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Oxigênio

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Informações de fundo

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Oxigênio
8 O
-

O

S
azoto ← → oxigênio flúor
Aparência
gás incolor; líquido azul pálido. Bolhas de oxigênio subir nesta foto de oxigénio líquido.
Uma garrafa de vidro meio-cheio com um líquido borbulhante azulada

Linhas espectrais de oxigênio
Propriedades gerais
Nome, símbolo, número oxigênio, O, 8
Pronúncia / ɒ k s ɨ ə n / OK -si-jən
Categoria elemento metalóide, Calcogênio
Grupo, período, bloco 16 (Calcogênios), 2, p
Peso atômico padrão 15,999 (4)
Configuração eletrônica [Ele] 2s 2p 2 4
2, 6
Conchas de elétrons de oxigênio (2, 6)
História
Descoberta Carl Wilhelm Scheele (1772)
Nomeado por Antoine Lavoisier (1777)
Propriedades físicas
Fase gás
Densidade (0 ° C, 101,325 kPa)
1,429 g / L
Líquido densidade no pb 1.141 g cm -3 ·
Ponto de fusão 54,36 K , -218,79 ° C, -361,82 ° F
Ponto de ebulição 90,20 K, -182,95 ° C, -297,31 ° F
Ponto crítico 154,59 K, 5,043 MPa
Calor de fusão (O 2) 0,444 kJ mol -1 ·
Calor de vaporização (O 2) 6,82 kJ mol -1 ·
Capacidade calorífica molar (O 2)
29,378 J · · mol -1 K -1
Pressão de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em T (K) 61 73 90
Propriedades atômicas
Estados de oxidação 2, 1, -1, - 2
Eletronegatividade 3,44 (escala de Pauling)
Energias de ionização
( Mais)
1º: 1313,9 kJ · mol -1
2: 3388,3 kJ · mol -1
3: 5300,5 kJ · mol -1
O raio de covalência 66 ± 14:00
Van der Waals raio 152 pm
Miscelânea
A estrutura de cristal cúbico
O oxigênio tem uma estrutura cristalina cúbica
Ordenamento magnético paramagnético
Condutividade térmica 26.58x10 -3 W · m -1 · K -1
Velocidade do som (Gás, 27 ° C) 330 m · s -1
Número de registo CAS 7782-44-7
A maioria dos isótopos estáveis
Ver artigo principal: Isótopos de oxigénio
iso N / D meia-vida DM DE ( MeV) DP
16 O 99,76% 16 O é estável com 8 neutrons
17 O 0,039% 17 O é estável com 9 neutrons
18 O 0,201% 18 O é estável com 10 nêutrons
Brilho branco azul a partir de um tubo de descarga de oxigênio.

O oxigênio é um elemento químico com o símbolo O e número atômico 8. O seu nome deriva do grego raízes ὀξύς (oxys) ("ácido", literalmente "afiado", referindo-se ao gosto amargo de ácidos ) e -γόνος (-gοnos) ("produtor", literalmente "progenitor"), porque no momento da nomeação, foi equivocadamente pensaram que todos os ácidos necessário oxigênio em sua composição. Em a temperatura e pressão padrão, dois átomos do elemento ligam para formar dioxigénio, incolor, inodoro, insípido um diatómico gás com a fórmula O 2. Esta substância é uma parte importante da atmosfera, e é necessário para sustentar a maior parte da vida terrestre.

O oxigénio é um membro do Calcogênio grupo na tabela periódica e é altamente reactivo elemento não metálico que forma prontamente compostos (nomeadamente óxidos), com a maioria dos elementos, exceto o nobre gases hélio e néon . O oxigénio é um forte agente oxidante e apenas flúor tem maior eletronegatividade. Por massa, o oxigênio é o terceiro elemento mais abundante no universo, depois de hidrogênio e hélio eo elemento mais abundante em massa na crosta terrestre , tornando-se quase a metade da massa da crosta. O oxigênio é muito quimicamente reativos a ser um elemento livre na atmosfera da Terra sem ser continuamente reposto pelo fotossintética ação de organismos vivos, que usam a energia da luz solar para produzir oxigênio elementar da água. Livre O elemental 2 só começou a se acumular na atmosfera cerca de 2,5 bilhões de anos atrás (ver Grande evento de oxigenação) sobre um bilhão de anos após o primeiro aparecimento desses organismos. Gás oxigénio diatómico constitui 20,8% do volume de ar .

O oxigénio constitui a maior parte da massa de organismos vivos, porque a água é o componente principal (por exemplo, cerca de dois terços de massa corporal humana). Muitas das principais classes de moléculas orgânicas em organismos vivos, tais como proteínas , ácidos nucleicos, hidratos de carbono , e gorduras, contêm oxigênio, assim como os principais compostos inorgânicos que são constituintes de conchas de animais, dentes e ossos. Oxigénio elementar é produzido pela cianobactérias, algas e plantas, e é usado em respiração celular para toda a vida complexa. O oxigénio é tóxico para organismos anaeróbicos obrigatoriamente, que eram a forma dominante de início da vida na Terra até O2 começou a se acumular na atmosfera. Outra forma ( allotrope) de oxigênio, ozônio (O 3), absorve fortemente UVB radiação e, consequentemente, a alta altitude camada de ozono ajuda a proteger a biosfera de radiação ultravioleta , mas é um poluente perto da superfície em que é um subproduto da poluição atmosférica . No mesmo superior órbita terrestre baixa altitudes oxigênio atômico é uma presença significativa e uma causa de erosão para naves espaciais.

O oxigénio foi descoberta independentemente por Carl Wilhelm Scheele, em Uppsala, em 1773 ou anterior, e Joseph Priestley em Wiltshire, em 1774, mas Priestley é muitas vezes dada prioridade porque seu trabalho foi publicado pela primeira vez. O nome de oxigênio foi cunhado em 1777 por Antoine Lavoisier , cujos experimentos com oxigênio ajudou a desacreditar o então popular teoria do flogisto de combustão e corrosão . O oxigénio é produzido industrialmente pela destilação fraccionada de ar liquefeito, o uso de zeólitos com pressão de ciclagem para concentrar o oxigênio do ar, electrólise de água e outros meios. Usos de oxigénio elementar incluem a produção de aço, plástico e têxteis, brasagem, soldadura e corte de aço e outros metais, propulsor do foguete, a terapia de oxigênio e sistemas de suporte à vida em aviões, submarinos, voo espacial e mergulho.

Características

Estrutura

Oxigênio O 2 molécula.

Em a temperatura e pressão normal, o oxigénio é um gás incolor, inodoro, com a fórmula molecular de O 2, em que os dois átomos de oxigénio estão quimicamente ligados um ao outro com um rotação tripleto configuração electrónica. Esta ligação tem um ordem de ligação de dois, e é muitas vezes simplificado na descrição como ligação dupla ou como uma combinação de uma ligação de dois elétrons e dois títulos de três elétrons .

Oxigênio Triplet (para não ser confundido com o ozono , O 3) é o estado fundamental da molécula O 2. A configuração eletrônica da molécula tem dois elétrons desemparelhados que ocupam dois degenerado orbitais moleculares. Estes orbitais são classificados como antibonding (enfraquecendo a ordem de ligação de três para dois), então o vínculo de oxigênio diatômico é mais fraco do que o diatômico nitrogênio ligação tripla na qual todos os orbitais moleculares bonding estão cheios, mas alguns orbitais antibonding não são.

