , porque na verdade, um dos mais propriedades gerais desta base [Lavoisier fala de oxigénio] é para formar ácidos, combinando-se com a maioria das substâncias. Chamaremos, portanto, de gás oxigênio a união dessa base com o calórico. "
Uma molécula com a fórmula química O 2, comumente chamado de "oxigênio", mas " dioxigênio " pelos químicos, consiste em dois átomos de oxigênio ligados por ligação covalente : em condições normais de temperatura e pressão , o dioxigênio é um gás que constitui 20,8% do volume da atmosfera terrestre no mar Nível .
O oxigênio é um não-metal que forma compostos muito facilmente , especialmente óxidos , com praticamente todos os outros elementos químicos. Esta facilidade resulta em altas energias de treinamento, mas, cineticamente, o dioxigênio geralmente não é muito reativo à temperatura ambiente. Assim, uma mistura de dioxigênio e dihidrogênio, ferro ou enxofre, etc., evolui muito lentamente.
É, em massa, o terceiro elemento mais abundante no Universo depois do hidrogênio e do hélio , e o mais abundante dos elementos na crosta terrestre ; oxigênio constitui assim na Terra :
A Terra era originalmente desprovida de oxigênio. Este foi formado pela fotossíntese realizada por plantas , algas e cianobactérias , esta última tendo surgido há cerca de 2,8 bilhões de anos. O oxigênio O 2é tóxico para organismos anaeróbicos , que incluíram as primeiras formas de vida a aparecerem na Terra, mas é essencial para a respiração de organismos aeróbicos , que constituem a grande maioria das espécies vivas hoje. A respiração celular é o conjunto de vias metabólicas , como o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória , por exemplo alimentada pela glicólise e a β-oxidação , pela qual um produto de energia celular na forma de ATP e poder redutor na forma de NADH + H + e FADH 2.
Ao se acumular na atmosfera terrestre , o oxigênio O 2resultante da fotossíntese formou uma camada de ozônio na base da estratosfera sob o efeito da radiação solar . O ozônio é um alótropo de oxigênio na fórmula química O 3mais oxidante que o oxigênio - tornando-se um poluente indesejável quando presente na troposfera ao nível do solo - mas que tem a característica de absorver os raios ultravioleta do sol e assim proteger a biosfera dessa radiação nociva: a camada de ozônio foi o escudo que permitiu a primeiras plantas terrestres a deixar os oceanos há quase 475 milhões de anos.
O conteúdo de oxigênio dos oceanos caiu significativamente por vários anos. Esta desoxigenação do oceano - devido ao aquecimento global e à descarga de fertilizantes agrícolas - afeta a biodiversidade marinha. Os oceanos perderam 77 bilhões de toneladas de oxigênio nos últimos 50 anos.
Na indústria, tem enorme importância como oxidante. Nas centrais elétricas, o combustível é queimado com ar ou com oxigênio puro (processo "oxi-combustível"). O oxi-cracking de frações pesadas do petróleo fornece compostos valiosos. Na indústria química é utilizado para a produção de ácido acrílico, um monômero muito importante. A oxidação catalítica heterogênea mostra-se promissora para a produção de ácido hidroximetil-furfural e ácido benzóico . É também uma promissora matéria-prima para a síntese eletroquímica de peróxido de hidrogênio. A oxidação pelo ar desempenha um papel muito importante na conversão de gases perigosos (CO, metano ) em CO 2 menos prejudicial.
O oxigênio tem dezessete isótopos cujo número de massa varia de 12 a 28. O oxigênio de origem natural é composto de três isótopos estáveis: oxigênio 16 16 O, oxigênio 17 17 O e oxigênio 18 18 O. Além disso, o oxigênio recebe uma massa atômica padrão de 15.999 4 u . O oxigênio 16 é o mais abundante, sendo sua abundância natural de 99,762%.
