- Struktur av molekylärt syre
- Egenskaper
- Fysiskt utseende
- Molmassa
- Smältpunkt
- Kokpunkt
- löslighet
- Energitillstånd
- transformationer
- tillämpningar
- Svetsning och förbränning
- Oxidationsmedel i grön kemi
- Assisterad andning och avloppsrening
- referenser
Det molekylära syre eller dioxygen , även kallad diatomiskt syre eller gas, är det vanligaste elementära sättet är detta element på jorden. Dess formel är O 2 , och är därför en diatomisk och homonukleär molekyl, helt apolär.
Luften vi andas består av cirka 21% syre som O 2- molekyler . När vi stiger upp minskar koncentrationen av syrgas och närvaron av ozon, O 3, ökar . Vår kropp drar nytta av O 2 för att syrgöra sina vävnader och utföra cellandning.
Utan syre som berikar vår atmosfär skulle livet vara ett ohållbart fenomen. Källa: Pixabay.
O 2 är också ansvarig för förekomsten av brand: utan det skulle det vara nästan omöjligt att det finns bränder och förbränning. Detta beror på att dess huvudsakliga egenskap är att vara ett kraftfullt oxidationsmedel, få elektroner eller reducera sig själv i en vattenmolekyl, eller i oxidanjoner, O 2- .
Molekylärt syre är viktigt för otaliga aeroba processer, med tillämpningar inom metallurgi, medicin och avloppsrening. Denna gas är praktiskt taget synonymt med värme, andning, oxidation och å andra sidan med frysningstemperaturer när den är i sitt flytande tillstånd.
Struktur av molekylärt syre
Molekylstruktur för gasformigt syre. Källa: Benjah-bmm27 via Wikipedia.
I den övre bilden har vi molekylstrukturen för gasformigt syre representerat med olika modeller. De två sista visar egenskaperna hos den kovalenta bindningen som håller syreatomerna samman: en dubbelbindning O = O, där varje syreatom fullbordar sin valensoktett.
O 2- molekylen är linjär, homonukleär och symmetrisk. Dess dubbelbindning har en längd på 121 pm. Detta korta avstånd innebär att en del betydande energi (498 kJ / mol) krävs för att bryta O = O-bindningen, och därför är det en relativt stabil molekyl.
Om inte, skulle syre i atmosfären ha fullständigt försämrats med tiden, eller så skulle luften ta eld ur ingenstans.
Egenskaper
Fysiskt utseende
Molekylärt syre är en färglös, smaklös och luktfri gas, men när den kondenserar och kristalliserar får den blåaktiga toner.
Molmassa
32 g / mol (avrundat värde)
Smältpunkt
-218 ºC
Kokpunkt
-183
löslighet
Molekylärt syre är dåligt lösligt i vatten, men tillräckligt för att stödja marin fauna. Om din löslighet var högre skulle du vara mindre benägna att dö av att drunkna. Å andra sidan är dess löslighet mycket högre i icke-polära oljor och vätskor, och kan långsamt oxidera dem och därmed påverka deras ursprungliga egenskaper.
Energitillstånd
Molekylärt syre är ett ämne som inte kan beskrivas fullt ut genom valensbindningsteori (VTE).
Den elektroniska konfigurationen av syre är följande:
2s² 2p⁴
Det har ett par oparade elektroner (O :). När två syreatomer samlas, binds de och bildar en O = O-dubbelbindning, båda fullbordar valensoktetten.
Därför bör O 2- molekylen vara diamagnetisk, med alla dess elektroner parade. Men det är en paramagnetisk molekyl, och detta förklaras av diagrammet för dess molekylära orbitaler:
Molekylärt omloppsdiagram för syrgas. Källa: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Således beskriver den molekylära orbitalteorin (TOM) bäst O 2 . De två oparade elektroner är belägna i den högre energin π * molekylära orbitaler , och ge syre dess paramagnetisk karaktär.
I själva verket motsvarar detta energitillstånd triplet syrgas, 3 O 2 , det mest dominerande av alla. Det andra energitillståndet för syre, som är mindre rikligt på jorden, är singlett, 1 O 2 .
transformationer
Molekylärt syre är betydligt stabilt så länge det inte är i kontakt med något ämne som är känsligt för oxidation, mycket mindre om det inte finns någon närliggande källa till intensiv värme, till exempel en gnista. Detta beror på att O 2 har en hög tendens att minska själv, förstärknings elektroner från andra atomer eller molekyler.
När den reduceras kan den skapa ett brett spektrum av länkar och former. Om det bildar kovalenta bindningar, kommer det att göra med atomer som är mindre elektronegativa än sig själv, inklusive väte, för att ge upphov till vatten, HOH. Det kan också universum kol, för att komma från CO-bindningar och olika typer av syrgaserade organiska molekyler (etrar, ketoner, aldehyder, etc.).
O 2 kan också få elektroner att omvandla till peroxid och superoxidanjoner, O 2 2- och O 2 - , respektive. När den omvandlas till peroxid i kroppen, väteperoxid, H 2 O 2 , Hooh, erhålles, en skadlig förening som bearbetas genom inverkan av specifika enzymer (peroxidaser och katalaser).
Å andra sidan, och inte mindre viktigt, reagerar O 2 med oorganiskt material för att bli oxidanjonen, O 2- , och utgör en oändlig lista över mineralogiska massor som förtjockar jordskorpan och manteln.
tillämpningar
Svetsning och förbränning
Syre används för att bränna acetylen och avge en extremt het flamma som är värdefull för svetsning. Källa: Sheila / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)
Syre används för att utföra förbränningsreaktionen, genom vilken ett ämne oxideras exotermiskt, vilket avger eld. Denna eld och dess temperatur varierar beroende på ämnet som brinner. Således kan mycket heta lågor, såsom acetylen (ovan) erhållas med vilka metall och legeringar svetsas.
Om inte syre, bränslen kunde inte bränna och ge all sin kalorienergi, som används för att starta raketer eller för att starta bilar.
Oxidationsmedel i grön kemi
Tack vare denna gas syntetiseras eller industriellt produceras en mängd organiska och oorganiska oxider. Dessa reaktioner är baserade på den oxiderande kraften hos molekylärt syre, och är också ett av de mest livskraftiga reagensen i grön kemi för att erhålla farmaceutiska produkter.
Assisterad andning och avloppsrening
Syre är avgörande för att möta andningsbehovet hos patienter med allvarliga hälsotillstånd, hos dykare när de faller ner till grunt djup och i bergsklättrare, i vars höjder syrekoncentrationen drastiskt reduceras.
Även syre "matar" aeroba bakterier, som hjälper till att bryta ned förorenande rester från avlopp, eller hjälper fisken att andas, i vattenhaltiga kulturer för skydd eller handel.
referenser
- Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi . (fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Allotroper av syre. Återställd från: en.wikipedia.org
- Hone, CA, Kappe, CO (2019). Användning av molekylärt syre för flytande aeroba oxidationer i kontinuerligt flöde. Top Curr Chem (Z) 377, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
- Kevin Beck. (28 januari 2020). 10 användningsområden för syre. Återställd från: sciencing.com
- Cliffs. (2020). Biochemistry I: The Chemistry of Molecular Oxygen. Återställd från: cliffsnotes.com
- GZ Industrial Supplies. (2020). Industriella fördelar med syregas. Återställd från: gz-supplies.com