Um filete de oxigênio líquido é desviada por um campo magnético, ilustrando a sua propriedade paramagnética

Na forma tripleto normal, O 2 moléculas são paramagnético. Isto é, eles formam um íman na presença de um campo magnético, porque o rotação momentos magnéticos dos electrões desemparelhados na molécula, e o negativo energia intercâmbio entre vizinhos O 2 moléculas. O oxigênio líquido é atraído por um ímã a um nível suficiente que, em demonstrações laboratoriais, uma ponte de oxigénio líquido pode ser suportado contra o seu próprio peso entre os pólos de um ímã poderoso.

O oxigénio singleto é um nome dado a várias espécies de maior energia molecular de O 2 em que todos os spins estão emparelhados electrões. É muito mais reactivo para comuns moléculas orgânicas do que é o oxigénio molecular por si só. Na natureza, o oxigénio singuleto é geralmente formado a partir de água durante a fotossíntese, usando a energia da luz solar. Também é produzido na troposfera por fotólise de ozono por luz de comprimento de onda curto, e por o sistema imune como uma fonte de oxigénio activo. Os carotenóides em organismos fotossintéticos (e possivelmente também em animais) desempenham um papel importante na absorção de energia a partir de oxigénio singuleto e convertê-lo para o estado fundamental não excitado antes que possa causar danos aos tecidos.

Allotropes

?tomo central é carregada positivamente e átomos finais são carregadas negativamente.
O ozônio é um gás raro na Terra encontrada principalmente no estratosfera.

O comum allotrope de oxigénio elementar na Terra é chamado dioxygen, O 2. Tem um comprimento de ligação de 121 pm e uma energia de ligação de 498 · kJ mol -1. Esta é a forma que é usada por formas complexas de vida, tais como animais, em respiração celular (veja papel Biológicas) e é a forma que é uma parte importante da atmosfera da Terra (ver Ocorrência ). Outros aspectos do O 2 são abordados no restante deste artigo.

Trioxygen (O 3) é geralmente conhecido como o ozônio e é um alótropo muito reativos de oxigênio que é prejudicial para o tecido pulmonar. O ozono é produzido na atmosfera superior quando O 2 se combina com o oxigênio atômico feito pela divisão de O 2 por ultravioleta (UV). Uma vez que o ozono absorve fortemente na região UV do espectro, o camada de ozônio da atmosfera superior as funções como um escudo protetor radiação para o planeta. Perto da superfície da Terra, no entanto, é um poluente formado como um subproduto de escape de automóveis. O molécula metastable tetraoxygen (O 4) foi descoberto em 2001, e foi assumido que existem em uma das seis fases de oxigénio sólido. Foi comprovado que, em 2006, esta fase, criado através da pressurização O 2 a 20 GPa, é, de facto, uma O 8 romboédrica cluster. Este aglomerado tem o potencial para ser um tanto mais potente oxidante do que qualquer um de O 2 ou O 3 e pode, portanto, ser utilizados em combustível de foguete. A fase metálica foi descoberto em 1990, quando o oxigénio sólido é submetido a uma pressão superior a 96 GPa e demonstrou-se, em 1998, que a temperaturas muito baixas, torna-se esta fase supercondutora .

Propriedades físicas

O oxigênio é mais solúvel em água do que o nitrogênio é. A água em equilíbrio com ar contém cerca de 1 molécula de O2 dissolvido por cada 2 moléculas de N 2, em comparação com uma razão de atmosférico de cerca de 1: 4. A solubilidade do oxigénio na água é dependente da temperatura, e cerca de duas vezes mais (14,6 mg · L-1) dissolve-se a 0 ° C do que a 20 ° C (7,6 mg · L-1). A 25 ° C e 1 atmosfera padrão (101,3 kPa) de ar, de água doce contém cerca de 6,04 mililitros (mL) de oxigénio por litro, enquanto que a água do mar contém cerca de 4,95 ml por litro. A 5 ° C a solubilidade aumenta para 9,0 ml (50% a mais do que a 25 ° C) por litro de água e 7,2 ml (45% mais) por litro para a água do mar.

Oxigénio condensa em 90,20 K (-182,95 ° C, -297,31 ° F), e congela a 54,36 K (-218,79 ° C, -361,82 ° F). Tanto líquido e sólido O 2 são substâncias claras com uma luz céu azul-de cor causada pela absorção no vermelho (em contraste com a cor azul do céu, o que é devido a Espalhamento Rayleigh da luz azul). De alta pureza líquido O2 é geralmente obtida pela destilação fracionada do ar liquefeito. Oxigénio líquido pode também ser produzido por condensação de ar, utilizando azoto líquido como refrigerante. É uma substância altamente reativo e deve ser separado de materiais combustíveis.

Isótopos e origem estelar

Um diagrama concêntrico-esfera, mostrando, a partir do núcleo para as camadas do escudo, ferro, silício, oxigênio, néon, carbono, hidrogênio e hélio exteriores.
Tarde na vida de uma estrela maciça, 16 O concentrados na O-shell, 17 S no H-shell e 18 S no He-shell.

De ocorrência natural de oxigénio é composto por três estáveis isótopos , 16 O, 17O, e 18 O, com 16 O que é o mais abundante (99,762% abundância natural).

A maioria 16O é sintetizada no final do processo de fusão do hélio em massivas estrelas , mas alguns é feita no 17 O neon queima processo. é feita principalmente pela queima de hidrogênio em hélio durante o Ciclo CNO, tornando-se um isótopo comum nas zonas de queima de hidrogênio de estrelas. Mais 18O é produzido quando 14 N (feito abundante da CNO queima) capta uma 4 Ele núcleo, fazendo 18O comum nas zonas ricas em hélio de evoluíram estrelas massivas.

Catorze radioisótopos foram identificados. O mais estáveis são 15O com uma meia-vida de 122,24 segundo e 14 s com uma meia-vida de 70,606 segundo. Todos os restantes isótopos radioativos possuem meias-vidas que são menos de 27 s, ea maioria destes com meias-vidas que são menos de 83 milissegundos. O mais comum modo de decaimento dos isótopos mais leves que 16 Ó é β + decaimento para produzir azoto, e o modo mais comum para os isótopos mais pesados do que 18O está decaimento beta, para se obter flúor .

Ocorrência

Dez elementos mais comuns na galáxia da Via Láctea estimado spectroscopically
Z Elemento Fração de massa em partes por milhão
1 Hidrogênio 739000 71 × massa de oxigénio (barra vermelha)
2 Hélio 240.000 23 × massa de oxigénio (barra vermelha)
8 Oxigênio 10.400 10400
6 Carbono 4600 4600
10 Néon 1340 1340
26 Ferro 1090 1090
7 Azoto 960 960
14 Silício 650 650
12 Magnésio 580 580
16 Enxofre 440 440

O oxigênio é o elemento químico mais abundante em massa na Terra da biosfera, ar, mar e terra. O oxigênio é o terceiro elemento químico mais abundante no universo, depois de hidrogênio e hélio. Cerca de 0,9% da Sun massa 's é oxigênio. O oxigênio constitui 49,2% da crosta da Terra em massa e é o principal componente de oceanos do mundo (88,8% em massa). Gás oxigênio é o segundo componente mais comum da atmosfera da Terra , ocupando 20,8% do seu volume e 23,1% de sua massa (cerca de 10 15 toneladas). Terra é incomum entre os planetas do Sistema Solar em ter uma alta concentração de gás oxigênio em sua atmosfera tal: Mars (com O 2 em volume 0,1%) e Venus têm concentrações muito baixas. No entanto, o O2 circundante estes planetas é produzido exclusivamente por radiação ultravioleta impactando moléculas contendo oxigénio, tais como o dióxido de carbono.

