Oxigen

Iso	AN	Perioadă	MD	Ed	PD
Iso	AN	Perioadă	MD	MeV	PD
14 O	{sin.}	1,17677 min	β +	1,72	14 N
15 O	{sin.}	2,0357 min	β +	1,72	15 N
16 O	99,762 %	stabil cu 8 neutroni
17 O	0,038 %	stabil cu 9 neutroni
18 O	0,2 %	stabil cu 10 neutroni
19 O	{sin.}	26,91 s	β -	4.821	19 F
20 O	{sin.}	13,51 s	β-	3,814	20 F

Proprietăți fizice simple ale corpului

Stare obișnuită

gaz paramagnetic

Alotropic în starea standard

Oxigen O 2

Alte alotropi

Ozon O 3, oxigen singlet O 2 *, ozon ciclic O 3, Tetraoxygen O 4, octaoxigen O 8

Masa volumică

1,42763 kg · m -3 TPN (moleculă de O2)

Sistem de cristal

Cub

Culoare

incolor

Punct de fuziune

−218,79 ° C

Punct de fierbere

-182,95 ° C

Energia de fuziune

0,22259 kJ · mol -1

Energie de vaporizare

3,4099 kJ · mol -1

−118,56 ° C

5.043 MPa

−218,79 ° C

22,414 × 10 -3 m 3 · mol -1

Viteza sunetului

317 m · s -1 până la 20 ° C , 5

Căldură masică

920 J · kg -1 · K -1

Conductivitate termică

0,02674 W · m -1 · K -1

Variat

N o CAS

17778-80-2

Precauții

SGH

Oxigen O 2 :

Pericol H270, H280, P220, P244, P370 + P376, P403, H270 : Poate provoca sau intensifica focul; oxidant
H280 : Conține gaze sub presiune; poate exploda dacă este încălzit
P220 : Păstrați / depozitați departe de îmbrăcăminte /… / materiale combustibile
P244 : Asigurați-vă că nu există grăsime sau ulei pe supapele de reducere.
P370 + P376 : În caz de incendiu: Opriți scurgerea dacă se poate face fără risc.
P403 : A se păstra într-un loc bine ventilat.

WHMIS

Transport

Oxigen O 2 :

1072

Cod Kemler:
25 : gaz oxidant (favorizează focul)
Număr ONU :
1072 : OXIGEN COMPRIMAT
Clasa:
2.2
Etichete: 2.2 : Gazele neinflamabile, netoxice (corespunde grupurilor desemnate printr-un A sau un O capital); 5.1 : Substanțe oxidante Ambalare: -

225

1073

Cod Kemler:
225 : gaz lichefiat refrigerat, oxidant (stimulează focul)
Număr ONU :
1073 : OXIGEN LICHID REFRIGERAT
Clasa:
2.2
Etichete: 2.2 : Gaz neinflamabil, netoxic (corespunde grupurilor desemnate cu A sau O capital) 5.1 : Substanțe oxidante Ambalare: -

Unități de SI & STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel.

Oxigenul este elementul chimic al numărului atomic 8 la simbolul O. este al Grupului care deține grupul de calcogen , adesea numit grup de oxigen . Descoperit independent în 1772 de suedezul Carl Wilhelm Scheele în Uppsala și în 1774 de Pierre Bayen în Châlons-en-Champagne, precum și de britanicul Joseph Priestley din Wiltshire , oxigenul a fost numit astfel în 1777 de francezul Antoine Lavoisier și de soția sa la Paris din grecescul antic ὀξύς / oxús („acut”, adică aici „acid”) și γενής / genḗs („generator”), deoarece Lavoisier a crezut din greșeală - oxidarea și acidificarea fiind conectate - că:

„Am dat bazei porțiunii respirabile a aerului numele de oxigen, derivând din două cuvinte grecești ὀξύς , acid și γείνομαι , generez , deoarece într-adevăr una dintre cele mai generale proprietăți ale acestei baze [Lavoisier vorbește despre oxigen] este pentru a forma acizi prin combinarea cu majoritatea substanțelor. Prin urmare, vom numi oxigen gazos unirea acestei baze cu cea calorică. "

O moleculă cu formula chimică O 2, denumit în mod obișnuit „oxigen”, dar „ dioxigen ” de către chimiști, constă din doi atomi de oxigen legați prin legătură covalentă : în condiții normale de temperatură și presiune , dioxigenul este un gaz , care constituie 20,8% din volumul atmosferei terestre pe mare Nivel .

Oxigenul este un nemetal care formează foarte ușor compuși , în special oxizi , cu practic toate celelalte elemente chimice. Această facilitate are ca rezultat energii de antrenament ridicate, dar, cinetic, dioxigenul nu este adesea foarte reactiv la temperatura camerei. Astfel, un amestec de dioxigen și dihidrogen, fier sau sulf etc., evoluează doar extrem de lent.

Este, în masă, al treilea cel mai abundent element din Univers după hidrogen și heliu și cel mai abundent dintre elementele din scoarța terestră ; oxigenul constituie astfel pe Pământ :

86% din masa oceanelor , sub formă de apă ;
46,4% din masa scoarței terestre , în special sub formă de oxizi și silicați ;
23,1% din masa aerului , sub formă de oxigen sau ozon , adică 1,2 × 10 15 tone, sau aproape 21% din volumul total al atmosferei ;
62,5% din masa corpului uman;
până la 88% din masa unor animale marine.

Pământul era inițial lipsit de oxigen. Aceasta a fost formată din fotosinteza efectuată de plante , alge și cianobacterii , acestea din urmă apărând cu 2,8 miliarde de ani în urmă. Oxigen O 2este toxic pentru organismele anaerobe , care au inclus primele forme de viață care au apărut pe Pământ, dar este esențial pentru respirația organismelor aerobe , care constituie marea majoritate a speciilor vii din zilele noastre. Respirația celulară este setul de căi metabolice , cum ar fi ciclul Krebs și lanțul respirator , de exemplu , alimentat de glicoliză și β-oxidare , prin care o celulă de produs energie sub formă de ATP și a puterii de reducere sub formă de NADH + H + și FADH 2.

