OXY PHÂN TỬ: CẤU TẠO, TÍNH CHẤT, CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các oxy phân tử hoặc dioxy , hay còn gọi là ôxi hoặc khí, là cách tiểu phổ biến nhất là yếu tố này trên Trái Đất. Công thức của nó là O ₂ , do đó là một phân tử điatomic và homonuclear, hoàn toàn không có cực.

Không khí chúng ta hít thở được tạo thành từ khoảng 21% oxy là phân tử O ₂ . Khi chúng ta đi lên, nồng độ khí oxy giảm và sự hiện diện của ozon, O _{3, tăng lên} . Cơ thể chúng ta tận dụng O ₂ để cung cấp oxy cho các mô và thực hiện quá trình hô hấp tế bào.

Nếu không có oxy làm giàu bầu khí quyển của chúng ta, sự sống sẽ là một hiện tượng không bền vững. Nguồn: Pixabay.

O ₂ cũng chịu trách nhiệm về sự tồn tại của lửa: nếu không có nó thì hầu như không thể xảy ra cháy và cháy. Điều này là do tính chất chính của nó là trở thành một chất oxy hóa mạnh, thu được electron hoặc tự khử trong phân tử nước, hoặc trong anion oxit, O ^2- .

Oxy phân tử cần thiết cho vô số quá trình hiếu khí, có ứng dụng trong luyện kim, y học và xử lý nước thải. Khí này thực tế đồng nghĩa với nhiệt, hô hấp, oxy hóa và mặt khác, với nhiệt độ đóng băng khi nó ở trạng thái lỏng.

Cấu trúc của oxy phân tử

Cấu tạo phân tử của oxi ở thể khí. Nguồn: Benjah-bmm27 qua Wikipedia.

Trong hình trên, chúng ta có cấu trúc phân tử của oxy thể khí được biểu diễn bằng các mô hình khác nhau. Hai liên kết cuối cho thấy các đặc điểm của liên kết cộng hóa trị giữ các nguyên tử oxy lại với nhau: một liên kết đôi O = O, trong đó mỗi nguyên tử oxy hoàn thành octet hóa trị của nó.

Phân tử O ₂ là phân tử mạch thẳng, đơn nhân và đối xứng. Liên kết đôi của nó có độ dài là 121 pm. Khoảng cách ngắn này có nghĩa là cần một năng lượng đáng kể (498 kJ / mol) để phá vỡ liên kết O = O, và do đó nó là một phân tử tương đối ổn định.

Nếu không, oxy trong khí quyển sẽ bị suy giảm hoàn toàn theo thời gian, hoặc không khí sẽ bốc cháy từ hư không.

Tính chất

Ngoại hình

Ôxy phân tử là một chất khí không màu, không vị và không mùi, nhưng khi nó ngưng tụ và kết tinh, nó có màu hơi xanh.

Khối lượng phân tử

32 g / mol (giá trị làm tròn)

Độ nóng chảy

-218 ºC

Điểm sôi

-183

Độ hòa tan

Oxy phân tử hòa tan kém trong nước, nhưng đủ để hỗ trợ hệ động vật biển. Nếu độ hòa tan của bạn cao hơn, bạn sẽ ít có khả năng chết vì đuối nước hơn. Mặt khác, độ hòa tan của nó cao hơn nhiều trong dầu và chất lỏng không phân cực, có khả năng oxy hóa chúng từ từ và do đó ảnh hưởng đến các đặc tính ban đầu của chúng.

Trạng thái năng lượng

Oxy phân tử là một chất không thể được mô tả đầy đủ bằng thuyết liên kết hóa trị (VTE).

Cấu hình điện tử của oxy như sau:

2s² 2p⁴

Nó có một cặp electron chưa ghép đôi (O :). Khi hai nguyên tử oxy gặp nhau, chúng liên kết để tạo thành liên kết đôi O = O, cả hai đều hoàn thành octet hóa trị.

Do đó, phân tử O ₂ nên nghịch từ, với tất cả các electron của nó đều được ghép đôi. Tuy nhiên, nó là một phân tử thuận từ, và điều này được giải thích bằng sơ đồ các obitan phân tử của nó:

Sơ đồ quỹ đạo phân tử đối với khí oxi. Nguồn: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Do đó, lý thuyết quỹ đạo phân tử (TOM) mô tả tốt nhất O ₂ . Hai điện tử chưa ghép đôi nằm trong các obitan phân tử có năng lượng cao hơn π ^* và tạo cho oxy đặc tính thuận từ của nó.