A maior parte do oxigênio 16 é sintetizado no final do processo de fusão do hélio dentro de estrelas massivas, mas parte também é produzida durante as reações de fusão do néon . O oxigênio 17 é produzido principalmente pela fusão do hidrogênio em hélio durante o ciclo CNO . É, portanto, um isótopo comum às zonas de combustão de hidrogênio das estrelas. A maior parte do oxigênio 18 é produzida quando o nitrogênio 14 14 N tornado abundante pelo ciclo CNO captura um núcleo de hélio 4 4 He. O oxigênio-18 está, portanto, comumente presente nas áreas ricas em hélio de estrelas massivas evoluídas .
Quatorze radioisótopos foram identificados. Os mais estáveis são o oxigênio de 15 O com meia-vida mais longa (122,24 segundos) e o oxigênio de 14 14 O, com meia-vida de 70,606 segundos. Todos os outros isótopos radioativos têm meia-vida de menos de 27 s, e a maioria deles tem meia-vida de menos de 83 milissegundos. O oxigênio 12 12 O tem a vida útil mais curta (580 × 10 −24 s ). O tipo mais comum de decaimento radioativo em isótopos mais leves que o oxigênio-16 é a emissão de pósitrons, que produz nitrogênio. O tipo mais comum de decaimento para isótopos mais pesados que o oxigênio-18 é a radioatividade β que dá origem ao flúor .
O oxigênio 18 é um indicador paleoclimático usado para saber a temperatura em uma região em um determinado momento: quanto maior a razão isotópica 18 O / 16 O é alta e a temperatura correspondente é baixa. Essa proporção pode ser determinada a partir de núcleos de gelo , bem como a aragonita ou calcita de alguns fósseis .
Este processo é muito útil para confirmar ou negar uma teoria sobre as mudanças naturais do clima terrestre como os parâmetros de Milanković .
Como marcador isotópico estável, tem sido usado para medir o fluxo unidirecional de oxigênio absorvido durante a fotossíntese pelo fenômeno da fotorrespiração. Foi demonstrado que antes do aumento do CO 2na era industrial, metade do oxigênio emitido pelas folhas era reabsorvido. Isso reduziu a eficiência da fotossíntese pela metade (Gerbaud e André, 1979-1980).
Z | Elemento | Fração de massa em partes por milhão |
---|---|---|
1 | Hidrogênio | 739.000 |
2 | Hélio | 240.000 |
8 | Oxigênio | 10.400 |
6 | Carbono | 4.600 |
10 | Néon | 1340 |
26 | Ferro | 1.090 |
7 | Azoto | 960 |
14 | Silício | 650 |
12 | Magnésio | 580 |
16 | Enxofre | 440 |
O oxigênio é o elemento químico mais abundante em termos de massa na biosfera, ar, água e rochas da Terra. É também o terceiro elemento mais abundante no universo depois do hidrogênio e do hélio e representa aproximadamente 0,9% da massa do sol . Constitui 49,2% da massa da crosta terrestre e é o principal constituinte dos nossos oceanos (88,8% da massa). O oxigênio é o segundo componente mais importante da atmosfera da Terra , respondendo por 20,8% de seu volume e 23,1% de sua massa (ou cerca de 10 15 toneladas). A Terra, por apresentar uma taxa tão elevada de oxigênio gasoso em sua atmosfera, constitui uma exceção entre os planetas do sistema solar : o oxigênio dos planetas vizinhos Marte (que representa apenas 0,1% do volume de sua atmosfera) e Vênus tem concentrações muito mais baixas lá. No entanto, o oxigênio ao redor desses outros planetas é produzido apenas por raios ultravioleta que atuam em moléculas que contêm oxigênio, como o dióxido de carbono .
A grande e incomum concentração de oxigênio na Terra é o resultado de ciclos de oxigênio . Este ciclo biogeoquímico descreve os movimentos do oxigênio dentro e entre seus três principais reservatórios na Terra: a atmosfera, a biosfera e a litosfera . O principal fator na realização desses ciclos é a fotossíntese, que é a principal responsável pelo conteúdo atual de oxigênio na Terra. O oxigênio é essencial para qualquer ecossistema : seres vivos fotossintéticos liberam dioxigênio na atmosfera enquanto a respiração e a decomposição de animais e plantas o consomem. No equilíbrio atual, a produção e o consumo são realizados nas mesmas proporções: cada uma dessas transferências corresponde a aproximadamente 1/2000 do oxigênio atmosférico total a cada ano. Finalmente, o oxigênio é um componente essencial das moléculas encontradas em todos os seres vivos: aminoácidos , açúcares , etc.