A concentração anormalmente elevada de gás de oxigénio na Terra é o resultado da ciclo de oxigênio. Este ciclo biogeoquímico descreve o movimento de oxigênio dentro e entre as suas três principais reservatórios na Terra: a atmosfera, a biosfera , eo litosfera. O principal fator de condução do ciclo de oxigênio é a fotossíntese , que é responsável pela atmosfera da Terra moderna. Fotossíntese libera oxigênio na atmosfera, enquanto respiração e decadência removê-lo da atmosfera. No presente equilíbrio, a produção e consumo ocorrem na mesma taxa de cerca de 1/2000 de todo o oxigénio atmosférico por ano.

Mapa-múndi mostrando que o oxigênio da superfície do mar está esgotada em torno do equador e aumenta em direção aos pólos.
A água fria detém mais O2 dissolvido.

Oxigênio livre também ocorre em solução em corpos hídricos do mundo. O aumento da solubilidade de O 2 a temperaturas mais baixas (ver Propriedades físicas ) tem implicações importantes para a vida do oceano, como oceanos polares apoiar uma densidade muito maior de vida, devido ao seu maior teor de oxigênio. ?gua poluída com nutrientes das plantas, tais como nitratos ou fosfatos podem estimular o crescimento de algas por um processo chamado eutrofização ea decadência destes organismos e outros biomateriais podem reduzir os valores de O 2 em corpos de água eutróficas. Os cientistas avaliar este aspecto da qualidade da água através da medição da água carência bioquímica de oxigénio, ou a quantidade de O2 necessária para restaurá-lo para uma concentração normal.

Papel biológico de O2

Fotossíntese e respiração

Um diagrama de processos de fotossíntese, incluindo o rendimento de água e dióxido de carbono, iluminação e liberação de oxigênio. Reacções produzir ATP e NADPH num ciclo de Calvin com um açúcar como um subproduto.
Photosynthesis divide água para libertar O 2 e CO 2 corrige em açúcar no que é chamado de Ciclo de Calvin.

Na natureza, o oxigénio livre é produzido pela divisão de água leve-driven durante oxygenic fotossíntese . De acordo com algumas estimativas, As algas verdes e cianobactérias em ambientes marinhos fornecem cerca de 70% do oxigênio livre produzido na Terra eo resto é produzido por plantas terrestres. Outras estimativas da contribuição oceânica ao oxigénio atmosférico são maiores, enquanto algumas estimativas são mais baixas, sugerindo oceanos produzir ~ 45% de oxigênio atmosférico da Terra a cada ano.

Uma fórmula geral simplificada para a fotossíntese é:

6 CO 2 + 6 H2O + fotõesC 6 H 12 O 6 + 6 O 2

ou simplesmente

dióxido de carbono + água + luz solar → glicose + dioxygen

Fotolítica evolução de oxigênio ocorre no tilacóides de organismos fotossintéticos e requer a energia de quatro fótons . Muitos passos são envolvidos, mas o resultado é a formação de um protão de gradiente na membrana tilacoide, que é usado para sintetizar ATP através fotofosforilação. A O2 restante após a oxidação da molécula de água é liberado para a atmosfera.

Dioxygen Molecular, O 2, é essencial para a respiração celular em todos organismos aeróbios. O oxigénio é utilizado no mitocôndrias para ajudar a gerar trifosfato de adenosina (ATP) durante fosforilação oxidativa. A reacção para a respiração aeróbia é essencialmente o inverso da fotossíntese e é simplificada como:

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H2O + 2,880 kJ mol -1 ·

Em vertebrados , O 2 difunde-se através das membranas dos pulmões e para dentro glóbulos vermelhos. A hemoglobina liga o O 2, mudando a sua cor de vermelho azulado vermelho brilhante (CO2 é libertado a partir de uma outra parte de hemoglobina através do Efeito Bohr). Outros animais usam hemocyanin ( moluscos e alguns artrópodes ) ou hemerythrin ( aranhas e lagostas ). Um litro de sangue pode dissolver 200 centímetros 3 de O 2.

Espécies de oxigénio reactivo, tal como ião superóxido (O -
2) e de peróxido de hidrogénio (H 2 O 2), são perigosos subprodutos da utilização de oxigénio em organismos. As partes do sistema imune de organismos superiores, no entanto, criar peróxido, superóxido, e singleto de oxigénio para destruir micróbios invasores. Espécies reactivas de oxigénio também desempenham um papel importante na resposta de hipersensibilidade de plantas contra o ataque de patógenos.

Um humano adulto em repouso inala 1,8-2,4 gramas de oxigênio por minuto. Isso equivale a mais de 6 bilhões de toneladas de oxigênio inalado pela humanidade por ano.

Conteúdo em corpo

Pressões parciais de oxigênio no corpo humano (PO 2)
Unidade Alveolar pulmonar
pressões de gás
De oxigênio no sangue arterial Gás de sangue venoso
kPa 14,2 11-13 4,0-5,3
mmHg 107 75-100 30-40

O oxigênio livre pressão parcial no corpo de um organismo vertebrado vivo é mais alta do sistema respiratório, e diminui ao longo de qualquer sistema arterial, e os tecidos periféricos sistema venoso, respectivamente. A pressão é a pressão parcial de oxigénio que teriam se o volume ocupado por si só.

Construir-se na atmosfera

Um gráfico que mostra a evolução temporal da pressão de oxigênio na Terra; a pressão aumenta de zero a 0,2 atmosferas.
O 2 acúmulo na atmosfera da Terra: 1) ausência de O 2 produzido; 2) O 2 produzido, mas absorvida pelos oceanos e fundo do mar rocha; 3) O 2 começa a gás fora dos oceanos, mas é absorvida pela superfície terrestre e formação de camada de ozono; 4-5) O 2 pias cheias e as acumula gás

Gás livre de oxigênio era quase inexistente na atmosfera da Terra antes fotossintética archaea e bactérias evoluiu, provavelmente cerca de 3,5 bilhões de anos atrás. Oxigênio livre apareceu pela primeira vez em quantidades significativas durante o Eon Paleoproterozóico (entre 2,5 e 1,6 bilhões de anos atrás). Para o primeiro bilhão de anos, qualquer oxigénio livre produzido por estes organismos combinados com dissolvido ferro nos oceanos para formar formações ferríferas. Quando tais sumidouros de oxigênio ficou saturado, o oxigênio livre começou a outgas dos oceanos 2,7 bilhões anos atrás, chegando a 10% do seu nível actual cerca de 1,7 bilhões de anos atrás.

