- Struktur af molekylært ilt
- Ejendomme
- Fysisk fremtoning
- Molar masse
- Smeltepunkt
- Kogepunkt
- Opløselighed
- Energistater
- Transformations
- Applikationer
- Svejsning og forbrænding
- Oxiderende middel i grøn kemi
- Assisteret vejrtrækning og spildevandsrensning
- Referencer
Det molekylære ilt eller dioxygen, også kaldet diatomisk ilt eller gas, er den mest almindelige elementære måde er dette element på Jorden. Dens formel er O 2, og er derfor et diatomisk og homonukleært molekyle, fuldstændig apolær.
Den luft, vi indånder, består af ca. 21% ilt som O 2- molekyler. Når vi stiger, falder koncentrationerne af iltgas, og tilstedeværelsen af ozon, O 3, stiger. Vores krop drager fordel af O 2 at ilte sine væv og udføre cellulær respiration.
Uden ilt, der beriger vores atmosfære, ville livet være et uholdbart fænomen. Kilde: Pixabay.
O 2 er også ansvarlig for eksistensen af brand: uden det ville det være næsten umuligt at der var brand og forbrænding. Dette skyldes, at dens vigtigste egenskab er den at være et kraftfuldt oxidationsmiddel, få elektroner eller reducere sig selv i et vandmolekyle eller i oxidanioner, O 2-.
Molekylært ilt er vigtigt for utallige aerobe processer, der anvendes inden for metallurgi, medicin og spildevandsrensning. Denne gas er praktisk taget synonym med varme, respiration, oxidation og på den anden side med frysetemperaturer, når den er i dens flydende tilstand.
Struktur af molekylært ilt
Molekylstruktur af gasformigt ilt. Kilde: Benjah-bmm27 via Wikipedia.
I det øverste billede har vi molekylstrukturen af gasformigt ilt repræsenteret med forskellige modeller. De sidste to viser egenskaberne ved den kovalente binding, der holder iltatomerne sammen: en dobbeltbinding O = O, hvor hvert iltatom afslutter sin valentoktet.
O 2- molekylet er lineært, homonukleært og symmetrisk. Dens dobbeltbinding har en længde på 121 pm. Denne korte afstand betyder, at der kræves en vis betydelig energi (498 kJ / mol) for at bryde O = O-bindingen, og det er derfor et relativt stabilt molekyle.
Hvis ikke, ville iltet i atmosfæren være fuldstændigt nedbrudt over tid, eller luften ville skyde ild ud af intetsteds.
Ejendomme
Fysisk fremtoning
Molekylært ilt er en farveløs, smagløs og lugtfri gas, men når den kondenseres og krystalliserer, får den blålige toner.
Molar masse
32 g / mol (afrundet værdi)
Smeltepunkt
-218 ºC
Kogepunkt
-183
Opløselighed
Molekylært ilt er dårligt opløseligt i vand, men tilstrækkeligt til at understøtte marin fauna. Hvis din opløselighed var højere, ville du have mindre sandsynlighed for at dø af drukning. På den anden side er dens opløselighed meget højere i ikke-polære olier og væsker, idet det langsomt kan oxidere dem og således påvirke deres oprindelige egenskaber.
Energistater
Molekylært ilt er et stof, der ikke kan beskrives fuldstændigt ved hjælp af valensbindingsteori (VTE).
Den elektroniske konfiguration af ilt er som følger:
2s² 2p⁴
Det har et par uparrede elektroner (O:). Når to oxygenatomer mødes, binder de sig og danner en O = O-dobbeltbinding, begge fuldender valensokteten.
Derfor skal O 2- molekylet være diamagnetisk, med alle dets elektroner parret. Det er imidlertid et paramagnetisk molekyle, og dette forklares ved diagrammet over dets molekylære orbitaler:
Molekylært orbitalt diagram for iltgas. Kilde: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Således molekylorbital teori (TOM) bedst beskriver O 2. De to uparrede elektroner er placeret i den højere energi π * molekylorbitaler, og give ilt dens paramagnetiske karakter.
