OKSIGEN MOLEKUL: STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The oksigen molekul atau dioxygen , juga dikenali sebagai oksigen dwiatom atau gas, adalah cara asas yang paling biasa adalah elemen ini di Bumi. Formulanya adalah O ₂ , oleh itu molekul diatomik dan homonuklear, benar-benar apolar.

Udara yang kita hirup terdiri daripada sekitar 21% oksigen sebagai molekul O ₂ . Ketika kita naik, kepekatan gas oksigen menurun, dan kehadiran ozon, O _{3, meningkat} . Tubuh kita memanfaatkan O ₂ untuk mengoksigenkan tisu dan melakukan pernafasan sel.

Tanpa oksigen memperkaya atmosfer kita, kehidupan akan menjadi fenomena yang tidak berkekalan. Sumber: Pixabay.

O ₂ juga bertanggung jawab atas adanya api: tanpanya hampir mustahil ada kebakaran dan pembakaran. Ini kerana sifat utamanya adalah menjadi agen pengoksidaan yang kuat, memperoleh elektron atau mengurangkan dirinya dalam molekul air, atau dalam anion oksida, O ^2- .

Oksigen molekul sangat penting untuk proses aerobik yang tidak terkira banyaknya, yang mempunyai aplikasi dalam metalurgi, perubatan, dan rawatan air sisa. Gas ini praktikalnya identik dengan haba, pernafasan, pengoksidaan dan, sebaliknya, dengan suhu beku ketika berada dalam keadaan cair.

Struktur oksigen molekul

Struktur molekul oksigen gas. Sumber: Benjah-bmm27 melalui Wikipedia.

Pada gambar atas kita mempunyai struktur molekul oksigen gas yang diwakili dengan pelbagai model. Dua yang terakhir menunjukkan ciri ikatan kovalen yang menyatukan atom oksigen: ikatan berganda O = O, di mana setiap atom oksigen melengkapkan oktet valensinya.

Molekul O ₂ adalah linear, homonuklear, dan simetri. Ikatan rangkapnya mempunyai panjang 121 malam. Jarak pendek ini bermaksud bahawa diperlukan sejumlah tenaga (498 kJ / mol) untuk memutuskan ikatan O = O, dan oleh itu ia adalah molekul yang agak stabil.

Sekiranya tidak, oksigen di atmosfer akan benar-benar menurun seiring berjalannya waktu, atau udara akan terbakar entah dari mana.

Hartanah

Penampilan fizikal

Oksigen molekul adalah gas tidak berwarna, tanpa rasa dan tidak berbau, tetapi apabila ia mengembun dan mengkristal, ia memperoleh nada kebiruan.

Jisim molar

32 g / mol (nilai bulat)

Takat lebur

-218 ºC

Takat didih

-183

Keterlarutan

Oksigen molekul kurang larut dalam air, tetapi cukup untuk menyokong fauna laut. Sekiranya kelarutan anda lebih tinggi, anda cenderung mati kerana lemas. Sebaliknya, kelarutannya jauh lebih tinggi dalam minyak dan cecair nonpolar, kerana dapat mengoksidakannya perlahan-lahan dan dengan itu mempengaruhi sifat asalnya.

Keadaan tenaga

Oksigen molekul adalah bahan yang tidak dapat digambarkan sepenuhnya oleh teori ikatan valensi (VTE).

Konfigurasi oksigen elektronik adalah seperti berikut:

2s² 2p⁴

Ia mempunyai sepasang elektron yang tidak berpasangan (O :). Apabila dua atom oksigen bertemu, mereka terikat untuk membentuk ikatan berganda O = O, keduanya melengkapkan oktet valensi.

Oleh itu, molekul O ₂ harus diamagnetik, dengan semua elektronnya berpasangan. Walau bagaimanapun, ia adalah molekul paramagnetik, dan ini dijelaskan oleh rajah orbit molekulnya:

Gambarajah orbital molekul untuk gas oksigen. Sumber: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Oleh itu, teori orbital molekul (TOM) terbaik menerangkan O ₂ . Kedua-dua elektron yang tidak berpasangan terletak di orbital molekul π ^{* dengan} tenaga yang lebih tinggi, dan memberikan oksigen watak paramagnetiknya.

