De syre det är ett kemiskt grundämne som representeras av symbolen O. Det är en mycket reaktiv gas som leder grupp 16: kalkogener. Detta namn beror på att svavel och syre finns i nästan alla mineraler.
Dess höga elektronegativitet förklarar dess stora girighet för elektroner, vilket leder till att den kombineras med ett stort antal element; Så här uppstår ett brett spektrum av mineraloxider som berikar jordskorpan. Således komponerar det återstående syret och gör atmosfären andningsbar..
Syre är det tredje vanligaste elementet i universum, bakom väte och helium, och det är också den viktigaste beståndsdelen av jordskorpans massa. Den har en volymprocent på 20,8% av jordens atmosfär och representerar 89% av vattenmassan.
Det har vanligtvis två allotropa former: diatomiskt syre (Otvå), som är den vanligaste formen i naturen, och ozon (O3), finns i stratosfären. Det finns dock två andra (O4 mig8) som finns i deras flytande eller fasta faser och under enorma tryck.
Syre produceras ständigt genom fotosyntesprocessen, som utförs av fytoplankton och landväxter. En gång producerad släpps den så att levande varelser kan använda den, medan en liten del av den löses upp i haven och stöder vattenlevande liv..
Det är därför ett väsentligt inslag för levande varelser; inte bara för att det finns i de flesta föreningar och molekyler som bildar dem utan också för att det ingriper i alla deras metaboliska processer.
Även om dess isolering kontroversiellt tillskrivs Carl Scheele och Joseph Priestley 1774, finns det tecken på att syre faktiskt isolerades för första gången 1608 av Michael Sendivogius..
Denna gas används i medicinsk praxis för att förbättra levnadsförhållandena för patienter med andningssvårigheter. På samma sätt används syre för att göra det möjligt för människor att utföra sina funktioner i miljöer där det är nedsatt eller ingen tillgång till atmosfäriskt syre..
Kommersiellt producerat syre används främst inom metallindustrin för omvandling av järn till stål..
Artikelindex
År 1500, Leonardo da Vinci, baserat på experimenten från Philo of Byzantium som utfördes under det andra århundradet f.Kr. C. konstaterade att en del av luften förbrukades under förbränning och andning.
År 1608 visade Cornelius Drebble att genom uppvärmning av salpetre (silvernitrat, KNO3) en gas producerades. Denna gas, som det senare skulle bli känd, var syre; men Drebble kunde inte identifiera det som ett nytt föremål.
Sedan 1668 påpekade John Majow att en del av luften som han kallade "Spiritus nitroaerus" var ansvarig för eld och att den också konsumerades under andning och förbränning av ämnen. Majow observerade att ämnen inte brann i frånvaron av nitroarialandan.
Majow genomförde förbränningen av antimon och observerade en ökning av antimonets vikt under dess förbränning. Sedan drog Majow slutsatsen att antimon kombinerat med nitroarialandan.
Även om han inte fick erkännande av det vetenskapliga samfundet, i livet eller efter sin död, är det troligt att Michael Sandivogius (1604) är den verkliga upptäckten av syre.
Sandivogius var en svensk alkemist, filosof och läkare som producerade termisk nedbrytning av kaliumnitrat. Hans experiment ledde honom till frigörelsen av syre, som han kallade "cibus vitae": livsmedel.
Mellan 1771 och 1772 upphettade den svenska kemisten Carl W Scheele olika föreningar: kaliumnitrat, manganoxid och kvicksilveroxid. Scheele observerade att en gas släpptes från dem som ökade förbränningen och som han kallade "eldluft.".
År 1774 upphettade den engelska kemisten Joseph Priestly kvicksilveroxid med ett tolv tum förstoringsglas som koncentrerade solljus. Kvicksilveroxiden släppte ut en gas som fick ljuset att brinna mycket snabbare än normalt..
