Oxigênio

O ar que respiramos é uma mistura de gases composta principalmente por nitrogênio (75%). O teor de oxigênio, por outro lado, é de apenas 21%. Essa quantidade é suficiente para os humanos enriquecerem o sangue com oxigênio para produção de energia.

É o elemento mais abundante em nosso planeta e o terceiro mais abundante no universo depois do hidrogênio e hélio. Quase todo o oxigênio no ar é produzido pelas plantas por meio da fotossíntese.

O elemento pode ser obtido industrialmente a partir da mistura de gases (Processo Linde). Sem essa parte importante do ar, que Wilhelm Scheele descobriu em 1771, não poderíamos viver. Na tabela periódica, oxigênio tem o símbolo químico O e o número atômico 8.

Como o oxigênio entrou no "ar"?

O ar é uma mistura de diferentes gases. oxigênio é representado em pouco menos de 21%. nitrogênio tem a maior participação, com 78%. Há também vestígios de outros gases, incluindo dióxido de carbono, que as plantas precisam para a fotossíntese.

O ar, como o conhecemos hoje, só existe há cerca de 350 milhões de anos. Após a formação da Terra, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, o oxigênio foi inicialmente ligado a minerais e dióxido de carbono e, portanto, não foi produzido na atmosfera primordial.

Não foi até 3,5 bilhões de anos atrás que as algas verde-azuladas se formaram na água, liberando oxigênio da água através da fotossíntese, que o oxigênio gasoso surgiu na Terra .

Quando esse processo parou, cerca de 2,3 bilhões de anos atrás, o gás dos oceanos foi liberado na atmosfera. Aos poucos, a concentração de oxigênio aumentou. Esse processo foi concluído após algumas centenas de milhões de anos.

1,5 bilhão de anos atrás, surgiram na água as primeiras criaturas que podiam usar oxigênio para gerar energia através da respiração.

A história do oxigênio

O fato de apenas uma parte do ar suportar a combustão, enquanto o resto sufoca a chama de uma vela, ou os animais morrem nela, já foi descoberto pelo estudioso Leonardo da Vinci.

Em 1772 Carl Wilhelm Scheele reconheceu que este componente do ar ("ar de fogo") é também um componente de dióxido de manganês (dióxido de manganês, MnO2) e montroidita (óxido de manganês). (II), HgO).

Em 1774 Joseph Priestley independentemente de Scheele isolou oxigênio, que ele, como um acérrimo defensor da teoria do flogisto, chamou de "ar deflogístico", decompõe o cinábrio ( HgO) previamente obtido a partir do ar e do mercúrio.

No entanto, desde que publicou suas teses antes de Scheele, ele só foi inicialmente mencionado como o descobridor do oxigênio.

Em 1777 Antoine-Laurent de Lavoisier explicou a natureza elementar do oxigênio, e por meio deste postulado ele liderou a teoria do flogisto ad absurdum. Por considerá-lo (embora erroneamente) o componente essencial dos ácidos, denominou-o "Oxigênio" (= gerador de ácido).

Lavoisier reconheceu o importante papel que o oxigênio desempenhava na respiração e assim se tornou um dos fundadores da química moderna.

A descoberta do ozônio: O ozônio foi criado em 1785 por Martinus van Marum descobriu quando percebeu um cheiro acre de descargas de rádio em "ar deflogístico".

Em 1864, o químico suíço Jacques Louis Soret reconheceu o ozônio como oxigênio trimolecular e deu-lhe a fórmula O3.

Propriedades de oxigênio

Quando se fala em oxigênio, estamos nos referindo ao elemento substância, que consiste em moléculas diatômicas, que é um gás incolor, inodoro e insípido. A densidade do gás é maior que a do ar.

A temperatura de fusão é -219°C e a temperatura de ebulição é -183°C. oxigênio é pouco solúvel em água. A solubilidade diminui com o aumento da temperatura (à pressão normal/0°C: 49 ml/l de água; à pressão normal/20°C: 31 ml/l de água).

O oxigênio em si não é inflamável, mas promove a combustão. A propriedade é usada para verificação (teste de chip de brilho). As moléculas de oxigênio são inertes porque são relativamente estáveis.

No entanto, em temperaturas mais altas, o oxigênio molecular às vezes reage violentamente. o oxigênio forma óxidos metálicos (vários óxidos de ferro, óxido de magnésio e outros). oxigênio reage com não metais para formar óxidos não metálicos (água, dióxido de carbono e monóxido de carbono, entre outros).

Essas reações são oxidações. Eles são frequentemente acompanhados por chamas. Algumas oxidações são extremamente violentas, como a reação de oxihidrogênio (reação de hidrogênio com oxigênio).

Além desta forma bem conhecida de oxigênio elementar, existe outra forma cujas moléculas consistem em três átomos: o ozônio. O ozônio é um gás incolor (tem coloração azul escura na forma líquida) com odor característico.

A temperatura de ebulição é -112°C e a temperatura de fusão é -193°C. Quando aquecido, o ozônio explode. Esta substância é um dos agentes oxidantes mais fortes de todos, pois até os metais preciosos oxidam. O ozônio é muito tóxico.

Para que é usado o oxigênio?