O oxigênio também desempenha um papel importante no ambiente aquático. O aumento da solubilidade do oxigênio em baixas temperaturas tem um impacto perceptível na vida nos oceanos. Por exemplo, a densidade das espécies vivas é maior nas águas polares devido à maior concentração de oxigênio. A água poluída contendo nutrientes vegetais como nitratos ou fosfatos pode estimular o crescimento de algas por meio de um processo denominado eutrofização e a decomposição desses e de outros biomateriais podendo reduzir a quantidade de oxigênio nas águas eutróficas. Os cientistas avaliam este aspecto da qualidade da água medindo a demanda biológica de oxigênio da água ou a quantidade de oxigênio necessária para retornar a uma concentração normal de O 2 ..
Em condições normais de temperatura e pressão , o oxigênio está na forma de um gás inodoro e incolor, o dioxigênio , com a fórmula química O 2. Dentro dessa molécula, os dois átomos de oxigênio estão quimicamente ligados um ao outro em um estado tripleto . Esta ligação, da ordem de 2, é freqüentemente representada de maneira simplificada por uma ligação dupla ou pela associação de uma ligação de dois elétrons e duas ligações de três elétrons. O estado tripleto do oxigênio é o estado fundamental da molécula de oxigênio. A configuração eletrônica da molécula apresenta dois elétrons desemparelhados ocupando dois orbitais moleculares degenerados . Diz-se que esses orbitais são anti- ligação e reduzem a ordem de ligação de três para dois, de modo que a ligação do dioxigênio é mais fraca do que a ligação tripla do dinitrogênio para a qual todos os orbitais atômicos de ligação são preenchidos, mas vários orbitais anti-ligação não são
Em seu estado tripleto normal, a molécula de dioxigênio é paramagnética , ou seja, adquire magnetização sob o efeito de um campo magnético . Isso se deve ao momento de spin magnético dos elétrons desemparelhados na molécula, bem como à interação de troca negativa entre as moléculas de O 2 vizinhas.. O oxigênio líquido pode ser atraído para um ímã, de modo que, em experimentos de laboratório, o oxigênio líquido pode ser mantido em equilíbrio contra seu próprio peso entre os dois pólos de um ímã forte.
O oxigênio singlete é o nome dado a várias espécies de moléculas de oxigênio excitadas nas quais todos os spins estão emparelhados. Na natureza, é comumente formado a partir da água, durante a fotossíntese , usando a energia dos raios solares. Também é produzido na troposfera por meio da fotólise do ozônio por raios de luz de comprimento de onda curto e pelo sistema imunológico como fonte de oxigênio ativo. Os organismos fotossintéticos carotenóides (mas também às vezes animais) desempenham um papel importante na absorção de energia do oxigênio singlete e convertendo-o ao seu estado fundamental desenergizado antes que possa danificar os tecidos.
O oxigênio é muito eletronegativo . Facilmente forma muitos compostos iônicos com metais ( óxidos , hidróxidos ). Também forma compostos ionocovalentes com não metais (exemplos: dióxido de carbono , trióxido de enxofre ) e entra na composição de muitas classes de moléculas orgânicas, por exemplo, álcoois (R-OH), carbonilos R -CHO ou R 2 CO e carboxílicos ácidos (R-COOH).