Dessutom testade Priestly den biologiska effekten av gas. För att göra detta placerade han en mus i en sluten behållare som han förväntade sig överleva i femton minuter; Men i närvaron av gasen överlevde han en timme, längre än han uppskattade.
Prästligt publicerade sina resultat 1774; medan Scheele gjorde det 1775. Av denna anledning tillskrivs syre upptäckten ofta till Priestly.
Antoine Lavoisier, fransk kemist (1777), upptäckte att luft innehåller 20% syre och att när ett ämne brinner, kombineras det faktiskt med syre.
Lavoisier drog slutsatsen att den uppenbara viktökning som ämnena upplevde under förbränningen berodde på viktminskningen som sker i luften; eftersom syre i kombination med dessa ämnen och därför massorna av reaktanterna bevarades.
Detta gjorde det möjligt för Lavoisier att upprätta lagen om bevarande av materia. Lavoisier föreslog namnet på syre som kom från bildandet av rotsyran "oxys" och "gener". Så syre betyder 'syrabildande'.
Detta namn är fel, eftersom inte alla syror innehåller syre; till exempel vätehalogenider (HF, HCl, HBr och HI).
Dalton (1810) tilldelade den kemiska formeln HO vatten och därför var syrgasens atomvikt 8. En grupp kemister, inklusive: Davy (1812) och Berzelius (1814) korrigerade Daltons tillvägagångssätt och drog slutsatsen att den korrekta formeln för vatten är HtvåO och syrvätets atomvikt är 16.
Färglös, luktfri och smaklös gas; medan ozon har en skarp lukt. Syre främjar förbränning, men är inte i sig ett bränsle.
I sin flytande form (övre bild) är den ljusblå och dess kristaller är också blåaktiga; men de kan få rosa, orange och till och med rödaktiga toner (som kommer att förklaras i avsnittet om dess struktur).
15.999 u.
8.
-218,79 ºC.
-182 962 ºC.
Under normala förhållanden: 1429 g / L. Syre är en gas som är tätare än luft. Dessutom är det en dålig ledare för värme och elektricitet. Och vid sin kokpunkt (flytande) är densiteten 1,141 g / ml.
54,361 K och 0,1463 kPa (14,44 atm).
154,581 K och 5,043 MPa (49770,54 atm).
0,444 kJ / mol.
6,82 kJ / mol.
29,378 J / (mol K).
Vid en temperatur på 90 K har det ett ångtryck på 986,92 atm.
-2, -1, +1, +2. Det viktigaste oxidationstillståndet är -2 (Otvå-).
3.44 på Pauling-skalan
Först: 1.313,9 kJ / mol.
Andra: 3 388,3 kJ / mol.
Tredje: 5.300,5 kJ / mol.
Paramagnetisk.
Lösligheten av syre i vatten minskar när temperaturen ökar. Således, till exempel: 14,6 ml syre / L vatten löses vid 0 ° C och 7,6 ml syre / L vatten vid 20 ° C. Lösligheten av syre i dricksvatten är högre än i havsvatten.
Under temperaturen 25 ºC och vid ett tryck på 101,3 kPa kan dricksvatten innehålla 6,04 ml syre / L vatten; medan havsvatten bara 4,95 ml syre / L vatten.
Syre är en mycket reaktiv gas som reagerar direkt med nästan alla element vid rumstemperatur och höga temperaturer. förutom metaller med högre reduktionspotential än koppar.
Det kan också reagera med föreningar och oxidera elementen i dem. Detta är vad som händer när det reagerar med glukos, till exempel för att producera vatten och koldioxid; eller när trä eller kolväte brinner.
Syre kan acceptera elektroner genom fullständig eller partiell överföring, varför det anses vara ett oxidationsmedel.
Det vanligaste oxidationsnumret eller tillståndet för syre är -2. Med detta oxidationsnummer finns det i vatten (HtvåO), svaveldioxid (SOtvå) och koldioxid (COtvå).
