MOLEKULARNI KISIK: STRUKTURA, SVOJSTVA, UPOTREBE - KEMIJA - 2025

Molekularni kisik ili dikisika, koji se nazivaju diatomski kisik ili plin, najčešći je elementarna način je taj element na Zemlji. Njegova formula je O ₂, dakle kao na dvoatomsku molekulu i Homonuklearne, potpuno nepolarno.

Zrak koji udišemo sastoji se od oko 21% kisika kao molekula O ₂. Kako se uspinjemo, koncentracije plina kisika smanjuju se, a prisutnost ozona, O3 _{, povećava}. Naše tijelo iskorištava O ₂ za obogaćivanje svojih tkiva i provesti stanično disanje.

Bez da kisik obogaćuje našu atmosferu, život bi bio neodrživ fenomen. Izvor: Pixabay.

O ₂ je također odgovoran za postojanje požara: bez njega bilo bi gotovo nemoguće da postoji požar i izgaranje. To je zato što je njegovo glavno svojstvo moćno oksidirajuće sredstvo, dobivanje elektrona ili redukcija u molekuli vode ili u oksidnim anionima, O ^2-.

Molekularni kisik je ključan za bezbroj aerobnih procesa, koji imaju primjenu u metalurgiji, medicini i pročišćavanju otpadnih voda. Taj je plin praktički sinonim za toplinu, disanje, oksidaciju i, s druge strane, temperature smrzavanja kada je u tekućem stanju.

Struktura molekularnog kisika

Molekularna struktura plinovitog kisika. Izvor: Benjah-bmm27 putem Wikipedije.

Na gornjoj slici imamo molekularnu strukturu plinovitog kisika predstavljenu raznim modelima. Posljednja dva pokazuju karakteristike kovalentne veze koja drži atome kisika zajedno: dvostruka veza O = O, u kojoj svaki atom kisika dovršava svoj oktet valencije.

O ₂ molekula je linearni, Homonuklearne i simetrično. Njegova dvostruka veza ima duljinu od 121 pm. Ova kratka udaljenost znači da je za prekid veze O = O potrebna neka značajna energija (498 kJ / mol), i zbog toga je relativno stabilna molekula.

Da nije tako, kisik u atmosferi bi se s vremenom potpuno razgradio ili bi se zrak niotkuda zapalio.

Svojstva

Fizički izgled

Molekularni kisik je bezbojni plin bez okusa i mirisa, ali kada se kondenzira i kristalizira, stječe plavkast ton.

Molekulska masa

32 g / mol (zaobljena vrijednost)

Talište

-218 ° C

Vrelište

-183

Topljivost

Molekularni kisik je slabo topiv u vodi, ali dovoljan da podrži morsku faunu. Da je vaša topljivost veća, bila bi manja vjerojatnost da ćete umrijeti od utapanja. S druge strane, njegova topljivost je mnogo veća u nepolarnim uljima i tekućinama, pa ih je moguće polako oksidirati i tako utjecati na njihova izvorna svojstva.

Energetska stanja

Molekularni kisik je tvar koju teorijom valentne veze (VTE) ne može u potpunosti opisati.

Elektronička konfiguracija kisika je sljedeća:

2s² 2p⁴

Ima jedan par nesparenih elektrona (O:). Kad se sretnu dva atoma kisika, oni se vežu i tvore O = O dvostruku vezu, a oba dovršavaju valentni oktet.

Stoga, O ₂ molekula trebao biti dijamagnetski, sa svim svojim elektrona u paru. Međutim, to je paramagnetska molekula, a to je objašnjeno dijagramom njegovih molekularnih orbitala:

Molekularno orbitalni dijagram za kisik. Izvor: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Tako da molekulska orbitala teorija (TOM) najbolje opisuje O ₂. Dva nesparena elektrona nalaze se u molekularnoj orbitali više energije π ^* i daju kisiku njegov paramagnetski karakter.

U stvari, ovo energetsko stanje odgovara trostrukom kisiku, ³ O ₂, koji je najdominantniji od svih. Drugo energetsko stanje kisika, manje obilno na Zemlji, je singlet, ¹ O ₂.

transformacije

Molekularni kisik je znatno stabilan sve dok nije u kontaktu s bilo kojom supstancom koja je osjetljiva na oksidaciju, još manje ako u blizini nema izvora jake topline, poput iskre. To je zato što O ₂ ima visoku tendenciju da se smanji, dobitak elektrona iz drugih atoma ili molekula.

Kad se smanji, može uspostaviti širok spektar veza i oblika. Ako formira kovalentne veze, to će učiniti s atomima manje elektronegativnim od sebe, uključujući vodik, da bi se stvorila voda, HOH. Može također iz svemira ugljik stvoriti CO veze i razne vrste organskih molekula kisika (eteri, ketoni, aldehidi, itd.).

O ₂ također može dobiti elektrona transformirati u peroksida i aniona superoksida, O ₂ ^2- i O ₂ ^-, respektivno. Kada se pretvara u tijelu u peroksida, vodikovog peroksida, H ₂ O ₂, ho-oh, dobije se spoj koji štetno obrađuje djelovanjem specifičnih enzima peroksidaze (i katalaza).

S druge strane, i ne manje važno, O ₂ reagira s anorganske tvari postati oksid anion O ², što se beskrajne popis mineraloški masa koja zgusnuti Zemljine kore i plašta.

Prijave

Zavarivanje i izgaranje

Kisik se koristi za spaljivanje acetilena i odašilje izuzetno vruć plamen vrijedan u zavarivanju. Izvor: Sheila / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Kisik se upotrebljava za provođenje reakcije izgaranja, kojom se supstanca egzotermično oksidira, oslobađajući vatru. Taj požar i njegova temperatura variraju ovisno o tvari koja gori. Tako se mogu dobiti vrlo vrući plamenovi, poput acetilena (gore) s kojim su metali i legure zavareni.

Da nije kisika, goriva se ne bi mogla sagorjeti i osigurati svu svoju kalorijsku energiju, koja se koristi za lansiranje raketa ili pokretanje automobila.

Oksidirajuće sredstvo u zelenoj kemiji

Zahvaljujući ovom plinu, sintetizira se ili se proizvodi bezbroj organskih i anorganskih oksida. Te se reakcije temelje na oksidacijskoj moći molekularnog kisika, koji su ujedno i jedan od najživljih sredstava u zelenoj kemiji za dobivanje farmaceutskih proizvoda.

Potpomognuto disanje i pročišćavanje otpadnih voda

Kisik je ključan za podmirivanje respiratorne potrebe kod bolesnika sa ozbiljnim zdravstvenim stanjima, kod ronioca prilikom spuštanja na plitke dubine, te kod planinara, na čijim je visinama koncentracija kisika dramatično smanjena.

Također, kisik "hrani" aerobnim bakterijama, koje pomažu razgraditi onečišćujuće ostatke iz kanalizacije ili pomažu ribama da dišu u vodenim kulturama radi zaštite ili trgovine.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Alotropi kisika. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
3. Hone, CA, Kappe, CO (2019). Uporaba molekularnog kisika za aerobne oksidacije u tekućim fazama u kontinuiranom protoku. Top Curr Chem (Z) 377, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
4. Kevin Beck. (28. siječnja 2020.). 10 upotrebe kisika. Oporavilo od: sciaching.com
5. Cliffsnotes. (2020). Biokemija I: Kemija molekularnog kisika. Oporavak od: cliffsnotes.com
6. GZ Industrijska oprema. (2020). Industrijske prednosti kisika. Oporavilo od: gz-supplies.com