Faktisk svarer denne energiske tilstand til triplet oxygen, 3 O 2, den mest fremherskende af alle. Den anden energitilstand for ilt, der er mindre rig på Jorden, er singlet, 1 O 2.
Transformations
Molekylært ilt er betydeligt stabilt, så længe det ikke er i kontakt med noget stof, der er modtageligt for oxidation, meget mindre, hvis der ikke er nogen nærliggende kilde til intens varme, såsom en gnist. Dette er fordi O 2 har en høj tendens til at reducere selv, gain elektroner fra andre atomer eller molekyler.
Når det reduceres, er det i stand til at etablere et bredt spektrum af links og figurer. Hvis det danner kovalente bindinger, vil det gøre det med atomer, der er mindre elektronegative end sig selv, inklusive brint, for at give anledning til vand, HOH. Det kan også universere kulstof, der stammer fra CO-bindinger og forskellige typer af iltede organiske molekyler (ethere, ketoner, aldehyder osv.).
O 2 kan også få elektroner til at omdanne peroxid og superoxidanioner, O 2 2- og O 2 - hhv. Når det omdannes til peroxid i kroppen, hydrogenperoxid, H 2 O 2, HOOH, opnås en skadelig forbindelse, som behandles af virkningen af specifikke enzymer (peroxidaser og katalaser).
På den anden side, og ikke mindre vigtigt, O 2 til reagerer med uorganisk stof blive oxid anion, O 2, der udgør en endeløs liste af mineralogiske masser, tykkere jordskorpen og kappe.
Applikationer
Svejsning og forbrænding
Oxygen bruges til at brænde acetylen og afgive en ekstremt varm flamme, der er værdifuld ved svejsning. Kilde: Sheila / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)
Oxygen bruges til at udføre forbrændingsreaktionen, hvorved et stof oxideres eksotermisk og afgiver ild. Denne brand og dens temperatur varierer afhængigt af det stof, der brænder. Der kan således opnås meget varme flammer, såsom acetylen (ovenfor), hvormed metaller og legeringer svejses.
Hvis ikke til ilt, kunne brændstoffer ikke brænde og give al deres kalorienergi, brugt til at starte raketter eller til at starte biler.
Oxiderende middel i grøn kemi
Takket være denne gas syntetiseres eller produceres et utal af organiske og uorganiske oxider. Disse reaktioner er baseret på den oxiderende kraft af molekylært oxygen, og er også en af de mest levedygtige reagenser i grøn kemi til opnåelse af farmaceutiske produkter.
Assisteret vejrtrækning og spildevandsrensning
Oxygen er vigtig for at imødekomme respirationsefterspørgslen hos patienter med alvorlige helbredsmæssige tilstande, i dykkere, når de er faldet ned på lave dybder, og i bjergbestigere, i hvis højder iltkoncentrationen reduceres dramatisk.
Også "fodrer" ilt aerobe bakterier, som hjælper med at nedbryde forurenende rester fra spildevand eller hjælpe fisk med at indånde i vandige kulturer til beskyttelse eller handel.
Referencer
- Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi. (fjerde udgave). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2020). Allotrope ilt. Gendannet fra: en.wikipedia.org
- Hone, CA, Kappe, CO (2019). Anvendelse af molekylær ilt til aerobe flydende faser i kontinuerlig strøm. Top Curr Chem (Z) 377, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
- Kevin Beck. (28. januar 2020). 10 anvendelser til ilt. Gendannes fra: sciencing.com
- CliffsNotes. (2020). Biokemi I: Kemien for molekylær ilt. Gendannes fra: cliffsnotes.com
- GZ Industrial Supplies. (2020). Industrielle fordele ved iltgas. Gendannes fra: gz-supplies.com