Prin acumularea în atmosfera terestră a oxigenului O 2rezultat din fotosinteză a format un strat de ozon la baza stratosferei sub efectul radiației solare . Ozonul este o allotrope de oxigen în formula chimică O 3mai oxidant decât oxigenul - făcându-l un poluant nedorit atunci când este prezent în troposferă la nivelul solului - dar care are caracteristica de a absorbi razele ultraviolete ale soarelui și de a proteja astfel biosfera acestei radiații nocive: stratul de ozon a fost scutul care a permis primele plante terestre care au părăsit oceanele în urmă cu aproape 475 de milioane de ani.

Conținutul de oxigen al oceanelor a scăzut semnificativ de câțiva ani. Această dezoxigenare a oceanului - datorită încălzirii globale și a deversării de îngrășăminte agricole - afectează biodiversitatea marină. Oceanele au pierdut 77 de miliarde de tone de oxigen în ultimii 50 de ani.

În industrie, are o importanță enormă ca oxidant. În centralele electrice, combustibilul este ars fie cu aer, fie cu oxigen pur (procedeul „oxifuel”). Cracarea cu oxizi a fracțiunilor grele de petrol dă compuși valoroși. În industria chimică este utilizat pentru producerea acidului acrilic, un monomer foarte important. Oxidarea catalitică heterogenă arată promițătoare pentru producerea de acid hidroximetil-furfural și acid benzoic . Este, de asemenea, o materie primă promițătoare pentru sinteza electrochimică a peroxidului de hidrogen. Oxidarea aeriană joacă un rol foarte important în conversia gazelor periculoase (CO, metan ) în CO 2 mai puțin dăunătoare.

Element

Oxigenul are șaptesprezece izotopi al căror număr de masă variază de la 12 la 28. Oxigenul de origine naturală este compus din trei izotopi stabili : oxigen 16 16 O, oxigen 17 17 O și oxigen. 18 18 O. În plus, oxigenului i se atribuie o masă atomică standard din 15.999 4 u . Oxigenul 16 este cel mai abundent, abundența sa naturală fiind de 99,762%.

Majoritatea oxigenului 16 este sintetizată la sfârșitul procesului de fuziune a heliului în interiorul stelelor masive, dar o parte este produsă și în timpul reacțiilor de fuziune neon . Oxigenul 17 este produs în principal prin fuziunea hidrogenului în heliu în timpul ciclului CNO . Prin urmare, este un izotop comun zonelor de ardere a hidrogenului stelelor. Majoritatea oxigenului 18 este produsă atunci când azotul 14 14 N făcut din abundență prin ciclul CNO captează un nucleu de heliu 4 4 He. Prin urmare, oxigenul-18 este prezent în mod obișnuit în zonele bogate în heliu ale stelelor masive evoluate .

Au fost identificați paisprezece radioizotopi . Cele mai stabile sunt oxigenul de 15 O având cel mai lung timp de înjumătățire (122,24 secunde) și oxigenul 14 14 O având un timp de înjumătățire de 70,606 secunde. Toți ceilalți izotopi radioactivi au timp de înjumătățire mai mic de 27 s, iar majoritatea dintre aceștia au timp de înjumătățire mai mic de 83 de milisecunde. Oxigenul 12 12 O are cea mai scurtă durată de viață (580 × 10 −24 s ). Cel mai frecvent tip de dezintegrare radioactivă în izotopii mai ușori decât oxigenul-16 este emisia de pozitroni, care produce azot. Cel mai comun tip de degradare pentru izotopii mai grei decât oxigenul-18 este radioactivitatea β care dă naștere la fluor .

Utilizarea oxigenului 18

Oxigen 18 este un indicator Palaeoclimatic folosit pentru a cunoaște temperatura într - o regiune la un moment dat: cu cât raportul izotopic 18 O / 16 O este mare , iar temperatura corespunzătoare este scăzută. Acest raport poate fi determinat din miezuri de gheață , precum și din aragonit sau calcit din unele fosile .

Acest proces este foarte util pentru a confirma sau a nega o teorie despre schimbările climatice naturale terestre, cum ar fi parametrii Milanković .

Ca un marker izotopic stabil, a fost folosit pentru a măsura fluxul unidirecțional de oxigen absorbit în timpul fotosintezei de fenomenul fotorespirării. S-a demonstrat că înainte de creșterea CO 2în era industrială, jumătate din oxigenul emis de frunze a fost reabsorbit. Acest lucru a redus eficiența fotosintezei la jumătate (Gerbaud și André, 1979-1980).

Importanța prezenței oxigenului

Lista celor mai frecvente zece elemente ale Căii Lactee (estimare spectroscopică)

Z	Element	Fracția de masă în părți pe milion
1	Hidrogen	739.000
2	Heliu	240.000
8	Oxigen	10.400
6	Carbon	4.600
10	Neon	1340
26	Fier	1.090
7	Azot	960
14	Siliciu	650
12	Magneziu	580
16	Sulf	440

Oxigenul este cel mai abundent element chimic din punct de vedere al masei în biosferă, aer, apă și roci de pe Pământ. Este, de asemenea, al treilea cel mai abundent element din univers după hidrogen și heliu și reprezintă aproximativ 0,9% din masa soarelui . Constituie 49,2% din masa scoarței terestre și este principalul constituent al oceanelor noastre (88,8% din masa lor). Dioxidul este a doua componentă cea mai importantă a atmosferei Pământului , reprezentând 20,8% din volumul său și 23,1% din masa sa (sau aproximativ 10 15 tone). Pământul, prezentând o rată atât de mare de oxigen gazos în atmosfera sa, constituie o excepție printre planetele sistemului solar : oxigenul planetelor vecine Marte (care reprezintă doar 0,1% din volumul atmosferei sale) și Venus au concentrații mult mai mici acolo. Cu toate acestea, oxigenul care înconjoară aceste alte planete este produs doar de raze ultraviolete care acționează asupra moleculelor care conțin oxigen, cum ar fi dioxidul de carbon .

