MOLEKULINIS DEGUONIS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Molekulinio deguonies arba dioksigenilo , taip pat vadinamas Dwuatomowy deguonies arba dujos, yra labiausiai paplitusi ELEMENTARY būdas yra šis elementas Žemėje. Jo formulė yra O ₂ , todėl yra diatominė ir homonuklearinė molekulė, visiškai apoliarinė.

Oras, kuriuo kvėpuoti yra sudaryta iš apie 21% deguonies, kaip O ₂ molekulių . Pakilus, deguonies dujų koncentracija mažėja, o ozono O _{3 kiekis didėja} . Mūsų kūnas pasinaudojo iš O ₂ oksigenatų savo audinius ir atlikti ląstelių kvėpavimą.

Be deguonies, praturtinančio mūsų atmosferą, gyvenimas būtų netvarus reiškinys. Šaltinis: „Pixabay“.

O ₂ taip pat atsakingas už gaisro egzistavimą: be jo gaisrai ir jų degimas būtų beveik neįmanomi. Tai yra, nes jos pagrindinis objekto yra tai, kad yra galingas oksidatorius, įgyti elektronus arba sumažinti pati vandens molekulės, arba oksido anijonų, O ^2- .

Molekulinis deguonis yra būtinas daugybei aerobinių procesų, kurie gali būti naudojami metalurgijoje, medicinoje ir nuotekų valymui. Šios dujos praktiškai yra šilumos, kvėpavimo, oksidacijos ir, kita vertus, šaldymo temperatūros sinonimas.

Molekulinio deguonies struktūra

Dujinio deguonies molekulinė struktūra. Šaltinis: „Benjah-bmm27“ per Vikipediją.

Viršutiniame paveikslėlyje matome dujinio deguonies molekulinę struktūrą, pavaizduotą įvairiais modeliais. Pastarieji du rodo kovalentinės jungties, laikančios deguonies atomus kartu, savybes: dvigubą jungtį O = O, kurioje kiekvienas deguonies atomas užbaigia savo valentinį oktetą.

O ₂ molekulė yra linijinė, homonuklearinė ir simetrinė. Jos dvigubos jungties ilgis yra 121 pm. Šis nedidelis atstumas reiškia, kad O = O ryšiui nutraukti reikia šiek tiek energijos (498 kJ / mol), todėl tai yra gana stabili molekulė.

Jei ne, deguonis atmosferoje laikui bėgant būtų visiškai suskaidytas arba oras užsidegtų iš niekur.

Savybės

Fizinė išvaizda

Molekulinis deguonis yra bespalvės, beskonės ir beskonės dujos, tačiau kondensacijos metu ir kristalizacijos metu jos įgauna melsvus tonus.

Molinė masė

32 g / mol (suapvalinta vertė)

Lydymosi temperatūra

–218 ºC

Virimo taškas

–183

Tirpumas

Molekulinis deguonis mažai tirpsta vandenyje, tačiau jo pakanka jūrinei faunai palaikyti. Jei jūsų tirpumas būtų didesnis, jums būtų mažesnė tikimybė mirti paskendus. Kita vertus, jo tirpumas nepoliniuose aliejuose ir skysčiuose yra daug didesnis, nes jie gali lėtai oksiduotis ir taip paveikti pirmines jų savybes.

Energijos būsenos

Molekulinis deguonis yra medžiaga, kurios neįmanoma tiksliai apibūdinti pagal valentinių ryšių teoriją (VTE).

Elektroninė deguonies konfigūracija yra tokia:

2s² 2p⁴

Jis turi vieną porą nesusijusių elektronų (O :). Kai susitinka du deguonies atomai, jie jungiasi, sudarydami O = O dvigubą jungtį, abu užpildydami valentinį oktetą.

Todėl O ₂ molekulė turėtų būti diamagnetinė, o visi jos elektronai yra suporuoti. Tačiau tai yra paramagnetinė molekulė, ir tai paaiškinama jos molekulinių orbitų diagrama:

Deguonies dujų molekulinė orbitinė schema. Šaltinis: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Taigi molekulinės orbitalės teorija (TOM) geriausiai apibūdina O ₂ . Du nesusiję elektronai yra didesnės energijos π ^* molekulinėse orbitose ir suteikia deguoniui jo paramagnetinį pobūdį.