A presença de grandes quantidades de oxigênio dissolvido e livre nos oceanos e atmosfera pode ter levado a maior parte do organismos anaeróbicos, em seguida, que vivem a extinção durante a Grande Oxigenação Evento (catástrofe de oxigênio) cerca de 2,4 bilhões de anos atrás. No entanto, respiração celular usando O2 permite organismos aeróbios para produzir muito mais do que ATP organismos anaeróbicos, ajudando o ex dominar Terra biosfera . A fotossíntese e a respiração celular de O 2 permitiu a evolução de células eucariotas e, em última análise organismos multicelulares complexos, tais como plantas e animais.

Desde o início do Cambriano período de 540 milhões de anos, ó 2 níveis oscilaram entre 15% e 30% em volume. Para o fim do carbonífero período (cerca de 300 milhões de anos) O 2 atmosférico níveis atingiu um máximo de 35% em volume, o que pode ter contribuído para o grande tamanho dos insectos e anfíbios neste momento. As actividades humanas, incluindo a queima de 7 bilhões toneladas de combustíveis fósseis cada ano tiveram muito pouco efeito sobre a quantidade de oxigênio livre na atmosfera. No ritmo atual de fotossíntese que levaria cerca de 2.000 anos para regenerar toda a O 2 na atmosfera atual.

História

Os primeiros experimentos

Desenho de uma vela queima fechado em um bulbo de vidro.
O experimento de Philo inspirou mais tarde investigadores.

Uma das primeiras experiências conhecidos sobre a relação entre combustão e ar foi realizado por volta do século 2 aC grego escritor sobre a mecânica, Filo de Bizâncio. Em seu trabalho Pneumatica, Philo observou que invertendo uma embarcação durante uma vela acesa e em torno do pescoço do vaso com água resultou em um pouco de água subindo para o pescoço. Philo incorrectamente presumiu que as partes do ar no recipiente foi convertido no elemento clássico fogo e, assim, foram capazes de escapar através dos poros no vidro. Muitos séculos depois Leonardo da Vinci construído sobre o trabalho de Philo por observar que uma porção de ar é consumido durante a combustão e respiração.

No final do século 17, Robert Boyle mostrou que o ar é necessário para a combustão. Inglês químico John Mayow (1641-1679) refinado este trabalho, mostrando que o fogo requer apenas uma parte do ar que ele chamou nitroaereus spiritus ou apenas nitroaereus. Em um experimento ele descobriu que colocando um rato ou uma vela acesa em um recipiente fechado sobre a água causou a água a subir e substituir um décimo do volume do ar antes de se apagar os assuntos. A partir disso ele deduziu que nitroaereus é consumido em ambos respiração e combustão.

Mayow observado que antimónio aumentada em peso quando aquecida, e inferir que a nitroaereus deve ter combinado com ele. Ele também pensado que o pulmões nitroaereus separado do ar e passar para o sangue e que o calor dos animais e músculo resultado movimento a partir da reacção de nitroaereus com certas substâncias no corpo. Contas de estas e outras experiências e idéias foram publicados em 1668 em sua obra Tractatus duo no trato "De respiratione".

Teoria Phlogiston

Desenho antigo de um homem vestindo um grande peruca encaracolado e um manto.
Stahl ajudou a desenvolver e popularizar a teoria do flogisto.

Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, e Pierre Bayen ( fr) todo o oxigênio produzido em experimentos nos dias 17 e do século 18, mas nenhum deles reconheceu-o como um elemento químico . Isso pode ter sido, em parte, devido à prevalência da filosofia do combustão e corrosão chamada teoria flogístico, que foi, em seguida, a explicação favorecida desses processos.

Fundada em 1667 pelo alquimista alemão JJ Becher, e modificado pelo químico Georg Ernst Stahl por 1731, teoria flogístico indicou que todos os materiais combustíveis foram feitas em duas partes. Uma parte, chamada flogisto, foi emitida quando a substância contendo que estava queimada, enquanto a parte deflogisticado foi pensado para ser sua verdadeira forma, ou calx.

Materiais altamente combustíveis que deixam pouco resíduo, tais como madeira ou carvão, foram pensados para ser feito principalmente de phlogiston; Considerando que as substâncias não combustíveis que corroem, como o ferro, continha muito pouco. Air não desempenhar um papel na teoria do flogisto, nem foram realizados experimentos quantitativos iniciais para testar a idéia; em vez disso, ele foi baseado em observações do que acontece quando algo Burns, que os objetos mais comuns parecem se tornar mais leve e parecem perder alguma coisa no processo. O fato de que uma substância como a madeira realmente ganha peso total na queima foi escondido pela flutuabilidade dos produtos da combustão gasosos. Na verdade uma das primeiras pistas de que a teoria do flogisto era incorrecta era que os metais, também, ganho de peso em oxidar (quando foram supostamente perder phlogiston).

Descoberta

Perfil do desenho da cabeça de uma jovem homens em um quadro oval.
Carl Wilhelm Scheele bater Priestley à descoberta, mas publicada posteriormente.

O oxigênio foi descoberto pelo sueco farmacêutico Carl Wilhelm Scheele. Ele havia produzido gás oxigênio aquecendo óxido de mercúrio e vários nitratos em cerca de 1772. Scheele chamado de gás "ar fogo", porque era o único defensor conhecido de combustão, e escreveu um relato da descoberta em um manuscrito que ele intitulou Treatise on Air e fogo, que ele enviou ao seu editor em 1775. No entanto, esse documento não foi publicado até 1777.

Um desenho de um homem idoso que senta-se pela mesa e de frente paralela ao desenho. Seu braço esquerdo repousa em um notebook, as pernas cruzadas
Joseph Priestley é geralmente dada prioridade na descoberta.

Nesse meio tempo, em 1 de Agosto de 1774, um experimento conduzido pelo britânico clérigo Joseph Priestley focado na luz solar óxido de mercúrio (HGO), dentro de um tubo de vidro, que libertou um gás deu o nome de "ar deflogisticado". Ele observou que as velas queimavam mais brilhante no gás e que um rato foi mais ativo e vivido mais tempo, enquanto a respiração dele. Depois de respirar o gás si mesmo, ele escreveu: "O sentimento de que para meus pulmões não era sensivelmente diferente da do ar comum, mas eu imaginei que meu peito estava leve e fácil peculiarmente por algum tempo depois." Priestley publicou suas descobertas em 1775 em um estudo intitulado "Uma conta de novas descobertas no Ar", que foi incluída no segundo volume de seu livro intitulado Experiências e Observações em Diferentes Tipos de Ar. Porque ele publicou suas descobertas em primeiro lugar, Priestley é geralmente dada prioridade na descoberta.

O químico francês observou Antoine Laurent Lavoisier mais tarde afirmou ter descoberto a nova substância de forma independente. No entanto, Priestley visitou Lavoisier, em outubro de 1774 e disse a ele sobre sua experiência e como ele liberou o novo gás. Scheele também postou uma carta de Lavoisier em 30 de setembro de 1774 que descreveu a sua própria descoberta da substância anteriormente desconhecido, mas Lavoisier nunca reconheci a recepção dele (uma cópia da carta foi encontrado nos pertences de Scheele após sua morte).