Concentrația mare și neobișnuită de oxigen pe Pământ este rezultatul ciclurilor de oxigen . Acest ciclu biogeochimic descrie mișcările oxigenului în interiorul și între cele trei rezervoare principale de pe Pământ: atmosfera, biosfera și litosfera . Principalul factor în realizarea acestor cicluri este fotosinteza, care este principalul responsabil pentru conținutul actual de oxigen de pe Pământ. Dioxigenați este esențială pentru orice ecosistem : ființele vii fotosintetice de presă dioxigenați în atmosferă , în timp ce respirația și descompunerea a animalelor și a plantelor consuma. În echilibrul actual, producția și consumul se desfășoară în aceleași proporții: fiecare dintre aceste transferuri corespunde la aproximativ 1/2000 din oxigenul atmosferic total în fiecare an. În cele din urmă, oxigenul este o componentă esențială a moleculelor găsite în toate viețuitoarele: aminoacizi , zaharuri etc.

Oxigenul joacă, de asemenea, un rol important în mediul acvatic. Solubilitatea crescută a oxigenului la temperaturi scăzute are un impact vizibil asupra vieții din oceane. De exemplu, densitatea speciilor vii este mai mare în apele polare datorită concentrației mai mari de oxigen. Apa poluată care conține substanțe nutritive din plante, cum ar fi nitrații sau fosfații, poate stimula creșterea algelor printr-un proces numit eutrofizare și descompunerea acestor biomateriale și a altor pot reduce cantitatea de oxigen din apele eutrofe. Oamenii de știință evaluează acest aspect al calității apei măsurând cererea biologică de oxigen a apei sau cantitatea de oxigen necesară pentru a reveni la o concentrație normală de O 2 ..

Corp simplu

Structura

În condiții normale de temperatură și presiune , oxigenul se prezintă sub forma unui gaz inodor și incolor, dioxigen , cu formula chimică O 2. În cadrul acestei molecule, cei doi atomi de oxigen sunt legați chimic între ei într-o stare tripletă . Această legătură, având ordinul 2, este adesea reprezentată într-un mod simplificat printr-o legătură dublă sau prin asocierea unei legături cu doi electroni și două legături cu trei electroni. Starea triplet a oxigenului este starea fundamentală a moleculei de oxigen. Configurația electronică a moleculei prezintă doi electroni nepereche care ocupă doi orbitali moleculari degenerați . Se spune că acești orbitali sunt anti- legare și scad ordinea de legare de la trei la doi, astfel încât legătura dioxigenică este mai slabă decât legătura triplă a dinitrogenului pentru care sunt îndeplinite toate orbitalele atomice de legare, dar nu mai sunt mulți orbitali antilianți.

În starea sa tripletă normală, molecula de dioxigen este paramagnetică , adică dobândește magnetizarea sub efectul unui câmp magnetic . Acest lucru se datorează momentului de centrifugare magnetică a electronilor nepereche din moleculă, precum și interacțiunii de schimb negativ dintre moleculele de O 2 învecinate.. Oxigenul lichid poate fi atras de un magnet, astfel încât în experimentele de laborator oxigenul lichid poate fi ținut în echilibru împotriva propriei greutăți între cei doi poli ai unui magnet puternic.

Oxigenului singlet este numele dat mai multor specii de molecule de oxigen excitat în care sunt asociate toate rotiri. În natură, se formează în mod obișnuit din apă, în timpul fotosintezei , folosind energia din razele soarelui. De asemenea, este produs în troposferă prin fotoliza ozonului prin raze de lumină cu lungime de undă scurtă și de către sistemul imunitar ca sursă de oxigen activ. Organismele fotosintetice carotenoide (dar și uneori animale) joacă un rol major în absorbția energiei din oxigenul singlet și transformarea acesteia în starea sa fundamentală dezactivată înainte de a putea dăuna țesăturilor.

Oxigenul este foarte electronegativ . Formează cu ușurință mulți compuși ionici cu metale ( oxizi , hidroxizi ). De asemenea, formează compuși ionocovalenți cu nemetalele (exemple: dioxid de carbon , trioxid de sulf ) și intră în compoziția multor clase de molecule organice, de exemplu, alcooli (R-OH), carbonili R-CHO sau R 2 CO și carboxilici acizi (R-COOH).

Energia de disociere a moleculelor diatomice OX la 25 ° C în kJ / mol ( ): $D ^ {o} _ {298}$

H
429,91

Hei

Li
340.5

Fii
437

B
809

C
1.076,38

N
631,62

O
498,36

F
220

Născut

Na
270

Mg
358,2

Al
501,9

Dacă
799.6

P
589

S
517.9

Cl
267,47

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

As
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

În
346

Sn
528

Sb
434

Te
377

I
233.4

Xe
36.4

Cs
293

Ba
562

Citiți
669

Hf
801

Al tău
839

W
720

Re
627

Osul
575

Ir
414

Pt
418.6

La
223

Hg
269

Tl
213

Pb
382.4

Bi
337.2

LR
665

Mt.

↓

798

Acest
790

Pr
740

Nd
703

P.m

Sm
573

UE
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

Este
460

Fm
443

Md
418

Nr.
268

Alotropii

Obișnuit allotrope de oxigen pe Pământ este numit dioxigenați cu formula chimică O 2. Are o lungime a legăturii de 121 µm și o energie de legare de 498 kJ mol -1 . Este forma utilizată de cele mai complexe forme de viață, cum ar fi animalele, în timpul respirației celulare și forma care alcătuiește cea mai mare parte a atmosferei Pământului.

Trioxigenul O 3 , numit de obicei ozon , este un alotrop foarte reactiv al oxigenului care dăunează țesutului pulmonar. Ozonul este un gaz metastabil produs în straturile superioare ale atmosferei atunci când dioxigenul se combină cu oxigenul atomic, care în sine provine din fragmentarea dioxigenului de către razele ultraviolete . Deoarece ozonul se absoarbe puternic în zona ultravioletă a spectrului electromagnetic , stratul de ozon ajută la filtrarea razelor ultraviolete care lovesc pământul. Cu toate acestea, în apropierea suprafeței Pământului, este un poluant produs prin descompunerea în zilele fierbinți a oxizilor de azot din arderea combustibililor fosili sub efectul radiației ultraviolete solare. Din anii 1970, concentrația de ozon din aer la nivelul solului a crescut ca urmare a activităților umane.