I organiska föreningar såsom aldehyder, alkoholer, karboxylsyror; vanliga syror som HtvåSW4, HtvåCO3, HNO3; och dess härledda salter: NatvåSW4, NatvåCO3 OK Nej3. I alla dem kunde O antastvå- (vilket inte är sant för organiska föreningar).
Syre finns som Otvå- i kristallstrukturerna av metalloxider.
Å andra sidan i metalliska superoxider, såsom kaliumsuperoxid (KOtvå) är syre som O-jonentvå-. Medan man befinner sig i metallperoxider, säg bariumperoxid (BaOtvå) uppstår syre som O-jonentvåtvå- (Batvå+ELLERtvåtvå-).
Syre har tre stabila isotoper: 16O, med 99,76% överflöd; de 17Eller med 0,04%; och den 18Eller med 0,20%. Observera att 16Eller är det den absolut mest stabila och rikliga isotopen.
Syre i sitt jordtillstånd är en atom vars elektroniska konfiguration är:
[Han] 2stvå 2 s4
Enligt valensbindningsteorin (TEV) är två syreatomer kovalent bundna så att båda separat slutför sin valensoktet; förutom att kunna para ihop sina två ensamma elektroner från 2p-orbitalerna.
På detta sätt kan den diatomiska syremolekylen, Otvå (toppbild), som har en dubbelbindning (O = O). Dess energiska stabilitet är sådan att syre aldrig finns som enskilda atomer i gasfasen utan snarare som molekyler..
Eftersom Otvå den är homonukleär, linjär och symmetrisk, den saknar ett permanent dipolmoment; därför beror deras intermolekylära interaktioner på deras molekylvikt och Londons spridningskrafter. Dessa krafter är relativt svaga för syre, vilket förklarar varför det är en gas under jordförhållanden..
Men när temperaturen sjunker eller trycket ökar, O-molekylernatvå de tvingas förenas; till den punkt att deras interaktioner blir signifikanta och möjliggör bildning av flytande eller fast syre. För att försöka förstå dem molekylärt är det nödvändigt att inte tappa O ur siktetvå som en strukturell enhet.
Syre kan anta andra betydligt stabila molekylära strukturer; det vill säga det finns i naturen (eller inom laboratoriet) i olika allotropa former. Ozon (nedersta bilden), O3, till exempel är det den näst mest kända allotropen av syre.
Återigen argumenterar TEV, förklarar och visar att i O3 det måste finnas resonansstrukturer som stabiliserar den positiva formella laddningen av syret i mitten (röda prickade linjer); medan oxygener vid ändarna av boomerang avger en negativ laddning, vilket gör den totala laddningen för ozonneutral.
På detta sätt är obligationerna inte enkla, men inte heller dubbla. Exempel på resonanshybrider är mycket vanliga i så många oorganiska molekyler eller joner.
Otvå mig3, Eftersom deras molekylära strukturer är olika gäller detsamma om deras fysiska och kemiska egenskaper, flytande faser eller kristaller (även om de båda består av syreatomer). De teoretiserar att den storskaliga syntesen av cykliskt ozon, vars struktur liknar en rödaktig och syresatt triangel, är sannolikt..
Detta är slutet på de "normala allotroperna" av syre. Det finns dock två andra att tänka på: O4 mig8, hittas eller föreslås i flytande respektive fast syre.
Gasformigt syre är färglöst, men när temperaturen sjunker till -183 ºC kondenseras det till en ljusblå vätska (liknar ljusblå). Interaktioner mellan O-molekylertvå är nu sådan att även dess elektroner kan absorbera fotoner i det röda området av det synliga spektrumet för att återspegla dess karakteristiska blå färg.
Det har emellertid teoretiserats att det finns mer än enkla O-molekyler i denna vätska.två, men också en molekyl O4 (lägre bild). Det verkar som om ozonet hade "fastnat" av en annan syreatom som på något sätt ber för den positiva formella laddningen som just beskrivits..