A contribuição de Lavoisier

O que Lavoisier fez indiscutivelmente fazer (embora este foi disputada na época) foi realizar os primeiros experimentos quantitativos adequados sobre oxidação e dar a primeira explicação correta de como funciona a combustão. Ele usou estas e outras experiências, tudo começou em 1774, para desacreditar a teoria do flogisto e para provar que a substância descoberto por Priestley e Scheele foi um elemento químico .

Um desenho de um homem novo de frente para o espectador, mas olhando para o lado. Ele usar uma peruca encaracolado branco, terno escuro e cachecol branco.
Antoine Lavoisier desacreditada teoria Phlogiston.

Numa experiência, Lavoisier observado que não havia nenhum aumento global no peso quando estanho e o ar foi aquecido num recipiente fechado. Ele observou que o ar apressado em quando abriu o recipiente, o que indica que parte do ar preso tinha sido consumido. Ele também observou que o estanho tinha aumentado de peso e esse aumento foi o mesmo que o peso do ar que correu de volta. Esta e outras experiências em combustão foram documentados em seu livro Sur la en général de combustão, que foi publicado em 1777. Neste trabalho, ele provou que o ar é uma mistura de dois gases; "Ar vital", que é essencial para a combustão ea respiração, e azote (gr. Ἄζωτον "sem vida"), que não apoiou qualquer um. Azote mais tarde se tornou nitrogênio em Inglês, embora tenha mantido o nome em outros idiomas europeus da França e vários .

Lavoisier renomeado "ar vital 'para Oxygene em 1777 a partir dos gregos raízes ὀξύς (oxys) ( ácido , literalmente "afiado", a partir do gosto de ácidos) e -γενής (-genes) (produtor, literalmente begetter), porque ele acreditou equivocadamente que o oxigénio era um constituinte de todos os ácidos. Os químicos (nomeadamente Sir Humphry Davy em 1812), eventualmente determinou que Lavoisier estava errado a esse respeito (na verdade é hidrogénio que forma a base para a química de ácido), mas por essa altura já era tarde demais; o nome tinha tomado.

Oxigênio entrou na língua Inglês, apesar da oposição por cientistas ingleses e do fato de que o inglês Priestley tinha isolado pela primeira vez o gás e escrito sobre ele. Isto é em parte devido a um poema louvando o gás intitulado "Oxigênio" no livro popular O Jardim Botânico (1791) por Erasmus Darwin, avô de Charles Darwin .

História posterior

Uma estrutura de armação de metal fica na neve perto de uma árvore. Um homem de meia-idade vestindo um casaco, botas, luvas de couro e um boné destaca pela estrutura e prende-lo com a mão direita.
Robert H. Goddard e um oxigênio a gasolina líquido foguete

John Dalton original "s hipótese atómica do princípio de que todos os elementos foram monoatômico e em que os átomos de compostos normalmente possuem as proporções atómicas mais simples com respeito um ao outro. Por exemplo, Dalton assumiu que a fórmula de água foi HO, dando a massa atómica de oxigénio como oito vezes a de hidrogénio, em vez do valor moderno de cerca de 16. Em 1805, Joseph Louis Gay-Lussac e Alexander von Humboldt mostrou que a água é formada por dois volumes de hidrogênio e um volume de oxigénio; e em 1811 Amedeo Avogadro tinha chegado a interpretação correta da composição da água, com base no que hoje é chamado de lei de Avogadro ea assunção de moléculas elementares diatómicas.

Até o final do século 19 os cientistas perceberam que o ar poderia ser liquefeito, e seus componentes isolados, através da compressão e refrigeração-lo. Usando um método cascata, químico e físico suíço Raoul Pierre Pictet líquido evaporado dióxido de enxofre a fim de liquefazer o dióxido de carbono, que por sua vez foi evaporado para arrefecer o gás de oxigénio suficiente para liquefazê-lo. Ele enviou um telegrama em 22 de dezembro de 1877 para a Academia Francesa de Ciências, em Paris anunciando sua descoberta de oxigénio líquido. Apenas dois dias depois, o físico francês Louis Paul Cailletet anunciou seu próprio método de liquefacção de oxigênio molecular. Apenas algumas gotas de líquido foram produzidas em ambos os casos de forma significativa a análise não pode ser realizado. O oxigênio foi liquidificado em estado estável pela primeira vez em 29 de março de 1883 por cientistas poloneses de Universidade Jagiellonian, Zygmunt Wróblewski e Karol Olszewski.

Em 1891, o químico escocês James Dewar foi capaz de produzir o suficiente oxigênio líquido para estudar. O primeiro processo comercialmente viável para a produção de oxigênio líquido foi desenvolvida de forma independente em 1895 pelo engenheiro alemão Carl von Linde e engenheiro britânico William Hampson. Ambos os homens baixaram a temperatura de ar até que liquefeito e, em seguida, destilada os gases componentes por ebulição las uma de cada vez e capturá-los. Mais tarde, em 1901, de oxiacetileno soldadura foi demonstrado pela primeira vez através da queima de uma mistura de acetileno e comprimido O2. Este método de soldadura e corte de metal mais tarde tornou-se comum.

Em 1923, o cientista americano Robert H. Goddard se tornou a primeira pessoa a desenvolver um motor de foguete; o motor usado gasolina como combustível e oxigênio líquido como o oxidante. Goddard voou com sucesso um pequeno foguete de combustível líquido 56 m em 97 kmh em 16 de março de 1926, em Auburn, Massachusetts, EUA.

Produção industrial

Dois métodos principais são empregadas para produzir 100 milhões de toneladas de O 2 extraído do ar para uso industrial anualmente. O método mais comum é a fractionally destilar ar liquefeito nas suas diferentes componentes, com N 2 destilando como um vapor enquanto O 2 é deixada como um líquido.

Um desenho de três tubos verticais conectados na parte inferior e cheias de oxigênio (esquerda tubo), água (meio) e hidrogênio (à direita). Ânodo e cátodo são inseridos os tubos de esquerda e direita e externamente ligada a uma bateria.
Aparelho de electrólise Hofmann usado na electrólise de água.

O outro método importante de produção de gás O2 envolve a passagem de uma corrente de ar limpo, seco através de um leito de um par de idêntico crivos moleculares de zeólito, que absorve o azoto e distribui um fluxo de gás que é 90% a 93% de O 2. Simultaneamente, o gás de azoto é libertado a partir da outra cama de zeólito saturada com azoto, através da redução da pressão de funcionamento da câmara e desviar parte do gás de oxigénio a partir do leito produtor através dele, no sentido inverso do fluxo. Depois de um tempo de ciclo de operação do conjunto de dois leitos é intercambiados, permitindo assim um fornecimento contínuo de oxigénio gasoso a ser bombeada através de um gasoduto. Isto é conhecido como adsorção de pressão variável. Gás oxigênio é cada vez mais obtido por estes não- tecnologias criogênicas (ver também o relacionado adsorção com modulação de vácuo).