Molecula metastabilă numită tetraoxigen (O 4 ) a fost descoperită în 2001 și anterior se credea că există într-una dintre cele șase faze ale oxigenului solid . Sa dovedit în 2006 că această fază, obținută prin presurizarea dioxigenați la 20 GPa, este de fapt alcătuit dintr - un romboedrică O 8 clusterului . Acest grup este potențial un oxidant mai puternic decât oxigenul sau ozonul și, prin urmare, ar putea fi utilizat în combustibilii pentru rachete. O fază metalică, descoperită în 1990 , apare atunci când oxigenul solid este supus unei presiuni mai mari de 96 GPa și s-a arătat în 1998 că la temperaturi foarte scăzute, această fază devine supraconductoare .

Proprietăți fizice

Oxigenul este mai solubil în apă decât azotul. Apa în echilibru cu aerul conține aproximativ o moleculă de oxigen dizolvat pentru fiecare două molecule de azot . În ceea ce privește atmosfera, raportul este de aproximativ o moleculă de oxigen la patru de azot. Solubilitatea oxigenului în apă depinde de temperatură: aproximativ de două ori mai mult ( 14,6 mg L -1 ) este dizolvat la 0 ° C decât la 20 ° C ( 7,6 mg L -1 ). La 25 ° C și o presiune a aerului de 1 atmosferă , apa dulce conține aproximativ 6,04 mL de oxigen pe litru, în timp ce apa de mare conține aproximativ 4,95 mL pe litru. La 5 ° C solubilitatea crește la 9,0 mL pe litru de apă proaspătă, adică cu 50% mai mult decât la 25 ° C și la 7,2 mL pe litru de apă de mare, sau cu 45% mai mult.

Oxigenul se condensează la 90,20 K ( -182,95 ° C ) și se solidifică la 54,36 K ( -218,79 ° C ). Fazele lichide și solide ale dioxigenului sunt ambele transparente, cu o ușoară colorare care amintește de culoarea albastră a cerului cauzată de absorbția în roșu. Oxigenul lichid de înaltă puritate se obține de obicei prin distilarea fracționată a aerului lichid. Oxigenul lichid poate fi produs și prin condensarea aerului folosind azot lichid ca agent de răcire. Este o substanță extrem de reactivă care trebuie ținută departe de materialele combustibile.

Deși oxigenul 17 este stabil, oxigenul, compus în principal din oxigen 16, are o secțiune transversală de captare a neutronilor termică deosebit de scăzută = 0,267 mb (medie ponderată peste cei 3 izotopi stabili), ceea ce permite utilizarea acestuia în reactoare nucleare ca oxid în combustibil și în apa ca agent de răcire și moderator .

Cu toate acestea, activarea oxigenului de către neutronii inimii determină formarea de azot 16 emițând o radiație gamma energetică specială (= 10,419 MeV ), dar a cărei perioadă este de numai 7,13 s , ceea ce înseamnă că această radiație se stinge rapid după oprirea reactorul.

Istoric

Primele experiențe

Unul dintre primele experimente cunoscute despre relația dintre ardere și aerul este condus de Philo din Bizanț , scriitor grec al II - lea secol î.Hr.. AD În cartea sa Tire , Philo a observat că, arzând o lumânare într-un recipient răsturnat a cărui deschidere este scufundată în apă, provoacă o creștere a apei în gâtul containerului care conține lumânarea. Philo conjecturează incorect, susținând că o parte din aerul din recipient s-a transformat într-unul dintre cele patru elemente , focul , care a putut scăpa din recipient din cauza porozității sticlei. Multe secole mai târziu, Leonardo da Vinci se bazează pe opera lui Filon din Bizanț și observă că o parte din aer este consumată în timpul arderii și respirației.

La sfârșitul XVII - lea secol, Robert Boyle a dovedit că este nevoie de aer pentru ardere. Chimistul englez John Mayow rafinează activitatea lui Boyle arătând că arderea are nevoie doar de o parte din aer pe care el o numește spiritus nitroaereus sau pur și simplu nitroaereus . Într-un experiment, el a descoperit că atunci când a plasat un șoarece sau o lumânare aprinsă într-un recipient închis cu deschiderea scufundată în apă, nivelul apei a crescut în recipient și a înlocuit un paisprezecelea din volumul de aer înainte ca subiecții să fie stins. Prin urmare, el conjecturează că nitroaereusul este consumat prin ardere, precum și prin respirație.

Mayow observă că antimoniul crește în masă atunci când este încălzit și deduce că nitroaereus trebuie asociat cu acesta. De asemenea, el crede că plămânii separă nitroaereul de aer și îl trec în sânge și că căldura animală și mișcările musculare rezultă din reacția nitroaereusului cu anumite substanțe din organism. Relatări despre aceste și alte experimente și ideile lui Mayow au fost publicate în 1668 în Tractatus duo din De respiratione .

Phlogiston

Robert Hooke , Ole Borch , Mihail Lomonosov și Pierre Bayen gestiona toate pentru a produce oxigen în experimentele XVII - lea din secolul al XVIII - lea secol , dar nici unul dintre ei l -au recunoscut ca element chimic . Acest lucru se datorează probabil parțial teoriei științifice privind arderea și coroziunea și numită flogizitic, care a fost atunci cea mai răspândită explicație pentru a explica aceste fenomene.

Înființată în 1667 de chimistul german Johann Joachim Becher și modificată de chimistul Georg Ernst Stahl în 1731, teoria flogistonului afirmă că toate materialele combustibile sunt formate din două părți: o parte numită flogiston care scapă atunci când substanța care se află în conține arsuri în timp ce partea deflogisticată constituie adevărata formă a substanței.