Energia de dissociação de moléculas diatômicas OX a 25 ° C em kJ / mol ( ):
H 429,91 |
Ei | |||||||||||||||||
Li 340,5 |
Be 437 |
B 809 |
C 1.076,38 |
N 631,62 |
O 498,36 |
F 220 |
Nascer | |||||||||||
Na 270 |
Mg 358,2 |
Al 501.9 |
Se 799,6 |
P 589 |
S 517,9 |
Cl 267,47 |
Ar | |||||||||||
K 271,5 |
Ca 383,3 |
Sc 671,4 |
Ti 666.5 |
V 637 |
Cr 461 |
Mn 362 |
Fe 407 |
Co 397.4 |
Ni 366 |
Cu 287,4 |
Zn 250 |
Ga 374 |
Ge 657.5 |
Ace 484 |
Se 429,7 |
Br 237,6 |
Kr 8 |
|
Rb 276 |
Sr 426,3 |
Y 714.1 |
Zr 766,1 |
Num 726.5 |
Mo 502 |
Tc 548 |
Ru 528 |
Rh 405 |
Pd 238,1 |
Ag 221 |
CD 236 |
Em 346 |
Sn 528 |
Sb 434 |
Te 377 |
I 233,4 |
Xe 36,4 |
|
Cs 293 |
Ba 562 |
* |
Leia 669 |
Hf 801 |
Seu 839 |
W 720 |
Re 627 |
Osso 575 |
Ir 414 |
Pt 418,6 |
Em 223 |
Hg 269 |
Tl 213 |
Pb 382,4 |
Bi 337.2 |
Po | No | Rn |
Fr | Ra | ** |
Lr 665 |
Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
↓ | ||||||||||||||||||
* |
O 798 |
Este 790 |
Pr 740 |
Nd 703 |
PM |
Sm 573 |
Eu 473 |
Gd 715 |
Tb 694 |
Dy 615 |
Ho 606 |
Er 606 |
Tm 514 |
Yb 387.7 |
||||
** |
Ac 794 |
Th 877 |
Pa 792 |
U 755 |
Np 731 |
Pu 656,1 |
Am 553 |
Cm 732 |
Bk 598 |
Cf 498 |
É 460 |
Fm 443 |
Md 418 |
Nº 268 |
O alótropo comum de oxigênio na Terra é denominado dioxigênio com a fórmula química O 2. Ele tem um comprimento de ligação de 121 µm e uma energia de ligação de 498 kJ mol −1 . É a forma usada pelas formas de vida mais complexas, como os animais, durante a respiração celular e a forma que constitui a maior parte da atmosfera terrestre.
O trioxigênio O 3 , geralmente chamado de ozônio , é um alótropo muito reativo do oxigênio, prejudicial ao tecido pulmonar. O ozônio é um gás metaestável produzido nas camadas superiores da atmosfera quando o dioxigênio se combina com o oxigênio atômico, que por sua vez vem da fragmentação do dioxigênio pelos raios ultravioleta . Como o ozônio é fortemente absorvido na área ultravioleta do espectro eletromagnético , a camada de ozônio ajuda a filtrar os raios ultravioleta que atingem a Terra. Porém, próximo à superfície terrestre, é um poluente produzido pela decomposição em dias quentes de óxidos de nitrogênio da combustão de combustíveis fósseis sob o efeito da radiação ultravioleta solar. Desde a década de 1970, a concentração de ozônio no ar ao nível do solo aumentou como resultado das atividades humanas.
A molécula metaestável chamada tetraoxigênio (O 4 ) foi descoberta em 2001 e anteriormente se acreditava que existia em uma das seis fases do oxigênio sólido . Foi comprovado em 2006 que esta fase, obtida pela pressurização de dioxigênio a 20 GPa, é na verdade composta por um aglomerado O 8 romboédrico . Este cluster é potencialmente um oxidante mais poderoso do que o oxigênio ou o ozônio e, portanto, pode ser usado em propelentes de foguetes. Uma fase metálica, descoberta em 1990 , surge quando o oxigênio sólido é submetido a uma pressão superior a 96 GPa e foi demonstrado em 1998 que em temperaturas muito baixas, essa fase se torna supercondutora .