Tiesą sakant, ši energinė būsena atitinka trigubą deguonį, ³ O ₂ , labiausiai vyraujantį iš visų. Kita deguonies energetinė būsena, mažiau gausi Žemėje, yra pavienė, ¹ O ₂ .

Transformacijos

Molekulinis deguonis yra pakankamai stabilus tol, kol jis neturi sąlyčio su jokia medžiaga, kuri gali būti oksiduojama, dar mažiau, jei nėra netoliese esančio intensyvaus šilumos šaltinio, pavyzdžiui, kibirkšties. Taip yra todėl, kad O ₂ turi didelę tendenciją save redukuoti, įgyti elektronus iš kitų atomų ar molekulių.

Sumažėjęs, jis gali nustatyti platų ryšių ir formų spektrą. Jei jis sudarys kovalentinius ryšius, tai padarys su mažiau elektronegatyviais atomais, įskaitant vandenilį, kad susidarytų vanduo, HOH. Jis taip pat gali sudaryti visuotinę anglį, kad galėtų atsirasti CO jungtys ir įvairių rūšių deguonimi prisotintos organinės molekulės (eteriai, ketonai, aldehidai ir kt.).

O ₂ taip pat gali įgyti elektronų, kad galėtų virsti atitinkamai peroksido ir superoksido anijonais, O ₂ ² ir O ₂ ^- . Organizme paverčiant peroksidu, gaunamas vandenilio peroksidas H ₂ O ₂ , HOOH - kenksmingas junginys, kuris yra perdirbamas veikiant specifiniams fermentams (peroksidazės ir katalazės).

Kita vertus, ir ne mažiau svarbu, kad O ₂ reaguoja su neorganinėmis medžiagomis ir virsta oksido anijonu O ^2- , sudarydamas begalinį sąrašą mineraloginių masių, sutirštinančių žemės plutą ir mantijas.

Programos

Suvirinimas ir degimas

Deguonis naudojamas deginti acetileną ir skleisti ypač karštą liepsną, vertingą suvirinant. Šaltinis: „Sheila“ / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Degimo reakcijai vykdyti naudojamas deguonis, kurio metu medžiaga egzotermiškai oksiduojasi ir išskiria ugnį. Šis gaisras ir jo temperatūra kinta priklausomai nuo degančios medžiagos. Taigi galima gauti labai karštas liepsnas, tokias kaip acetilenas (aukščiau), su kuriomis suvirinami metalai ir lydiniai.

Jei ne deguonis, degalai negalėjo degti ir suteikti visos savo kalorinės energijos, naudojami raketoms paleisti ar automobiliams užvesti.

Oksidatorius žaliojoje chemijoje

Šių dujų dėka sintetinami arba pramoniniu būdu gaminami daugybė organinių ir neorganinių oksidų. Šios reakcijos pagrįstos molekulinio deguonies oksidacine galia, kuris yra ir vienas iš perspektyviausių žaliosios chemijos reagentų, iš kurio gaunami farmacijos produktai.

Kvėpavimas ir nuotekų valymas

Deguonis yra nepaprastai svarbus patenkinti kvėpavimo poreikį pacientams, turintiems rimtų sveikatos problemų, narų, nusileidžiančių į negilų gelmę, ir kalnų alpinistams, kurių aukštyje deguonies koncentracija yra smarkiai sumažėjusi.

Taip pat deguonis „maitina“ aerobines bakterijas, kurios padeda suskaidyti teršalus, susidarančius iš nuotekų, arba padeda žuvims kvėpuoti, vandeninėse kultūrose apsaugai ar prekybai.

Nuorodos

1. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
2. Vikipedija. (2020). Allotropės deguonies. Atkurta iš: en.wikipedia.org
3. Hone, CA, Kappe, CO (2019). Molekulinio deguonies panaudojimas skystosios fazės aerobinėms oksidacijoms nenutrūkstamo srauto metu. „Top Curr Chem“ (Z) 377, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
4. Kevinas Beckas. (2020 m. Sausio 28 d.). 10 deguonies naudojimo būdų. Atgauta iš: sciencing.com
5. Cliffsnotes. (2020). Biochemija I: molekulinio deguonies chemija. Atkurta iš: cliffsnotes.com
6. GZ pramoniniai reikmenys. (2020). Pramoninė deguonies dujų nauda. Atkurta iš: gz-supplies.com