Se consideră că materialele foarte combustibile care lasă foarte puține reziduuri precum lemnul sau cărbunele conțin în mare parte flogiston, în timp ce substanțele necombustibile care corodează ca metalul conțin foarte puțin. Aerul nu joacă un rol în teoria flogistonului și nici primele experimente efectuate inițial pentru a testa ideea. Mai degrabă, teoria se bazează pe observarea a ceea ce se întâmplă atunci când un obiect arde și majoritatea obiectelor par mai ușoare și par să fi pierdut ceva în timpul procesului de ardere. Pentru a justifica faptul că un material ca lemnul are de fapt masa crescută la ardere, Stahl afirmă că flogistonul are masă negativă. Într-adevăr, faptul că metalele își văd și masa crescută prin ruginire atunci când se presupune că vor pierde flogiston este unul dintre primele indicii care invalidează teoria flogistonului.

Descoperire

Oxigenul a fost descoperit pentru prima dată de chimistul suedez Carl Wilhelm Scheele . Produce oxigen prin încălzirea oxidului de mercur și a diferiților nitrați în jurul anului 1772. Scheele numește acest gaz „ Feuerluft ” (aerul de foc) deoarece este singurul oxidant cunoscut și scrie o relatare a descoperirii sale într-un manuscris pe care l-a numit Tratatul chimic al aerului și Incendiu pe care l-a trimis editorului său în 1775, dar care nu va fi publicat înainte de 1777.

În același timp, 1 st luna august 1774, un experiment l-a determinat pe pastorul britanic Joseph Priestley să facă razele Soarelui să convergă către un tub de sticlă care conține oxid de mercur (HgO). Acest lucru determină eliberarea unui gaz pe care el îl numește „aer deflogisticat” . El constată că flacăra lumânărilor este mai strălucitoare în acest gaz și că un șoarece este mai activ și trăiește mai mult respirând-o. După ce a respirat el însuși gazul, a scris: „senzația [acestui gaz] în plămâni nu era diferită în mod vizibil de cea a aerului obișnuit, dar aveam impresia că respirația mea era deosebit de ușoară și ușoară. Pentru o vreme după aceea” . Priestley și-a publicat descoperirile în 1775 într-un articol intitulat „ O relatare a descoperirilor ulterioare în aer”, inclus în al doilea volum al cărții sale, Experimente și observații despre diferite tipuri de aer .

Chimistul francez Antoine Laurent Lavoisier susține mai târziu că a descoperit această nouă substanță independent de Priestley. Cu toate acestea, Priestley l-a vizitat pe Lavoisier în octombrie 1774, i-a spus despre experiența sa și despre cum a eliberat gazul. De asemenea, Scheele a trimis o scrisoare lui Lavoisier pe30 septembrie 1774 în care descrie propria sa descoperire a substanței necunoscute anterior, dar Lavoisier afirmă că nu a primit-o niciodată (o copie a scrisorii se găsește în lucrurile lui Scheele după moartea sa).

Contribuția lui Lavoisier

Chiar dacă acest lucru este contestat în timpul său, contribuția lui Lavoisier este, fără îndoială, să fi realizat primele experimente cantitative satisfăcătoare privind oxidarea și să fi dat prima explicație corectă a modului în care are loc arderea. Experimentele sale, toate începute în 1774, vor duce la discreditarea teoriei flogistonului și vor dovedi că substanța descoperită de Priestley și Scheele este un element chimic .

Într-un experiment, Lavoisier observă că, în general, nu există o creștere a masei atunci când staniul și aerul sunt încălzite într-o cameră închisă. El observă că aerul ambiant se năpustește în incintă atunci când îl deschide, ceea ce dovedește că o parte din aerul prins a fost consumat. El mai observă că masa staniei a crescut și că această creștere corespunde aceleiași mase de aer care s-a repezit în incintă când a fost deschisă. Alte experimente ca acesta sunt detaliate în cartea sa Despre combustie în general , publicată în 1777. În această lucrare, el demonstrează că aerul este un amestec de două gaze: „aerul vital” care este esențial pentru respirație și combustie și azot. (din grecescul ἄζωτον , „lipsit de viață” ) care le este inutil.

Lavoisier a redenumit „aerul vital” în oxigen în 1777 din rădăcina greacă ὀξύς ( oxys ) (acid, literalmente „aspru” după gustul acizilor și -γενής (-genēs) (producător, literal „care generează”) Pentru că a greșit consideră că oxigenul este un component al tuturor acizilor. Chimiștii, în special Sir Humphry Davy în 1812, demonstrează în cele din urmă că Lavoisier a greșit în acest sens (în realitate, hidrogenul este baza chimiei acizilor), dar numele s-a blocat.

Istoria recentă

Teoria atomică a John Dalton presupune că toate elementele sunt monoatomic și atomii din corpurile compuse sunt simple rapoarte. De exemplu, Dalton presupune că formula chimică a apei este HO, oferind oxigenului o masă atomică de opt ori mai mare decât cea a hidrogenului, spre deosebire de valoarea curentă, care este de aproximativ șaisprezece ori mai mare decât cea a hidrogenului. În 1805, Joseph Louis Gay-Lussac și Alexander von Humboldt arată că apa este formată din două volume de hidrogen și un volum de oxigen, iar în 1811 Amedeo Avogadro reușește să interpreteze corect compoziția apei pe baza a ceea ce se numește acum legea lui Avogadro. și ipoteza moleculelor diatomice elementare.

La sfârșitul XIX - lea secol, oamenii de știință dat seama că aerul poate fi lichefiat și componentele sale individuale din Comprimarea și răcire. Folosind un proces în cascadă , chimistul și fizician elvețian Raoul Pictet faptul evaporă dioxid de sulf lichid în dioxid de carbon lichefia care, la rândul său, se evaporă să se răcească suficient dioxigenați, astfel lichefieze. La 22 decembrie 1877, a trimis o telegramă la Academia de Științe din Paris în care a anunțat descoperirea oxigenului lichid . Două zile mai târziu, fizicianul francez Louis Paul Cailletet descrie propria sa metodă de lichefiere a oxigenului. În ambele cazuri, se produc doar câteva picături de lichid, astfel încât este imposibil să se efectueze analize aprofundate. Oxigenul este lichefiat într-o stare stabilă pentru prima dată la 29 martie 1883 de către omul de știință polonez Zygmunt Wróblewski de la Universitatea Jagiellonian din Cracovia și de Karol Olszewski .