Trên thực tế, trạng thái năng lượng này tương ứng với oxy bộ ba, ³ O ₂ , là trạng thái chiếm ưu thế nhất. Trạng thái năng lượng khác của oxy, ít dồi dào hơn trên Trái đất, là singlet, ¹ O ₂ .

Sự biến đổi

Ôxy phân tử ổn định đáng kể miễn là nó không tiếp xúc với bất kỳ chất nào dễ bị ôxy hóa, ít hơn nhiều nếu không có nguồn nhiệt mạnh gần đó, chẳng hạn như tia lửa. Điều này là do O ₂ có xu hướng tự khử cao, lấy electron từ các nguyên tử hoặc phân tử khác.

Khi giảm, nó có thể thiết lập một phổ liên kết và hình dạng rộng. Nếu nó tạo thành liên kết cộng hóa trị, nó sẽ làm như vậy với các nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn chính nó, bao gồm cả hydro, để tạo ra nước, HOH. Nó cũng có thể là carbon vũ trụ, để tạo ra các liên kết CO và các loại phân tử hữu cơ được oxy hóa khác nhau (ete, xeton, aldehyde, v.v.).

O ₂ cũng có thể nhận được các điện tử để biến đổi thành anion peroxit và superoxide , tương ứng là O ₂ ^2- và O ₂ ^- . Khi nó được chuyển đổi thành peroxide trong cơ thể, hydrogen peroxide, H ₂ O ₂ , HOOH, sẽ được thu được, một hợp chất có hại được xử lý bằng tác động của các enzym cụ thể (peroxidase và catalase).

Mặt khác, và không kém phần quan trọng, O ₂ phản ứng với chất vô cơ để trở thành anion oxit, O ^2- , tạo nên một danh sách vô tận về các khối khoáng chất làm dày vỏ và lớp phủ của trái đất.

Các ứng dụng

Hàn và đốt

Khí oxi được dùng để đốt cháy axetilen và tạo ra ngọn lửa cực nóng rất có giá trị trong hàn. Nguồn: Sheila / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Khí oxi được dùng để thực hiện phản ứng cháy, trong đó một chất bị oxi hóa tỏa nhiệt, sinh ra sự cháy. Ngọn lửa này và nhiệt độ của nó thay đổi tùy thuộc vào chất cháy. Do đó, ngọn lửa rất nóng, chẳng hạn như axetylen (ở trên), có thể thu được mà kim loại và hợp kim được hàn.

Nếu không có ôxy, nhiên liệu không thể đốt cháy và cung cấp tất cả nhiệt lượng của chúng, được sử dụng để phóng tên lửa hoặc khởi động ô tô.

Chất oxy hóa trong hóa học xanh

Nhờ khí này, vô số oxit hữu cơ và vô cơ được tổng hợp hoặc sản xuất công nghiệp. Những phản ứng này dựa trên khả năng oxy hóa của oxy phân tử, cũng là một trong những thuốc thử khả thi nhất trong hóa học xanh để thu được các sản phẩm dược phẩm.

Hỗ trợ thở và xử lý nước thải

Oxy rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu hô hấp ở những bệnh nhân có tình trạng sức khỏe nghiêm trọng, ở thợ lặn khi xuống độ sâu nông và ở những người leo núi, ở độ cao nồng độ oxy giảm đột ngột.

Ngoài ra, oxy "nuôi" vi khuẩn hiếu khí, giúp phân hủy các chất cặn bã gây ô nhiễm từ nước thải, hoặc giúp cá thở, trong môi trường nước để bảo vệ hoặc buôn bán.

Người giới thiệu

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ . (xuất bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Wikipedia. (Năm 2020). Các dạng thù hình của oxy. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
3. Hone, CA, Kappe, CO (2019). Việc sử dụng oxy phân tử để oxy hóa hiếu khí pha lỏng trong dòng chảy liên tục. Top Curr Chem (Z) 377, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
4. Kevin Beck. (Ngày 28 tháng 1 năm 2020). 10 Công dụng của Oxy. Phục hồi từ: sciining.com
5. Cliffsnotes. (Năm 2020). Hóa sinh I: Hóa học của Oxy phân tử. Phục hồi từ: Clipsnotes.com
6. Nguồn cung cấp Công nghiệp GZ. (Năm 2020). Lợi ích công nghiệp của khí Oxy. Được khôi phục từ: gz-supplies.com