- Struktura molekulskega kisika
- Lastnosti
- Fizični videz
- Molarna masa
- Tališče
- Vrelišče
- Topnost
- Energetska stanja
- Transformacije
- Prijave
- Varjenje in izgorevanje
- Oksidirajoče sredstvo v zeleni kemiji
- Pomožno dihanje in čiščenje odpadnih voda
- Reference
Molekularni kisik ali dikisikovega , imenovan tudi dvoatomarni kisika ali plina, je najpogostejši osnovni način je ta element na Zemlji. Njegova formula je O 2 , zato je diatomska in homonuklearna molekula, povsem topla.
Zrak, ki ga dihamo, tvori približno 21% kisika kot molekule O 2 . Ko se vzpenjamo, se koncentracije kisikovega plina zmanjšujejo, prisotnost ozona O 3 pa narašča . Naše telo izkorišča O 2, da oksigenira svoja tkiva in izvaja celično dihanje.
Brez kisika, ki bi obogatil naše ozračje, bi bilo življenje nevzdržen pojav. Vir: Pixabay.
O 2 je odgovoren za obstoj požara tudi: ne bi bilo skoraj nemogoče, da bi se ogenj in zgorevanje. To je zato, ker je njegova glavna lastnost močan oksidant, pridobivanje elektronov ali redukcija v molekuli vode ali v oksidnih anionih, O 2- .
Molekularni kisik je ključnega pomena za nešteto aerobnih procesov, saj imajo uporabo v metalurgiji, medicini in čiščenju odpadnih voda. Ta plin je praktično sinonim za toploto, dihanje, oksidacijo in po drugi strani s temperaturami zamrzovanja, ko je v tekočem stanju.
Struktura molekulskega kisika
Molekularna struktura plinastega kisika. Vir: Benjah-bmm27 prek Wikipedije.
Na zgornji sliki imamo molekularno strukturo plinastega kisika, predstavljeno z različnimi modeli. Zadnja dva prikazujeta značilnosti kovalentne vezi, ki drži atome kisika skupaj: dvojna vez O = O, pri kateri vsak atom kisika dokonča svoj valenčni oktet.
The O 2 molekula linearna, homonuclear in simetrična. Njegova dvojna vez ima dolžino 121 pm. Ta kratka razdalja pomeni, da je potrebno nekaj velike energije (498 kJ / mol), da prekine vez O = O, zato je relativno stabilna molekula.
Če ne, bi se kisik v atmosferi sčasoma popolnoma razgradil ali bi se zrak od nikoder zažgal.
Lastnosti
Fizični videz
Molekularni kisik je brezbarven plin, brez okusa in vonja, ko pa se kondenzira in kristalizira, pridobi modrikaste tone.
Molarna masa
32 g / mol (zaokrožena vrednost)
Tališče
-218 ° C
Vrelišče
-183
Topnost
Molekularni kisik je v vodi slabo topen, vendar zadostuje za podporo morske favne. Če bi bila vaša topnost višja, bi manj verjetno umrli zaradi utopitve. Po drugi strani je njegova topnost veliko večja pri nepolarnih oljih in tekočinah, saj jih lahko počasi oksidiramo in s tem vplivamo na njihove prvotne lastnosti.
Energetska stanja
Molekularni kisik je snov, ki je ne moremo v celoti opisati s teorijo valenčnih vezi (VTE).
Elektronska konfiguracija kisika je naslednja:
2s² 2p⁴
Ima en par neparnih elektronov (O :). Ko se srečata dva atoma kisika, se vežeta, da tvorita O = O dvojno vez, oba pa dokončata valenčni oktet.
Zato mora biti molekula O 2 diamagnetna, vsi njeni elektroni so povezani. Vendar gre za paramagnetno molekulo, kar je razloženo z diagramom njegovih molekulskih orbital:
Molekularni orbitalni diagram za plin kisik. Vir: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Tako molekularna orbitalna teorija (TOM) najbolje opisuje O 2 . Obe neparni elektroni se nahajajo v visokem energijo π * molekularnih orbital in kisik njeno paramagnetno značaj.