În 1891, chimistul scoțian James Dewar a reușit să producă suficient oxigen lichid pentru a-l putea studia. Primul proces viabil din punct de vedere comercial pentru producerea de oxigen lichid a fost dezvoltat în 1895 independent de inginerul german Carl von Linde și de inginerul englez William Hampson. În ambele procese, temperatura aerului este redusă până când aerul este lichefiat și apoi diferiții compuși gazoși sunt distilați prin fierbere unul după altul și captarea lor. Mai târziu, în 1901, sudarea cu oxiacetilenă a fost introdusă pentru prima dată prin arderea unui amestec de acetilenă și oxigen comprimat. Această metodă de sudare și tăiere a metalului a devenit ulterior obișnuită. În 1902, Georges Claude și-a imaginat un proces de lichefiere a aerului care a îmbunătățit eficiența celui imaginat de Linde și unde munca oferită de expansiunea adiabatică a aerului după comprimarea sa a fost utilizată în compresor. Răcirea însoțitoare ( efect Joule-Thomson ) este utilizată într-un schimbător de căldură care răcește aerul la ieșirea compresorului. Claude efectuează astfel separarea prin distilare fracționată a oxigenului, azotului și argonului.

În 1923, omul de știință american Robert H. Goddard a fost primul care a dezvoltat un motor rachetă folosind combustibil lichid. Motorul folosește benzină ca combustibil și oxigen lichid ca oxidant . Goddard zboară cu succes o mică rachetă cu combustibil lichid. A făcut-o să atingă 56 m și 97 km / h pe 16 martie 1926 în Auburn (Massachusetts) .

Note și referințe

(fr) Acest articol este preluat parțial sau în totalitate din articolul din Wikipedia engleză intitulat „ Oxigen ” ( vezi lista autorilor ) .

Note

Cifrele opuse sunt valabile pentru altitudini de până la 80 km deasupra suprafeței pământului.
Orbitalul este un concept din mecanica cuantică care modelează electronul ca o particulă de undă având o distribuție spațială în jurul unui atom sau a unei molecule.
Paramagnetismul oxigenului este o proprietate utilizată în analizatorii paramagnetici de oxigen care determină puritatea oxigenului gazos ( (ro) „ Literatura companiei de analizori de oxigen (triplet) ” , Servomex (accesat la 15 iunie 2013 ) ).
Culoarea cerului se datorează împrăștierii Rayleigh a luminii albastre.
Cu toate acestea, aceste rezultate sunt în mare parte ignorate până în 1860. Unul dintre motivele acestei respingeri este credința că atomii unui element nu pot avea afinitate chimică cu un alt atom al aceluiași element. În plus, aparentele excepții de la legea lui Avogadro care sunt explicate mai târziu doar de fenomenul disocierii moleculelor constituie un alt motiv.