Gás oxigénio também pode ser produzido através eletrólise da água em oxigênio e hidrogênio molecular. DC electricidade deve ser usado: se o AC for utilizado, os gases consistem em cada membro de hidrogénio e oxigénio na proporção explosivo 2: 1. Ao contrário da crença popular, a proporção de 2: 1 observado no eletrólise DC de água acidificada não prova que a fórmula empírica de água é H2O, a menos que certas suposições são feitas sobre as fórmulas moleculares de hidrogênio e oxigênio se. Um método semelhante é o electrocatal�ico O 2 a partir de óxidos e evolução oxoacids. Catalisadores químicos podem ser utilizados, assim como, como em geradores de oxigênio químico ou velas de oxigênio que são usados como parte do equipamento de suporte de vida em submarinos, e ainda fazem parte do equipamento de série de aviões comerciais em caso de emergências de despressurização.Outra tecnologia de separação de ar envolve forçando o ar para dissolver através demembranas cerâmicas com base emdióxido de zircônio por um ou outro de alta pressão ou uma corrente elétrica, para produzir quase puroO2gás.

Em grandes quantidades, o preço do oxigênio líquido em 2001 foi de aproximadamente 0,21 dólares / kg. Uma vez que o custo de produção principal é o custo da energia de liquefacção do ar, o custo de produção irá mudar como o custo da energia varia.

Por razões de economia, o oxigénio é muitas vezes transportados em grandes quantidades como um líquido em navios-tanque especialmente isoladas, uma vez que um litro de oxigénio líquido é equivalente a 840 litros de oxigénio gasoso à pressão atmosférica e 20 ° C (68 ° F) . Os navios são utilizados para encher os recipientes de armazenamento de líquidos a granel de oxigénio, que estão fora dos hospitais e outras instituições com a necessidade de grandes volumes de gás oxigênio puro. Oxigénio líquido é passada através de permutadores de calor, que convertem o líquido criogénico no gás antes de entrar no edifício. O oxigénio é também armazenado e transportado em pequenos cilindros que contêm o gás comprimido; uma forma que é útil em determinadas aplicações médicas portáteis e soldadura oxi-combustível e de corte.

Aplicações

Médico

A gray device with a label DeVILBISS LT4000 and some text on the front panel. A green plastic pipe is running from the device.
Um concentrador de oxigênio em umacasa do paciente enfisema

A absorção de O 2 a partir do ar é o propósito essencial de respiração, de modo suplementação de oxigênio é utilizado na medicina . O tratamento não só aumenta os níveis de oxigénio no sangue do paciente, mas não tem o efeito secundário de redução da resistência ao fluxo sanguíneo em muitos tipos de pulmões doentes, facilitando a carga de trabalho do coração. A terapia de oxigénio é utilizado no tratamento de enfisema, pneumonia , algumas perturbações cardíacas ( insuficiência cardíaca congestiva), alguns transtornos que causam aumento da pressão da artéria pulmonar, e qualquer doença que prejudica a habilidade do corpo para pegar e usar o oxigênio gasoso.

Os tratamentos são flexíveis o suficiente para ser usado em hospitais, casa do paciente, ou cada vez mais por meio de dispositivos portáteis.tendas de oxigênio foram uma vez comumente usado em suplementação de oxigênio, mas, desde então, foi substituído na maior parte pelo uso demáscaras de oxigênio oucânulas nasais.

Hiperbárica (de alta pressão) medicina usa especial câmaras de oxigénio para aumentar a pressão parcial de S 2 em torno do paciente e, quando necessário, o pessoal médico. envenenamento por monóxido de carbono, gangrena gasosa, e doença de descompressão (as "curvaturas") são por vezes tratadas com estes dispositivos. Aumento ó 2 concentração nos pulmões ajuda a deslocar o monóxido de carbono a partir do grupo heme de hemoglobina. gás oxigénio é venenoso para as bactérias anaeróbias que causam a gangrena gasosa, de modo a aumentar a sua pressão parcial ajuda matá-los. Doença de descompressão ocorre em mergulhadores que descomprimir muito rapidamente após um mergulho, resultando em bolhas de gás inerte, principalmente azoto e hélio, formando no seu sangue. O aumento da pressão de ó 2 logo que possível é parte do tratamento.

O oxigênio também é usado medicamente para pacientes que necessitam deventilação mecânica, muitas vezes em concentrações acima de 21% encontrados no ar ambiente.

Suporte de vida e uso recreativo

Baixa pressão puroO2é usado emtrajes espaciais.

Um aplicativo notável de O 2 como de baixa pressão gás de respiração está em modernos trajes espaciais , que cercam o corpo de seu ocupante com ar pressurizado. Estes dispositivos usam oxigénio quase puro em cerca de um terço da pressão normal, resultando numa pressão parcial arterial normal de ó 2 . Este trade-off de maior concentração de oxigénio para a pressão mais baixa é necessária para manter os trajes espaciais flexíveis.

Mergulhadores e submarinistas também dependem entregue artificialmente O 2 , mas na maioria das vezes usar a pressão normal, e / ou misturas de oxigênio e ar. Puro ou quase puro O 2 uso em mergulhos a pressões mais elevadas do que o nível do mar é geralmente limitada a rebreather, de descompressão, ou o uso de tratamento de emergência em profundidades relativamente rasas (~ 6 metros de profundidade, ou menos). Mergulho mais profundo requer diluição significativa de O 2 com outros gases, como o nitrogênio ou hélio, para ajudar a evitar a toxicidade do oxigênio.

As pessoas que escalar montanhas ou voar em não-pressurizado aeronaves de asa fixa, por vezes, têm suplementares S 2 fontes. Os passageiros que viajam em (pressurizados) aviões comerciais têm um suprimento de emergência de O 2 fornecidas automaticamente para eles em caso de despressurização da cabina. Perda súbita da pressão na cabine ativa geradores químicos de oxigênio acima de cada banco, fazendo máscaras de oxigênio a cair. Puxando as máscaras "para iniciar o fluxo de oxigênio", como instruções de segurança cabine ditar, limalha de ferro forças para o clorato de sódio no interior do recipiente. Um fluxo constante de gás de oxigénio é então produzido pela reacção exotérmica.

Oxigênio, como um suposto leve euforia, tem uma história de uso recreativo em bares de oxigênio e em esportes . Bares de oxigênio são estabelecimentos, encontrados em Japão , Califórnia e Las Vegas, Nevada desde o final da década de 1990 que oferecem maior que o normal ó 2 exposição para uma taxa. Os atletas profissionais, especialmente no futebol americano , também vão às vezes fora de campo entre jogos a usar máscaras de oxigênio, a fim de obter um "boost" no desempenho. O efeito farmacológico é duvidoso, um efeito placebo é a explicação mais provável. Os estudos disponíveis apoiar um aumento de desempenho de enriquecidos S 2 misturas somente se eles são respirados durante o exercício aeróbico.

Outros usos recreativos que não envolvem respirar o gás incluemaplicações de pirotecnia, tais comocinco segundos da ignição do de George Goblechurrasqueiras.

Industrial

An elderly worker in a helmet is facing his side to the viewer in an industrial hall. The hall is dark but is illuminated yellow glowing splashes of a melted substance.
Mais produzido comercialmenteO2é usado parafundiro ferroemaço.

Fundição de minério de ferro em aço consome 55% do oxigênio produzido comercialmente. Neste processo, ó 2 é injectado através de uma lança de alta pressão para dentro de ferro fundido, o qual remove enxofre impurezas e excesso de carbono como os respectivos óxidos, SO 2 e CO 2 . As reacções são exotérmicas, de modo que a temperatura aumenta para 1700 ° C .