Pravzaprav to energijsko stanje ustreza tripletnemu kisiku, 3 O 2 , ki prevladuje med vsemi. Drugo energijsko stanje kisika, ki je na Zemlji manj obilno, je singlet, 1 O 2 .
Transformacije
Molekularni kisik je občutno stabilen, dokler ni v stiku z nobeno snovjo, ki je dovzetna za oksidacijo, še manj, če v bližini ni nobenega vira intenzivne vročine, kot je iskra. To je zato, ker O 2 ima visoko tendenco, da se, pridobivanjem elektrone zmanjšanje od drugih atomov ali molekul.
Ko se zmanjša, lahko vzpostavi širok spekter povezav in oblik. Če tvori kovalentne vezi, bo to storil z atomi, ki so manj elektronegativni kot sam, vključno z vodikom, da bo povzročil vodo, HOH. Prav tako lahko iz vesoljskega ogljika nastanejo vezi CO in različne vrste organskih molekul s kisikom (etri, ketoni, aldehidi itd.).
O 2 lahko pridobijo elektroni preoblikovati v peroksid in superoksid anionov, O 2 2- in O 2 - oz. Ko se znotraj telesa pretvori v peroksid , dobimo vodikov peroksid, H 2 O 2 , HOOH, škodljivo spojino, ki jo predelamo z delovanjem posebnih encimov (peroksidaze in katalaze).
Po drugi strani, in nič manj pomembna, O 2 reagira z anorgansko snov postati anion oksid, O 2- , ki sestavljajo neskončen seznam mineraloških mas ki zgostitev zemeljski skorji in plašč.
Prijave
Varjenje in izgorevanje
Kisik se uporablja za kurjenje acetilena in oddajanje izredno vročega plamena, ki je dragocen pri varjenju. Vir: Sheila / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)
Kisik se uporablja za izgorevanje reakcije, s katero snov eksotermično oksidira in oddaja ogenj. Ta ogenj in njegova temperatura sta odvisna od snovi, ki gori. Tako lahko dobimo zelo vroče plamene, kot je acetilen (zgoraj), s katerimi so varjene kovine in zlitine.
Če ne bi bilo kisika, goriva ne bi mogla goreti in zagotoviti vse svoje kalorične energije, ki se uporabljajo za izstrelitev raket ali zagon avtomobilov.
Oksidirajoče sredstvo v zeleni kemiji
Zahvaljujoč temu plinu se sintetizira ali industrijsko proizvaja nešteto organskih in anorganskih oksidov. Te reakcije temeljijo na oksidacijski molekulski kisiki, ki je tudi eden najbolj izvedljivih reagentov v zeleni kemiji za pridobivanje farmacevtskih izdelkov.
Pomožno dihanje in čiščenje odpadnih voda
Kisik je ključnega pomena za zadovoljevanje dihalnih potreb pri bolnikih z resnimi zdravstvenimi stanji, pri potapljačih pri spuščanju na majhne globine in pri gorskih plezalcih, na katerih višinah se koncentracija kisika močno zmanjša.
Prav tako kisik "nahrani" aerobne bakterije, ki pomagajo razgraditi ostanke onesnaževal iz kanalizacije ali pomagajo ribam dihati v vodnih kulturah za zaščito ali trgovino.
Reference
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (četrta izdaja). Mc Graw Hill.
- Wikipedija. (2020). Alotropi kisika. Pridobljeno: en.wikipedia.org
- Hone, CA, Kappe, CO (2019). Uporaba molekulskega kisika za aerobne oksidacije tekočih faz v nenehnem toku. Top Curr Chem (Z) 377, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
- Kevin Beck. (28. januar 2020). 10 uporabe kisika. Pridobljeno: sciaching.com
- Cliffsnotes. (2020). Biokemija I: Kemija molekularnega kisika. Pridobljeno: cliffsnotes.com
- GZ Industrijska oprema. (2020). Industrijske koristi plina kisika. Pridobljeno: gz-supplies.com