Referințe

(ro) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press Inc,2009, Ediția a 90- a . , 2804 p. , Hardcover ( ISBN 978-1-420-09084-0 )
(în) Beatriz Cordero Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia și Santiago Barragan Alvarez , " Raze covalente revizuite " , Dalton Transactions ,2008, p. 2832 - 2838 ( DOI 10.1039 / b801115j )
Paul Arnaud, Brigitte Jamart, Jacques Bodiguel, Nicolas Brosse, Organic Chemistry 1 st ciclu / Licență, PCEM, Farmacie, Cursuri, MCQ și aplicații , Dunod,8 iulie 2004, 710 p. , Hardcover ( ISBN 2100070355 )
(în) David R. Lide, Manualul de chimie și fizică al CRC, TF-CRC,2006, 87 th ed. ( ISBN 0849304873 ) , p. 10-202
encyclopedia.airliquide.com
Intrarea „Oxigen” în baza de date chimice GESTIS a IFA (organism german responsabil cu securitatea și sănătatea în muncă) ( germană , engleză ), accesat la 21 august 2018 (este necesar JavaScript)
Lavoisier A. (1789). Tratat elementar de chimie , 1864, p. 48 .
Oxigen
(ro) Jin Xiong, William Fischer, Kazuhito Inoue, Masaaki Nakahara, Carl E. Bauer , " Dovezi moleculare pentru evoluția timpurie a fotosintezei " , Știință , vol. 289, nr . 5485, 8 septembrie 2000, p. 1724-1730 ( ISSN 1095-9203 , DOI 10.1126 / science.289.5485.1724 , citiți online )
„ Oceanelor le lipsește oxigenul ” , pe Reporterre ,8 iunie 2019
(în) EA Guseinova , K. Yu. Adzhamov și SR Safarova , " Parametrii cinetici ai formării compușilor care conțin oxigen în procesul de oxycracking a motorinei sub vid " , Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis , Vol. 129, n o 21 st aprilie 2020, p. 925–939 ( ISSN 1878-5204 , DOI 10.1007 / s11144-020-01725-8 , citit online , accesat la 22 iunie 2020 )
" Chimia suprafeței oxidului M1 MoVTeNb de fază pură în timpul funcționării în oxidarea selectivă a propanului în acid acrilic ", J. Catal. , vol. 285,2012, p. 48-60 ( citește online )
(în) Yulia Rodikova și Elena Zhizhina , " Oxidarea catalitică a 5-hidroximetilfurfuralului în 2,5-diformilfuran folosind catalizatori cu acid heteropolic care conțin V " , React Kinetics, Mechanisms and Catalysis , Vol. 130, n o 1,1 st iunie 2020, p. 403–415 ( ISSN 1878-5204 , DOI 10.1007 / s11144-020-01782-z , citit online , accesat la 22 iunie 2020 )
„ Multifuncționalitatea catalizatorilor de oxid M1 cristalin (TeNb) M1 în oxidarea selectivă a alcoolului propan și benzilic ”, ACS Catal , vol. 3,2013, p. 1103-1113 ( citește online )
(în) „ Sinteza electrochimică a peroxidului de hidrogen din oxigen și apă ” , Nature Reviews Chemistry ,2019( citește online )
(în) Silviya Todorova , Borislav Barbov , Totka Todorova și Hristo Kolev , „ Oxidarea CO peste zeolitul X de cenușă zburată modificată cu Pt ” , Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis , Vol. 129, n o 21 st aprilie 2020, p. 773–786 ( ISSN 1878-5204 , DOI 10.1007 / s11144-020-01730-x , citit online , accesat la 22 iunie 2020 )
(în) I. Elizalde-Martínez , R. Ramírez-López , FS Mederos-Nieto și MC Monterrubio-Badillo , „ Optimizarea metanului O2 / CH4 la oxid la 823 K de catalizatori Pt suportați de alumină-ceria ” , Reaction Kinetics, Mecanisme și cataliză , vol. 128, n o 1,1 st octombrie 2019, p. 149–161 ( ISSN 1878-5204 , DOI 10.1007 / s11144-019-01641-6 , citit online , accesat la 22 iunie 2020 )
Jacques Le Coarer , Chimie, minimul de știut , Les Ulis, Edp Sciences,Iunie 2003, 184 p. ( ISBN 2-86883-636-4 ) , p. 59
(ro) „ Nuclizi / izotopi de oxigen ” , pe EnvironmentalChemistry.com (accesat la 22 iunie 2013 )
(en) BS Meyer (19-21 septembrie 2005). „ Nucleosinteza și evoluția chimică galactică a izotopilor oxigenului ” în grupul de lucru privind oxigenul în cele mai vechi lucrări ale sistemului solar al programului NASA de cosmochimie și al Institutului lunar și planetar .
(în) „ Structura nucleară a oxigenului 12 ” , Universitatea din Szeged (accesat la 22 iunie 2013 )
(în) „ NUDAT 13O ” (accesat la 22 iunie 2013 )
(în) „ NUDAT 14O ” (accesat la 22 iunie 2013 )
(în) „ NUDAT 15O ” (accesat la 22 iunie 2013 )
Gerbaud, A., André, M., 1979. Fotosinteza și fotorespirația la plantele întregi de grâu. Plantă. Fiziol . 64, 735-738.
Gerbaud, A., André, M., 1980. Efectul CO 2, O 2, și lumină asupra fotosintezei și fotorepirației la grâu. Fiziol vegetal . 66, 1032-1036
(în) Ken Croswell , Alchimia cerurilor , Ancoră,Februarie 1996, 340 p. ( ISBN 0-385-47214-5 , citit online )
(en) John Emsley , Nature's Building Blocks: An AZ Guide to the Elements , Oxford, Anglia, Oxford University Press ,2001, 538 p. ( ISBN 0-19-850340-7 , citit online ) , p. 297-304
(ro) Gerhard A. Cook și Carol M. Lauer , „Oxigen” , în Enciclopedia elementelor chimice , New York, Reinhold Book Corporation,1968( LCCN 68-29938 ) , p. 499-512
(în) „Oxigen” (versiunea din 26 octombrie 2007 pe Arhiva Internet ) , Laboratorul Național Los Alamos
Jérôme Morlon, " De ce ... atmosfera conține 21% oxigen?" " , Utilizatorul de internet,decembrie 2005(accesat la 23 iunie 2013 )
(în) „ Cicluri nutrienți ” , Departamentul de biologie, Universitatea din Hamburg (accesat la 23 iunie 2013 )
Michel Verdaguer, „ Oxygène ” , Uniunea profesorilor de fizică și chimie (accesat la 23 iunie 2013 )
Din chimia și fertilitatea apelor marine de HW Harvey, 1955, citând CJJ Fox, „Despre coeficienții de absorbție a gazelor atmosferice în apa de mare”, Publ. Circ. Contra. Explor. Sea, n o 41, 1907. Harvey însă, conform articolelor recente Nature , valorile par a fi prea mari 3%
(în) „ Molecular Orbital Theory ” , Universitatea Purdue (accesat la 9 iunie 2013 )
(în) L. Pauling , The Nature of the Chemical Bond and the structure of molecules and cristals: an introduction to modern structural chimie , Ithaca, NY, Cornell University Press ,1960, 3 e ed. , 644 p. ( ISBN 0-8014-0333-2 )
(în) Henry Jokubowski, „ Biochemistry Online ” , Universitatea Saint John (accesat la 9 iunie 2013 ) , Capitolul 8: Oxidarea-fosforilarea, chimia di-oxigenului