O oxigênio é mais solúvel em água do que o nitrogênio. A água em equilíbrio com o ar contém aproximadamente uma molécula de oxigênio dissolvido para cada duas moléculas de nitrogênio . Em relação à atmosfera, a proporção é de aproximadamente uma molécula de oxigênio para quatro de nitrogênio. A solubilidade do oxigênio na água depende da temperatura: aproximadamente o dobro ( 14,6 mg L -1 ) é dissolvido a 0 ° C do que a 20 ° C ( 7,6 mg L -1 ). A 25 ° C e uma pressão de ar de 1 atmosfera , a água doce contém aproximadamente 6,04 mL de oxigênio por litro, enquanto a água do mar contém aproximadamente 4,95 mL por litro. A 5 ° C, a solubilidade aumenta para 9,0 mL por litro de água doce, ou seja, 50% a mais do que a 25 ° C e para 7,2 mL por litro de água do mar, ou 45% mais.
O oxigênio condensa a 90,20 K ( −182,95 ° C ) e solidifica a 54,36 K ( −218,79 ° C ). As fases líquida e sólida do dioxigênio são transparentes com uma leve coloração que lembra a cor azul do céu causada pela absorção no vermelho. O oxigênio líquido de alta pureza é geralmente obtido por destilação fracionada de ar líquido. O oxigênio líquido também pode ser produzido condensando o ar usando nitrogênio líquido como refrigerante. É uma substância extremamente reativa que deve ser mantida longe de materiais combustíveis.
Embora o oxigênio 17 seja estável, o oxigênio, composto principalmente de oxigênio 16, tem uma seção transversal de captura de nêutrons térmicos particularmente baixa = 0,267 mb (média ponderada sobre os 3 isótopos estáveis), o que permite seu uso em reatores nucleares como óxido em combustível e em água como refrigerante e moderador .
No entanto, a ativação do oxigênio pelos nêutrons do coração causa a formação de nitrogênio 16 emitindo uma radiação gama especialmente energética (= 10,419 MeV ), mas cujo período é de apenas 7,13 s , o que significa que essa radiação se extingue rapidamente após o desligamento do o reator.
Uma das primeiras experiências conhecidos sobre a relação entre a combustão e o ar é conduzido por Filo de Bizâncio , escritor grego de II th século aC. AD Em seu livro Tiro , Filo observou que, ao acender uma vela em um recipiente virado, cuja abertura está imersa em água, isso causa um aumento da água no gargalo do recipiente que contém a vela. Philo conjectura incorretamente, alegando que parte do ar do recipiente se transformou em um dos quatro elementos , o fogo , que conseguiu escapar do recipiente devido à porosidade do vidro. Muitos séculos depois, Leonardo da Vinci baseia-se no trabalho de Filo de Bizâncio e observa que parte do ar é consumido durante a combustão e a respiração.
No final do XVII ° século, Robert Boyle mostrou que o ar é necessário para a combustão. O químico inglês John Mayow refina o trabalho de Boyle mostrando que a combustão só precisa de parte do ar, que ele chama de spiritus nitroaereus ou simplesmente nitroaereus . Em um experimento, ele descobriu que quando colocava um rato ou uma vela acesa em um recipiente fechado com a abertura imersa na água, o nível da água subia no recipiente e substituía um décimo quarto do volume do ar antes que os sujeitos fossem extinto. Portanto, ele conjectura que o nitroaereus é consumido tanto pela combustão quanto pela respiração.
Mayow observa que o antimônio aumenta em massa quando aquecido e deduz que o nitroaereus deve estar associado a ele. Ele também acredita que os pulmões separam o nitroaere do ar e o passam para o sangue, e que o calor animal e os movimentos musculares são o resultado da reação do nitroaere com certas substâncias do corpo. Relatos desses e de outros experimentos e das idéias de Mayow foram publicados em 1668 no Tractatus duo de De respiratione .
Robert Hooke , Ole Borch , Mikhail Lomonosov e Pierre Bayen gerenciar todo para produzir o oxigênio em experimentos do XVII ° século XVIII th século, mas nenhum deles reconheceu-o como elemento químico . Isso provavelmente se deve em parte à teoria científica sobre combustão e corrosão, chamada de flogística, que era então a explicação mais difundida para explicar esses fenômenos.