Para tecnologia, oxigênio é produzido industrialmente. Esta é a única maneira de obter as grandes quantidades necessárias para gerar temperaturas tão altas quanto as necessárias para os processos de combustão.

Ao usar oxigênio puro, temperaturas muito mais altas podem ser alcançadas do que ao usar ar normal, pois o nitrogênio contido não precisa ser aquecido. O cliente mais importante é a indústria siderúrgica.

oxigênio é usado junto com a substância orgânica acetileno na soldagem autógena. oxigênio reage explosivamente com hidrogênio.

Esta reação oxihidrogênio, ou chama oxihidrogênio, é usada para fundir quartzo (SiO2) e metais com altas temperaturas de fusão em metalurgia.

Cada vez mais tentativas também estão sendo feitas para usar a energia liberada durante a reação na tecnologia. Como resultado, a liberação de energia nas células de combustível está se tornando cada vez mais importante.

A adição de oxigênio durante a combustão reduz a necessidade de combustível, resíduos e emissões de CO2.

O segundo maior cliente, a indústria química, a importância do oxigênio para a indústria química é grande, também utiliza oxigênio para aquecer seus processos de produção.

Por exemplo, para a oxidação de compostos orgânicos, na produção de ácido sulfúrico e nítrico, na produção de gás de síntese a partir do carvão, no craqueamento ou na produção de hidrogênio a partir de materiais pesados .

Óleos, em viagens espaciais, oxigênio líquido é usado como agente oxidante para combustíveis de foguetes.

O oxigênio da atmosfera constitui uma base essencial da vida para a maioria dos organismos que existem hoje, pois é necessário para todos os processos de oxidação (também nos organismos vivos). ), incluindo oxidação biológica (respiração celular)

Os médicos usam para ventilar pacientes e combater dores de cabeça crônicas. Com um consumo anual de 80 milhões de metros cúbicos, é o medicamento mais utilizado em hospitais.

A indústria eletrônica faz uso da oxidação na construção de telas planas, e o oxigênio também é usado como gás de reação na produção de cabos de fibra óptica.

No processamento de petróleo bruto é usado para quebrar longas cadeias de hidrocarbonetos, em estações de tratamento de águas residuais é usado para estimular microorganismos e em fazendas os peixes da aquicultura crescem mais rápido quando a água é enriquecida com oxigênio na forma de ozônio.

oxigênio também permite viagens aéreas e espaciais, bem como expedições ao mundo subaquático. Nada disso seria possível sem respirar ar enriquecido com oxigênio.

O ozônio é usado como desinfetante no tratamento biológico de água há algum tempo. O gás também é usado como agente branqueador para papel, fibras, celulose e diversas gorduras, óleos, ceras e outras substâncias utilizadas.

Onde se encontra o oxigênio?

O oxigênio é o elemento mais comum na Terra. Ocorre tanto como uma substância pura quanto quimicamente ligada. O oxigênio elementar na atmosfera e os vários compostos do elemento compõem quase metade da fração de massa total de todos os elementos da tabela periódica.

Existem duas formas elementares em que o oxigênio ocorre na natureza. Por um lado, existe o oxigênio “normal”, a molécula diatômica que contém aproximadamente 21% do ar ao nosso redor em volume.

Por outro lado, o ozônio, triatômico oxigênio, é encontrado em maior quantidade nas camadas superiores da atmosfera terrestre. A água (H2O) contém muito oxigênio ligado.

Consequentemente, há enormes quantidades de oxigênio ligado a hidrogênio nos oceanos, rios, lagos e reservas de água subterrânea do mundo. As águas do mundo também contêm grandes quantidades de oxigênio dissolvido.

O que chama a atenção é o fato de que tanto oxigênio atmosférico livre quanto oxigênio dissolvido em água são exclusivamente de origem biológica. Foi formado pela fotossíntese durante os últimos 3 bilhões de anos.

Hoje, a atmosfera contendo oxigênio constitui uma base essencial para a existência de seres vivos em nossa terra. Além dos eventos mencionados acima, existem enormes quantidades de oxigênio na crosta terrestre na forma de vários óxidos.

Por exemplo, quartzo (SiO2) ou óxidos de ferro e também na forma de sais de ácidos oxigenados. Estes incluem sais de ácido carbônico, carbonatos, por exemplo, calcário (CaCO3) ou dolomita (CaCO3 x MgCO3).

Feldspato também contém oxigênio ligado na forma de silicato. Até o início do século XX, o oxigênio era obtido a partir do óxido de bário (BaO).

A cerca de 500°C, este é convertido em peróxido de bário (BaO2) com oxigênio atmosférico e fica mais quente. A aproximadamente 700°C, ele se desintegra com a liberação de oxigênio.

Hoje, oxigênio é feito de ar.Para fazer isso, o ar é liquefeito por forte resfriamento sob pressão. Os componentes individuais são então convertidos em gás um após o outro por aquecimento gradual e podem ser separados por destilação fracionada.

O oxigênio gerado desta forma é armazenado em garrafas de pressão azuis com rosca direita. A decomposição eletrolítica da água com a ajuda do aparelho de decomposição de água Hoffmann é frequentemente usada em laboratório.

A água é misturada com ácido sulfúrico e então se divide em seus componentes, hidrogênio e oxigênio, sob a influência da corrente elétrica.

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