(în) „Demonstrarea unui pod de oxigen lichid susținut împotriva greutății proprii între polii unui magnet puternic” (versiunea din 17 decembrie 2007 pe Internet Archive ) , Universitatea din Wisconsin-Madison Departamentul de chimie
(în) Anja Krieger-Liszkay , " Singlet oxigen generation in photosynthesis " , Journal of Experimental Botanics , Oxford Journals, Vol. 56, nr . 411,13 octombrie 2004, p. 337-346 ( PMID 15310815 , DOI 10.1093 / jxb / erh237 )
(în) Roy M. Harrison , Poluare: cauze, efecte și control , Cambridge, Societatea Regală de Chimie ,1990, A 2 -a ed. , 393 p. ( ISBN 0-85186-283-7 )
(în) Paul Wentworth , I McDunn , AD Wentworth , C Takeuchi , J Nieva , T Jones , C Bautista , JM Ruedi și A Gutierrez , " Evidence for Anticody-Catalyzed Ozone Formation in Bacterial Killing and Inflammation " , Science , vol. 298, nr . 560113 decembrie 2012, p. 215-219 ( PMID 12434011 , DOI 10.1126 / science.1077642Jr. , Bibcode 2002Sci ... 298.2195W )
(ro) Osamu Hirayama și colab. , „ Capacitatea de stingere a oxigenului singlet al carotenoidelor naturale ” , Lipide , Springer, vol. 29, n o 21994, p. 149-150 ( PMID 8152349 , DOI 10.1007 / BF02537155 )
(în) David R. Lide, Manualul de chimie și fizică al CRC, CRC Press,2009, Ediția a 90- a . , 2804 p. , Hardcover ( ISBN 978-1-4200-9084-0 )
(în) Chung Chieh, „ Bond Lengths and Energy ” , Universitatea din Waterloo (accesat la 15 iunie 2013 )
(ro) Albert Stwertka , Ghid pentru elemente , Oxford University Press ,1998, 238 p. ( ISBN 0-19-508083-1 ) , p. 48-49
(ro) GD Parks și JW Mellor , Mellor's Modern Inorganic Chemistry , Londra, Longmans, Green and Co,1939, Ed. A 6- a .
„ Clima Pământului ” , CNRS (accesat la 15 iunie 2013 )
Sylvestre Huet, „ Ozonul cerului și ozonul orașelor ” , Eliberare ,19 august 1997(accesat la 15 iunie 2013 )
(en) Fulvio Cacace , Giulia de Petris și Anna Troiani , „ Experimental Detection of Tetraoxygen ” , Angewandte Chemie International Edition , vol. 40, n o 21,2001, p. 4062-65 ( PMID 12404493 , DOI 10.1002 / 1521-3773 (20011105) 40:21 <4062 :: AID-ANIE4062> 3.0.CO; 2-X )
(ro) Phillip Ball, „ Nouă formă de oxigen găsită ” , Nature News,16 septembrie 2001(accesat la 15 iunie 2013 )
(în) Lars F. Lundegaard Gunnar Weck , Malcolm I. McMahon , Serge Desgreniers și Paul Loubeyre , „ Observarea anului O 8rețea moleculară în faza de oxigen solid ” , Nature , vol. 443, nr . 7108,2006, p. 201-04 ( PMID 16971946 , DOI 10.1038 / nature05174 , citiți online )
(în) K. Shimizu , K. Suhara Mr. Ikumo , MI Eremets și K. Amaya , " Superconductivitatea în oxigen " , Nature , vol. 393, nr . 6687,1998, p. 767-69 ( DOI 10.1038 / 31656 )
(în) „ Solubilitatea aerului în apă ” , The Engineering Toolbox (accesat la 16 iunie 2013 )
(în) David Hudson Evans și James B. Claiborne , Fiziologia peștilor , Boca Raton, CRC Press ,2006, 601 p. ( ISBN 0-8493-2022-4 ) , p. 88
(în) David R. Lide , „Secțiunea 4, Proprietățile elementelor și compușilor anorganici; Topirea, fierberea și temperaturile critice ale elementelor ” , în David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, Florida, CRC Press ,2003( ISBN 0-8493-0595-0 )
(în) „ Prezentare generală a separării criogenice a aerului și a sistemelor de lichidare ” , Universal Industrial Gases, Inc. (accesat la 16 iunie 2013 )
(în) „ Fișă tehnică de siguranță a materialului cu oxigen lichid ” , Matheson Tri Gas (accesat la 16 iunie 2013 )
(în) Joseph Jastrow , Story of Human Error , Ayer Publishing,1936, 445 p. ( ISBN 0-8369-0568-7 , citit online ) , p. 171
(ro) „John Mayow” , în Encyclopaedia Britannica ,1911, 11 th ed. ( citește online )
(ro) „John Mayow” , în World of Chemistry , Thomson Gale,2005( ISBN 0-669-32727-1 )
(în) „ Oxigen ” pe http://www.webelements.com (accesat la 30 iunie 2013 )
(în) Richard Morris , The Last Sorcerers: The Path from Alchemy to the Periodic Table , Washington, DC, Joseph Henry Press,2003, 294 p. ( ISBN 0-309-08905-0 , citit online )
„ Lavoisier, călătoria unui om de știință revoluționar ” , CNRS (accesat la 30 iunie 2013 )
Bernadette Bensaude-Vincent și Isabelle Stengers , Istoria chimiei , Paris, Syros ,2001, 360 p. ( ISBN 978-2-7071-3541-4 )
(în) Joseph Priestley , „ Un cont de descoperiri ulterioare în aer ” , Tranzacții filozofice , vol. 65,1775, p. 384-94 ( DOI 10.1098 / rstl.1775.0039 )
" Antoine Laurent Lavoisier " , Muzeul Național Vamal (accesat 1 st iulie 2013 )
(în) Dennis Deturck Larry Gladney și Anthony Pietrovito, „Luăm pentru atomi acordați? " (Versiunea din 17 ianuarie 2008 pe Internet Archive ) , Universitatea din Pennsylvania, pe http://www.physics.upenn.edu
(în) Henry Enfield Roscoe și Carl Schorlemmer , A Treatise on Chemistry , D. Appleton and Co.,1883, p. 38
(en) John Daintith , Enciclopedia biografică a oamenilor de știință , Bristol GB / Philadelphia (Pa.), CRC Press ,1994, 1075 p. ( ISBN 0-7503-0287-9 , citit online ) , p. 707
(în) „ Polonia - Cultură, știință și mass-media. Condensarea azot și oxigen " pe http://www.poland.gov.pl (accesat 1 st iulie 2013 )
(ro) „Oxigen” , în Cum se fabrică produsele , The Gale Group, Inc,2002
(în) " Goddard-1926 " , NASA (accesat 1 st iulie 2013 )

Vezi și tu

Bibliografie

Istoria oxigenului. De la alchimie la chimie

Articole similare

linkuri externe

(ro) „ Date tehnice pentru oxigen ” (accesat la 23 aprilie 2016 ) , cu datele cunoscute pentru fiecare izotop în subpagini
Priestley, Scheele, Lavoisier. De la aerul deflogistic la aerul de foc și oxigen.

Hei

Născut

n / A

Aceasta

Vezi

Sr.

În

Acest

P.m

Citit

A.m

Este

Mt.

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

Metale alcaline	Pământ alcalin	Lantanide	Metale de tranziție	Metale slabe	metal- loids	Non metale	gene halo	Gazele nobile	Elemente neclasificate
		Actinide
		Superactinide