Sebenarnya, keadaan bertenaga ini sepadan dengan tiga kali ganda oksigen, ³ O ₂ , yang paling utama dari semua. Keadaan oksigen tenaga lain, yang kurang banyak di Bumi, adalah singlet, ¹ O ₂ .

Transformasi

Oksigen molekul sangat stabil selagi tidak bersentuhan dengan bahan yang terdedah kepada pengoksidaan, lebih-lebih lagi jika tidak ada sumber panas yang kuat, seperti percikan api. Ini kerana O ₂ mempunyai kecenderungan tinggi untuk mengurangkan dirinya, memperoleh elektron dari atom atau molekul lain.

Apabila dikurangkan, ia dapat membentuk rangkaian dan bentuk spektrum yang luas. Sekiranya ia membentuk ikatan kovalen, ia akan melakukannya dengan atom yang kurang elektronegatif daripada dirinya, termasuk hidrogen, untuk menghasilkan air, HOH. Ia juga dapat membentuk karbon, untuk menghasilkan ikatan CO dan pelbagai jenis molekul organik beroksigen (eter, keton, aldehid, dll.).

O ₂ juga dapat memperoleh elektron untuk berubah menjadi anion peroksida dan superoksida, O ₂ ^2- dan O ₂ ^- , masing-masing. Apabila ia diubah menjadi peroksida di dalam badan, hidrogen peroksida, H ₂ O ₂ , HOOH, diperoleh, sebatian berbahaya yang diproses oleh tindakan enzim tertentu (peroksidase dan katalase).

Sebaliknya, dan tidak kurang pentingnya, O ₂ bertindak balas dengan bahan anorganik untuk menjadi anion oksida, O ^2- , yang membentuk senarai massa mineralogi tanpa henti yang menebal kerak bumi dan mantel.

Permohonan

Kimpalan dan pembakaran

Oksigen digunakan untuk membakar asetilena dan mengeluarkan api yang sangat panas yang sangat berguna dalam pengelasan. Sumber: Sheila / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Oksigen digunakan untuk melakukan tindak balas pembakaran, di mana suatu zat dioksidakan secara eksotermik, mengeluarkan api. Api ini dan suhunya berbeza-beza bergantung pada bahan yang terbakar. Oleh itu, api yang sangat panas, seperti asetilena (di atas), dapat diperoleh dengan logam dan aloi yang dikimpal.

Sekiranya tidak kerana oksigen, bahan bakar tidak dapat membakar dan menyediakan semua tenaga kalori mereka, digunakan untuk melancarkan roket, atau untuk memulakan kereta.

Ejen pengoksidaan dalam kimia hijau

Berkat gas ini, sejumlah besar oksida organik dan anorganik disintesis atau dihasilkan secara industri. Reaksi ini didasarkan pada kekuatan pengoksidaan oksigen molekul, juga merupakan salah satu reagen yang paling sesuai dalam kimia hijau untuk mendapatkan produk farmasi.

Membantu pernafasan dan rawatan air sisa

Oksigen sangat penting untuk memenuhi permintaan pernafasan pada pasien dengan kondisi kesehatan yang serius, pada penyelam ketika turun ke kedalaman dangkal, dan di pendaki gunung, di ketinggian yang mana konsentrasi oksigen berkurang secara dramatik.

Juga, oksigen "memberi makan" bakteria aerobik, yang membantu memecahkan sisa pencemaran dari kumbahan, atau membantu ikan bernafas, dalam budaya berair untuk perlindungan atau perdagangan.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (edisi keempat). Bukit Mc Graw.
2. Wikipedia. (2020). Allotropes oksigen. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Hone, CA, Kappe, CO (2019). Penggunaan Oksigen Molekul untuk Oksidasi Aerobik Fasa Cecair dalam Aliran Berterusan. Curr Chem Teratas (Z) 377, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
4. Kevin Beck. (28 Januari 2020). 10 Kegunaan untuk Oksigen. Dipulihkan dari: sciencing.com
5. Nota Cliffsnotes. (2020). Biokimia I: Kimia Oksigen Molekul. Dipulihkan dari: cliffsnotes.com
6. Bekalan Industri GZ. (2020). Faedah industri gas Oksigen. Dipulihkan dari: gz-supplies.com