Introduzione alla Chimica (Italiano)

Termini

• Paramagneticoil paramagnetismo esponenziale (la tendenza dei dipoli magnetici ad allinearsi con un campo magnetico esterno).,
• Allotropo ozoniano dell’ossigeno (simbolo O3) avente tre atomi nella molecola invece dei soliti due; è un gas blu, generato dall’ossigeno per scarica elettrica; è velenoso e altamente reattivo, ma protegge la vita sulla Terra assorbendo la radiazione ultravioletta solare nell’atmosfera superiore.
• Ossigenoun elemento chimico (simbolo O) con un numero atomico di 8 e una massa atomica di 15,9994 amu.

L’ossigeno è una parte importante dell’atmosfera ed è necessario per sostenere la vita terrestre., Poiché comprende la maggior parte della massa in acqua, comprende anche la maggior parte della massa degli organismi viventi. Tutte le principali classi di molecole strutturali negli organismi viventi, come proteine, carboidrati e grassi, contengono ossigeno, così come i principali composti inorganici che comprendono gusci di animali, denti e ossa. L’ossigeno elementare (O2) è prodotto da cianobatteri, alghe e piante attraverso il processo di fotosintesi e viene utilizzato nella respirazione cellulare dalla maggior parte degli organismi viventi sulla terra., L’ossigeno è tossico per obbligare gli organismi anaerobici (organismi che hanno bisogno di una mancanza di ossigeno per la sopravvivenza), che erano la forma dominante di vita precoce sulla Terra, fino a quando O2 ha cominciato ad accumularsi nell’atmosfera.

Proprietà chimiche dell’ossigeno

A temperatura e pressione standard (STP), due atomi dell’elemento si legano per formare il diossigeno, un gas biatomico incolore, inodore e insapore con la formula O2. L’ossigeno è un membro del gruppo calcogeno sulla tavola periodica ed è un elemento non metallico altamente reattivo., Come tale, forma facilmente composti (in particolare ossidi) con quasi tutti gli altri elementi. L’ossigeno è un forte agente ossidante e ha la seconda più alta elettronegatività di tutti gli elementi reattivi, seconda solo al fluoro. Per massa, l’ossigeno è il terzo elemento più abbondante nell’universo, dopo l’idrogeno e l’elio, e l’elemento più abbondante per massa nella crosta terrestre, costituendo quasi la metà della massa della crosta. L’ossigeno libero è troppo chimicamente reattivo per apparire sulla Terra senza l’azione fotosintetica degli organismi viventi, che usano l’energia della luce solare per produrre ossigeno elementare dall’acqua., L’O2 elementare cominciò ad accumularsi nell’atmosfera solo dopo la comparsa evolutiva di organismi fotosintetici, circa 2,5 miliardi di anni fa. Il gas di ossigeno biatomico costituisce attualmente il 20,8% del volume d’aria.

Ossigeno biatomico

I due atomi di ossigeno nell’ossigeno biatomico sono chimicamente legati l’uno all’altro con una configurazione elettronica a tripletta di spin. Questo legame ha un ordine di legame di due ed è spesso semplificato nelle descrizioni come un doppio legame, o come una combinazione di un legame a due elettroni e due legami a tre elettroni., L’ossigeno tripletto (da non confondere con l’ozono, O3) è lo stato fondamentale della molecola O2. La configurazione elettronica della molecola ha due elettroni spaiati che occupano due orbitali molecolari degenerati. Questi orbitali sono classificati come antibonding (indebolendo l’ordine di legame da tre a due), quindi il legame biatomico dell’ossigeno è più debole del triplo legame biatomico dell’azoto, in cui tutti gli orbitali molecolari di legame sono riempiti, ma alcuni orbitali antibonding non lo sono.

In forma di tripletta normale, le molecole di O2 sono paramagnetiche., Ciò significa che si comportano come magneti in presenza di un campo magnetico esterno, a causa dei momenti magnetici di spin degli elettroni spaiati nella molecola. L’ossigeno liquido è attratto da un magnete in misura sufficiente che, nelle dimostrazioni di laboratorio, un ponte di ossigeno liquido può essere sostenuto contro il proprio peso tra i poli di un magnete potente. Singlet ossigeno è un nome dato a diverse specie di energia superiore di O2 molecolare in cui tutti gli spin di elettroni sono accoppiati. È molto più reattivo verso le molecole organiche comuni che è la forma tripletta di ossigeno molecolare.,

Proprietà fisiche dell’ossigeno

L’ossigeno è più solubile in acqua rispetto all’azoto; l’acqua contiene circa una molecola di O2 per ogni due molecole di N2, rispetto a un rapporto atmosferico di circa uno a quattro. La solubilità dell’ossigeno nell’acqua dipende dalla temperatura e circa il doppio (14,6 mg/L) si dissolve a 0 °C rispetto a 20 °C (7,6 mg/L). A 25 °C e 1 atmosfera standard (101,3 kPa) di aria, l’acqua dolce contiene circa 6,04 millilitri (mL) di ossigeno per litro, mentre l’acqua di mare contiene circa 4,95 mL per litro. A 5 °C la solubilità aumenta a 9.,0 mL (50 percento in più rispetto a 25 °C) per litro per l’acqua e 7,2 mL (45 percento in più) per litro per l’acqua di mare.

L’ossigeno si condensa a 90,20 K (-182,95 °C, -297,31 °F) e si congela a 54,36 K (-218,79 °C, -361,82 °F). Sia l’O2 liquido che quello solido sono sostanze chiare con un colore celeste chiaro causato dall’assorbimento nel rosso (in contrasto con il colore blu del cielo, che è dovuto allo scattering di Rayleigh della luce blu) .

Il liquido ad alta purezza O2 viene solitamente ottenuto dalla distillazione frazionata di aria liquefatta. L’ossigeno liquido può anche essere prodotto dalla condensazione dell’aria, utilizzando azoto liquido come refrigerante. È una sostanza altamente reattiva e deve essere separata dai materiali combustibili.