Outros 25% de oxigénio produzida comercialmente é utilizado pela indústria química. O etileno é feito reagir com O 2 para criar óxido de etileno, o qual, por sua vez, é convertido em etileno-glicol; o material de alimentação primária utilizada para a fabricação de uma série de produtos, incluindo anticongelantes e polímeros de poliéster (os precursores de muitos plásticos e tecidos ).

A maioria dos restantes 20% do oxigênio produzido comercialmente é usado em aplicações médicas, corte e soldagem de metais, como oxidante em combustível de foguete, e em tratamento de água. oxigênio é utilizado na queima de solda oxiacetileno acetileno com O 2 para produzir uma chama muito quente. Neste processo, o metal de até 60 cm de espessura é aquecida em primeiro lugar com uma pequena chama oxi-acetileno e, em seguida, rapidamente cortada por um grande fluxo de ó 2 . Maiores foguetes usar oxigênio líquido como oxidante seu, que é misturado e inflamado com o combustível para a propulsão.

Científico

Time evolution of oxygen-18 concentration on the scale of 500 million years showing many local peaks.
500 milhões anos demudanças climáticasvs18O

Paleoclimatologists medir a proporção de oxigênio-18 e oxigênio-16 nas conchas e esqueletos de organismos marinhos para determinar o que o clima era como há milhões de anos (ver ciclo de razão isotópica de oxigênio). Seawater moléculas que contêm o isqueiro de isótopos , oxigênio-16 , evapora-se a uma taxa ligeiramente mais rápida do que as moléculas de água contendo 12% de oxigénio mais pesado-18; esta disparidade aumenta a temperaturas mais baixas. Durante os períodos de menor mundial temperaturas, neve e chuva do que a água evaporada tende a ser maior em oxigênio-16, ea água do mar para trás tende a ser maior em oxigênio-18. Os organismos marinhos, em seguida, incorporar mais oxigênio-18 em seus esqueletos e conchas do que em um clima mais quente. Paleoclimatologists também medir diretamente essa relação nas moléculas de água de núcleos de gelo amostras que são até várias centenas de milhares de anos de idade.

Os geólogos planetários têm medido diferentes abundâncias de isótopos de oxigênio em amostras da Terra , a Lua , Marte , e meteoritos, mas eram longos incapaz de obter valores de referência para as relações isotópicas na Sun , que se acredita ser os mesmos que os da energia solar primordial nebulosa. No entanto, a análise de um silício bolacha exposta ao vento solar no espaço e devolvido pela caiu sonda Genesis mostrou que o sol tem uma maior proporção de oxigénio-16 do que a Terra. A medida implica que um processo desconhecido empobrecido oxigênio-16 a partir do Sol disco de material protoplanetário antes da coalescência de grãos de poeira que formaram a Terra.

Oxygen apresenta dois espectrofotométricos bandas de absorção chegando a comprimentos de onda de 687 e 760 nm. Alguns cientistas de sensoriamento remoto têm proposto utilizando a medição da radiação proveniente de dosséis nessas bandas para caracterizar o estado de saúde da planta a partir de uma plataforma de satélite. Esta abordagem explora o facto de que, nestas bandas é possível discriminar da vegetação reflectância a partir da sua fluorescência, que é muito mais fraco. A medição é tecnicamente difícil, devido à baixa razão sinal-para-ruído e a estrutura física da vegetação; mas tem sido proposta como um possível método de monitorização do ciclo de carbono a partir de satélites à escala global.

Compostos

Water flowing from a bottle into a glass.
Água(H2O) é o composto de oxigênio mais familiar.

O estado de oxidação do oxigénio é -2 em quase todos os compostos conhecidos de oxigénio. O estado de oxidação -1 é encontrado em alguns compostos tais como peróxidos. compostos contendo oxigênio em outros estados de oxidação são muito pouco frequentes: -1/2 ( superoxides), -1/3 ( ozonídeos), 0 ( elementar, ácido hypofluorous), 1 / 2 ( dioxygenyl), 1 ( difluoreto de dioxigénio), e 2 ( difluoreto de oxigénio).

Óxidos e outros compostos inorgânicos

Água ( H 2 O ) é o óxido de hidrogénio e o composto de oxigénio mais familiar. Os átomos de hidrogênio são covalentemente ligado ao oxigênio em uma molécula de água, mas também tem um atrativo adicional (cerca de 23,3 kJ · mol -1 por átomo de hidrogénio) a um átomo de oxigénio adjacente em uma molécula separada. Estes pontes de hidrogênio entre moléculas de água mantê-los cerca de 15% mais perto do que o que seria de esperar em um líquido simples apenas com forças de van der Waals .

A rusty piece of a bolt.
Óxidos, como oóxido de ferro ouferrugem forma quando o oxigênio se combina com outros elementos.

Devido à sua eletronegatividade, formas de oxigênio ligações químicas com quase todos os outros elementos a temperaturas elevadas para dar correspondente óxidos. No entanto, alguns elementos formam facilmente óxidos na condições normais de temperatura e pressão; o oxidação do ferro é um exemplo. A superfície de metais como o alumínio e o titânio são oxidados na presença de ar e tornar-se revestida com uma fina película de óxido que passivantes o metal e desacelera mais corrosão . Alguns dos óxidos de metais de transição são encontradas na natureza como compostos não estequiométricos, com um pouco menos metal do que a fórmula química iria mostrar. Por exemplo, a ocorrência natural de FeO ( wustite) é escrito como Fe 1 -x S , onde x é normalmente cerca de 0,05.

O oxigénio como um composto está presente na atmosfera em quantidades vestigiais sob a forma de dióxido de carbono ( CO 2 ). A crosta da Terra rocha é composta em grande parte de óxidos de silício ( sílica SiO 2 , encontrado em granito e areia ), alumínio ( óxido de alumínio Al 2 O 3 , em bauxita e minério ), ferro ( ferro (III) óxido de Fe 2 O 3 , em hematita e ferrugem) , e carbonato de cálcio (em pedra calcária). O resto da crosta terrestre, também é feita de compostos oxigenados, em particular vários complexos silicatos (em minerais de silicatos). Manto da Terra, de massa muito maior do que a crosta, é em grande parte composto por silicatos de magnésio e ferro.

Abastecimentosolúveissilicatos na forma deNa4SiO4,de Na2SiO3, ede Na2Si2S5são usados ​​comodetergentes e adesivos.

O oxigénio também actua como umligando para os metais de transição, formando metal-ó2ligações com oirídioátomo nocomplexo de Vaska, com aplatinano PTF6, e com o centro de ferro doheme do grupo hemoglobina.

Compostos orgânicos e biomoléculas

A ball structure of a molecule. Its backbone is a zig-zag chain of three carbon atoms connected in the center to an oxygen atom and on the end to 6 hydrogens.
A acetonaé um material alimentador importante na indústria química.
  Oxigênio
  Carbono
  Hidrogênio
Skeletal chemical structure with a linear chain of O-P-O bonds connected to three different carbon-nitrogen rings.
Oxigénio representa mais de 40% damassa moleculardoATPmolécula.

