Az Oxigén

A levegő jellemzői A levegő egy gázelegy, amely a Földet körülvevő gázok keveréke. A légkör főbb alkotórészei: 78% nitrogén-molekuláris állapotban (az őslégkörben nem volt molekuláris állapotban, csak NH3 formájában volt megtalálható), 21% oxigén (őslégkörben csak nyomokban fordult elő) és 1% más gázok (argon, xenon, radon…). Változó mennyiségben vízpárát is tartalmazhat. Tiszta állapotban színtelen, szagtalan. Vízben kevésbé oldódik. Nagyon lehűlve cseppfolyós, ilyenkor világoskék.

Alapvető tudnivalók Név: OXIGÉN (Oxygenium = “savképző”) Kémiai jel: O2 Anyagszerkezet: rendszám = 8 a.: Atomszerkezet: 8 p+, 8 e–, 8 n0, 2 e–-héj, 6 külső e– b.: Halmazszerkezet:2 atomos, apoláris kovalens kötésű molekula, 1 mol tömege = 2 gramm

Fizikai tulajdonságai     Rendszám 8     Moláris tömeg 15,9994 g/mol     Oxidációs szám -2     Atomsugár 65 pm     Elektronszerkezet  [He] 2s22p4     Sűrűség (293K) 1,43 kg/m3     Elektronegativitás 3,5     Olvadáspont 54,21 K= -218,780C     Forráspont 90,03 K= -82,970C Az oxigén a periódusos rendszer VI. a oszlopába tartozó nemfémes kémiai elem; Színtelen, szagtalan, a levegőnél kissé nagyobb sűrűségű gáz. Paramágneses tulajdonságú. Cseppfolyós halmazállapotban világoskék színű,  sűrűsége a víznél nagyobb (1,118 g/cm3), szilárd halmazállapotban sötétebb kék kristályokká alakul.   Vízben kis mértékben oldódik (ez a vízi élővilág szempontjából rendkívül fontos).  Az olvadt ezüst saját térfogatának több mint húszszorosát képes oxigénből feloldani. Az oxigén nagymértékben adszorbeálódik a platina és az aktív szén felületén.

Kémiai tulajdonságai Mindhárom halmazállapotban igen állandó kétatomos molekulákból (O2) áll, de gázhalmazállapotban létezik egy allotróp módosulata is, az ózon.  Az oxigén molekula két párosítatlan elektronja miatt paramágneses tulajdonságú. Három természetes izotópja van az 16O, 17O és 18O, amelyek közül az 16O fordul elő a legnagyobb mennyiségben (99,7%), mellette csak 0,2% 18O és 0,04% 17O található. Az oxigén a periódusos rendszer VI. főcsoportjában található, ebből következően vegyérték-elektronhéján 6 vegyérték elektronnal. Az oxigén atomjainak elektronkonfigurációja {He}2s22p4;     Vízben csak kevéssé (1 liter vízben 31 cm3), szerves oldószerekben jobban oldódik.  A vízben oldott oxigénnek mind biológiai, mind technikai szempontból nagy a jelentősége. Szobahőmérsékleten csak kevéssé aktív, magasabb hőmérsékleten vagy atomos állapotban ("aktív oxigén") azonban igen reakcióképes.  A halogéneket, a nemesfémeket (pl. Pt, Au stb.) és egyes nemesgázokat kivéve oxidok képződésével közvetlenül egyesül a kémiai elemekkel.    Nagy elektronegativitása miatt gyakran képez kettős kötéseket. Vegyületeiben, a peroxidok, szuperoxidok és fluoroxidok kivételével, oxidációfoka -2. A legkisebb elektronegativitású fémekkel főleg ionos kötéseket létesít. A nagy elektronegativitású nemfémekkel kovalens kötésű, molekularácsos vegyületeket képez. Az atomrács, ionrács és molekularács közötti átmeneti jelleget mutat a félfémek és átmenetifémek oxidjainak rácstípusa. Az oxigén a legelterjedtebb elem. Az oxigén nélkülözhetetlen az életfolyamatokhoz. Az élőlények zöme oxidáció útján biztosítja energiaszükségletét. Bár az ipari és életfolyamatok útján nagy mennyiségű oxigén használódik el a levegőből, ennek oxigéntartalma állandó, mivel a zöld növényzet szén-dioxid asszimilációs folyamatát oxigén képződése kíséri. Legfontosabb vegyületei: a víz, a hidrogén-peroxid, az oxidok, karbonátok, foszfátok, nitrátok, szilikátok stb.

Előfordulása, előállítása, felhasználása Laboratóriumban Általában oxigéntartalmú vegyületek (pl. HgO,  KMnO4, KClO3, KClO4 ) termikus  bontásával nyernek oxigént,  illetve  gyengén savanyított vagy lúgosított víz elektrolízisével (az oxigén az anódon fejlődik) állítják elő. b) Iparilag Az oxigént legnagyobb mennyiségben  cseppfolyósított levegő frakcinált desztillációjával állítják elő (előbb a nitrogén távozik, míg a visszamaradó rész oxigénben feldúsul).  Előállítható még hidrogén-peroxid spontán vagy katalitikus bontásával illetve oxidálásával.  15MPa nyomáson, kék csíkkal megjelölt acélpalackokban hozzák forgalomba.

Tudtad-e? Hogy az ókorban minden gázt levegőnek neveztek. Van Helmont gondolt először arra, hogy nem minden légnemű anyag levegő. Maga a gáz szó is van Helmont találmánya? Hogy az oxigént 1733-ban a svéd Scheele, majd később, 1774-ben az angol Priestley fedezte fel. Priestley előbb hozta nyilvánosságra kutatásainak eredményeit, ezért őt tartják az oxigén felfedezőjének?

„A levegő tisztaságának megőrzése mindannyiunk feladata!!”