Fundada em 1667 pelo químico alemão Johann Joachim Becher e modificada pelo químico Georg Ernst Stahl em 1731, a teoria do flogisto afirma que todos os materiais combustíveis são compostos por duas partes: uma parte chamada flogisto que escapa quando a substância que está em contém queimaduras enquanto a parte deflogisticada constitui a verdadeira forma da substância.
Os materiais altamente combustíveis que deixam muito poucos resíduos, como madeira ou carvão, são considerados como contendo principalmente flogisto, enquanto as substâncias não combustíveis que corroem como metal contêm muito pouco. O ar não desempenha um papel na teoria do flogisto, nem nos primeiros experimentos originalmente realizados para testar a ideia. Em vez disso, a teoria se baseia na observação do que acontece quando um objeto queima e a maioria dos objetos parece mais leve e parece ter perdido algo durante o processo de combustão. Para justificar o fato de que um material como a madeira realmente tem sua massa aumentada na queima, Stahl afirma que o flogisto tem massa negativa. Na verdade, o fato de que os metais também vêem seu aumento de massa enferrujando quando se supõe que perdem o flogisto é uma das primeiras pistas para invalidar a teoria do flogisto.
O oxigênio foi descoberto pela primeira vez pelo químico sueco Carl Wilhelm Scheele . Ele produz oxigênio aquecendo óxido de mercúrio e vários nitratos por volta de 1772. Scheele chama esse gás de " Feuerluft " (ar de fogo) porque é o único oxidante conhecido e escreve um relato de sua descoberta em um manuscrito que ele chamou de Tratado Químico do Ar e Fogo que ele enviou ao seu editor em 1775, mas que não seria publicado antes de 1777.
Ao mesmo tempo, o 1 r de Agosto de 1774, um experimento levou o pastor britânico Joseph Priestley a fazer os raios do Sol convergirem para um tubo de vidro contendo óxido de mercúrio (HgO). Isso provoca a liberação de um gás que ele chama de "ar deflogisticado" . Ele descobre que a chama das velas é mais brilhante neste gás e que um rato é mais ativo e vive mais ao respirá-lo. Depois de ter respirado pessoalmente o gás, ele escreveu: "a sensação [desse gás] em meus pulmões não era muito diferente da do ar comum, mas tive a impressão de que minha respiração estava particularmente leve e fácil. Por um tempo depois" . Priestley publicou suas descobertas em 1775 em um artigo intitulado An Account of Further Discoveries in Air, incluído no segundo volume de seu livro, Experiments and Observations on Different Kinds of Air .
Mais tarde, o químico francês Antoine Laurent Lavoisier afirma ter descoberto esta nova substância independentemente de Priestley. No entanto, Priestley visitou Lavoisier em outubro de 1774, contou-lhe sobre sua experiência e como ele liberou o gás. Scheele também enviou uma carta a Lavoisier em30 de setembro de 1774 no qual ele descreve sua própria descoberta da substância até então desconhecida, mas Lavoisier afirma que nunca a recebeu (uma cópia da carta foi encontrada nos pertences de Scheele após sua morte).
Mesmo que isso seja contestado em sua época, a contribuição de Lavoisier é, sem dúvida, ter realizado os primeiros experimentos quantitativos satisfatórios sobre a oxidação e ter dado a primeira explicação correta de como ocorre a combustão. Seus experimentos, todos iniciados em 1774, levarão a desacreditar a teoria do flogisto e provar que a substância descoberta por Priestley e Scheele é um elemento químico .
Em um experimento, Lavoisier observou que geralmente não há aumento de massa quando o estanho e o ar são aquecidos em uma câmara fechada. Ele percebe que o ar ambiente corre para dentro do gabinete ao abri-lo, o que prova que parte do ar preso foi consumido. Ele também observa que a massa do estanho aumentou e que esse aumento corresponde à mesma massa de ar que entrou no recinto quando foi aberto. Outros experimentos como este são detalhados em seu livro Sobre a combustão em geral , publicado em 1777. Nessa obra, ele prova que o ar é uma mistura de dois gases: o "ar vital" que é essencial para a respiração e a combustão e o nitrogênio (do grego ἄζωτον , "privado de vida" ) que é inútil para eles.