Entre as mais importantes classes de compostos orgânicos que contêm oxigénio são (em que "R" é um grupo orgânico): álcoois (R-OH); éteres (ROR), cetonas (R-CO-R); aldeídos (R-CO- H); ácidos carboxílicos (R-COOH); ésteres (R-COO-R); anidridos de ácido (R-CO-O-CO-R); e amidas ( RC (O) -NR 2 ). Existem muitos orgânicos importantes solventes que contêm oxigénio, tais como: acetona , metanol , etanol , isopropanol, furano, THF, éter dietílico, dioxano, acetato de etilo, DMF, DMSO, ácido acético , e ácido fórmico . A acetona ( (CH 3 ) 2 CO ) e fenol ( C 6 H 5 OH ) são usados ​​como materiais de alimentação na síntese de muitas substâncias diferentes. Outros compostos orgânicos que contêm oxigénio importantes são: glicerol, formaldeído, glutaraldeído, ácido cítrico, anidrido acético, e acetamida. Os epóxidos são éteres em que o átomo de oxigénio faz parte de um anel de três átomos.

O oxigénio reage espontaneamente com muitas orgânicos compostos em ou abaixo da temperatura ambiente num processo chamado de auto-oxidação. A maior parte dos compostos orgânicos que contêm oxigénio não são feitos por acção directa de S 2 . Compostos orgânicos importantes na indústria e comércio que são feitas por oxidação directa de um precursor incluem óxido de etileno e ácido peracético.

O elemento é encontrado em quase todas as biomoléculas que são importantes para (ou gerados por) vida. Apenas algumas biomoléculas complexas comuns, tais como esqualeno e os carotenos, não contêm oxigénio. De entre os compostos orgânicos com relevância biológica, os hidratos de carbono com a maior proporção em massa de oxigénio. Tudo gorduras, ácidos gordos , aminoácidos e proteínas contêm oxigénio (devido à presença de grupos carbonilo na estes ácidos e os seus resíduos éster). O oxigénio também ocorre em fosfato ( PO 3-
4
) grupos em que as moléculas de transporte de energia biologicamente importantes de ATP e ADP, na cadeia principal e as purinas (excepto adenina) e pirimidinas de ARN e de ADN , e em ossos como o fosfato de cálcio e hidroxiapatite.

Segurança e precauções

O NFPA 704 taxas normais gás comprimido oxigênio como não perigoso para a saúde, não inflamável e não reactivo, mas um oxidante. Refrigerado oxigénio líquido (LOX) é dada uma classificação de perigo para a saúde de 3 (por aumento do risco de hiperoxia dos vapores condensados, e por riscos comuns de líquidos criogénicos, tais como queimaduras), e todos os outros índices são o mesmo que a forma de gás comprimido.

Toxicidade

A diagraph showing a man torso and listing symptoms of oxygen toxicity: Eyes – visual field loss, near)sightedness, cataract formation, bleeding, fibrosis; Head – seizures; Muscles – twitching; Respiratory system – jerky breathing, irritation, coughing, pain, shortness of breath, tracheobronchitis, acute respiratory distress syndrome.
Os principais sintomas da toxicidade do oxigênio
Four divers, equipped with oxygen cylinders, at the see bottom.
Toxicidade de oxigénio ocorre quando os pulmões absorvem uma maior do que o normaló2pressão parcial, a qual pode ocorrer em profunda mergulho.

Oxigénio gasoso ( O 2 ) podem ser tóxicos em elevadas pressões parciais, conduzindo a convulsões e outros problemas de saúde. Toxicidade de oxigénio geralmente começa a ocorrer a pressões parciais mais de 50 kilo Pascais (kPa) ou 2,5 vezes o nível do mar normal, ó 2 pressão parcial de cerca de 21 kPa (igual à composição de cerca de 50% de oxigénio à pressão normal). Isto não é um problema, excepto para os doentes com ventiladores mecânicos, uma vez que o gás fornecido através de máscaras de oxigénio em aplicações médicas é tipicamente composto por apenas 30% -50% ó 2 em volume (cerca de 30 kPa a pressão normal). (Embora este valor também está sujeita a uma grande variação, dependendo do tipo de máscara).

Ao mesmo tempo,os bebês prematuros foram colocados em incubadoras contendoó2rico em ar, mas esta prática foi interrompida após alguns bebês foram cegados pelo conteúdo de oxigênio a ser demasiado elevado.

Respirando puro O 2 em aplicações espaciais, como em alguns trajes espaciais modernos, ou em nave espacial cedo como Apollo, não causa danos devido às baixas pressões totais utilizados. No caso de espaciais, a ó 2 pressão parcial do gás de respiração é, em geral, cerca de 30 kPa (1,4 vezes o normal), e a resultante ó 2 pressão parcial no sangue arterial do astronauta é apenas marginalmente mais do que ao nível do mar normal, ó 2 parcial pressão (para mais informações sobre isso, consulte traje espacial e gasometria arterial).

Toxicidade do oxigênio para os pulmões e sistema nervoso central também podem ocorrer em profundo mergulho e mergulho de superfície fornecido. Respiração prolongada de uma mistura de ar com um ó 2 pressão parcial mais do que 60 kPa, pode, eventualmente, levar a permanente fibrose pulmonar. A exposição a um S 2 pressões parciais superiores a 160 kPa (cerca de 1,6 atm) pode levar a convulsões (normalmente fatais para mergulhadores). A toxicidade aguda de oxigênio (causando convulsões, o seu efeito mais temido para mergulhadores) pode ocorrer pela respiração de uma mistura de ar com 21% O 2 a 66 m ou mais de profundidade; a mesma coisa pode ocorrer pela respiração 100% S 2 de apenas 6 m.

Combustão e outros perigos

An inside of some device, charred and apparently destroyed.
O interior da Apollo Módulo de Comando 1. Puro ó 2 mais elevada do que a pressão normal e uma faísca levou a um incêndio e a perda do Tripulação da Apollo 1.

Fontes altamente concentradas de oxigênio promover a combustão rápida. fogo e existem riscos de explosão quando oxidantes concentrados e combustíveis são trazidos à proximidade; no entanto, um evento de ignição, tais como calor ou uma faísca, é necessária para desencadear a combustão. O oxigénio não é em si do combustível, mas o oxidante. Riscos de combustão também se aplicam a compostos de oxigénio com um elevado potencial oxidativo, tais como peróxidos, cloratos, nitratos , percloratos, e dicromatos pois podem doar oxigénio a um incêndio.

Concentrado O 2 permitirá a combustão para proceder rápida e energicamente. aço tubos e tanques de armazenagem utilizados para armazenar e transmitir tanto gasoso e oxigênio líquido atuará como combustível; e, portanto, a concepção e fabrico de S 2 sistemas requer treinamento especial para garantir que as fontes de ignição são minimizados. O fogo que matou o grupo de Apollo 1 num teste de plataforma de lançamento espalhado tão rapidamente porque a cápsula foi pressurizado com puro ó 2 mas a um nível ligeiramente mais do que a pressão atmosférica, em vez de o 1 / 3 a pressão normal que seria usado em uma missão.

Derramamentos de oxigênio líquido, se autorizados a mergulhar em matéria orgânica, comomadeira,produtos petroquímicos easfalto pode causar esses materiais paradetonar de forma imprevisível em subsequente impacto mecânico. Tal como acontece com outros líquidos criogênicos, em contacto com o corpo humano pode causarfrostbites para a pele eo olhos.

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