Lavoisier renomeou o "ar vital" no oxigênio em 1777 da raiz grega ὀξύς ( oxys ) (ácido, literalmente "áspero" após o sabor de ácidos e -γενής (-genēs) (produtor, literalmente "que gera") Porque ele erroneamente acredita que o oxigênio é um constituinte de todos os ácidos. Químicos, notadamente Sir Humphry Davy em 1812, finalmente provaram que Lavoisier estava errado a esse respeito (é na realidade o hidrogênio que é a base da química ácida), mas o nome pegou.
A teoria atômica de John Dalton assumiu que todos os elementos são monoatômicos e os átomos nos corpos compostos estão em relatórios simples. Por exemplo, Dalton assume que a fórmula química da água é HO, dando ao oxigênio uma massa atômica oito vezes maior que o hidrogênio, ao contrário do valor atual que é cerca de dezesseis vezes o do hidrogênio. Em 1805, Joseph Louis Gay-Lussac e Alexander von Humboldt mostram que a água é formada por dois volumes de hidrogênio e um volume de oxigênio e em 1811 Amedeo Avogadro consegue interpretar corretamente a composição da água com base no que hoje é chamado de lei de Avogadro e a hipótese de moléculas diatômicas elementares.
No final do XIX th século, os cientistas descobriram que o ar possa ser liquefeito e os seus componentes individuais na compressão e arrefecimento. Usando um processo em cascata , o químico e físico suíço Raoul Pictet fez evaporar o dióxido de enxofre líquido para liquefazer o dióxido de carbono que, por sua vez, evapora para resfriar suficientemente o dioxigênio, assim se liquefazer. Em 22 de dezembro de 1877, ele enviou um telegrama à Academia de Ciências de Paris no qual anunciava sua descoberta do oxigênio líquido . Dois dias depois, o físico francês Louis Paul Cailletet descreve seu próprio método de liquefazer o oxigênio. Em ambos os casos, apenas algumas gotas de líquido são produzidas, portanto, é impossível realizar análises aprofundadas. O oxigênio é liquefeito em um estado estável pela primeira vez em 29 de março de 1883 pelo cientista polonês Zygmunt Wróblewski da Universidade Jagiellonian em Cracóvia e por Karol Olszewski .
Em 1891, o químico escocês James Dewar foi capaz de produzir oxigênio líquido suficiente para estudá-lo. O primeiro processo comercialmente viável para a produção de oxigênio líquido foi desenvolvido em 1895 de forma independente pelo engenheiro alemão Carl von Linde e pelo engenheiro inglês William Hampson. Em ambos os processos, a temperatura do ar é reduzida até que o ar seja liquefeito e então os diferentes compostos gasosos são destilados fervendo-os um após o outro e capturando-os. Mais tarde, em 1901, a soldagem de oxiacetileno foi introduzida pela primeira vez pela queima de uma mistura de acetileno e oxigênio comprimido. Este método de soldagem e corte de metal tornou-se mais tarde comum. Em 1902, Georges Claude imaginou um processo de liquefação de ar que melhorasse a eficiência daquele imaginado por Linde e onde o trabalho proporcionado pela expansão adiabática do ar após sua compressão fosse utilizado no compressor. O resfriamento que acompanha ( efeito Joule-Thomson ) é usado em um trocador de calor que resfria o ar na saída do compressor. Claude realiza assim a separação por destilação fracionada de oxigênio, nitrogênio e argônio.
Em 1923, o cientista americano Robert H. Goddard foi o primeiro a desenvolver um motor de foguete usando combustível líquido. O motor usa gasolina como combustível e oxigênio líquido como oxidante . Goddard voa com sucesso um pequeno foguete de combustível líquido. Ele fez chegar a 56 m e 97 km / h em 16 de março de 1926, em Auburn (Massachusetts) .
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