Problemet är att enligt beräknings- och molekylära simuleringar, nämnda struktur för O4 det är inte precis stabilt; emellertid förutspår de att de existerar som enheter (ORtvå)två, det vill säga två O-molekylertvå de kommer så nära att de bildar ett slags oregelbundet ramverk (O-atomerna är inte uppradade mitt emot varandra).
När temperaturen sjunker till -218,79 ºC kristalliseras syre i en enkel kubisk struktur (γ-fas). När temperaturen sjunker vidare genomgår den kubiska kristallen övergångar till β-faserna (rombohedral och vid -229,35 ° C) och α (monoklinisk och vid -249,35 ° C).
Alla dessa kristallina faser av fast syre sker vid omgivningstryck (1 atm). När trycket ökas till 9 GPa (~ 9000 atm) dyker δ-fasen upp vars kristaller är orange. Om trycket fortsätter att öka till 10 GPa visas det röda fasta syret eller ε-fasen (återigen monoklinisk).
E-fasen är speciell eftersom trycket är så enormt att molekylerna Otvå inte bara rymmas som O-enheter4, men också O8:
Observera att denna O8 består av två O-enheter4 där du kan se den oregelbundna ramen som redan förklarats. På samma sätt är det giltigt att betrakta det som fyra Otvå nära varandra och i vertikala positioner. Emellertid är dess stabilitet under detta tryck sådan att O4 mig8 är ytterligare två allotroper för syre.
Och slutligen har vi fasfasen, metallisk (vid tryck större än 96 GPa), där trycket får elektronerna att spridas i kristallen; precis som metaller.
Syre är med massa det tredje elementet i universum, bakom väte och helium. Det är det vanligaste elementet i jordskorpan och representerar cirka 50% av dess massa. Det finns främst i kombination med kisel, i form av kiseloxid (SiOtvå).
Syre finns som en del av otaliga mineraler, såsom: kvarts, talk, fältspat, hematit, koppar, brucit, malakit, limonit, etc. På samma sätt är den belägen som en del av många föreningar såsom karbonater, fosfater, sulfater, nitrater etc..
Syre utgör 20,8 volymprocent atmosfärsluft. I troposfären finns det främst som en diatomisk syremolekyl. I stratosfären, ett gasformigt lager mellan 15 och 50 km från jordytan, finns det som ozon.
Ozon produceras genom en elektrisk urladdning på O-molekylentvå. Denna allotrop av syre absorberar ultraviolett ljus från solstrålning och blockerar dess skadliga verkan på människor, vilket i extrema fall är förknippat med melanom..
Syre är en viktig del av havsvatten och sötvatten från sjöar, floder och grundvatten. Syre är en del av den kemiska formeln för vatten och utgör 89 viktprocent av den.
Å andra sidan, även om syrgasens löslighet i vatten är relativt låg, är mängden syre som är upplöst i den avgörande för vattenlevande liv, vilket inkluderar många djurarter och alger..
Människan bildas, ungefär, av 60% vatten och samtidigt rik på syre. Men dessutom är syre en del av många föreningar, såsom fosfater, karbonater, karboxylsyror, ketoner etc., som är livsviktiga.
Syre finns också i polysackarider, lipider, proteiner och nukleinsyror; det vill säga de så kallade biologiska makromolekylerna.
Det är också en del av skadligt avfall från mänsklig aktivitet, till exempel: kolmonoxid och dioxid samt svaveldioxid..
Syre produceras under fotosyntes, en process genom vilken marina fytoplankton och landväxter använder ljusenergi för att få koldioxid att reagera med vatten, skapa glukos och frigöra syre..
Det uppskattas att mer än 55% av syret som produceras genom fotosyntes beror på verkan av marint fytoplankton. Därför utgör den den viktigaste källan till syregenerering på jorden och är ansvarig för att upprätthålla livet på den..
Huvudmetoden för att producera syre i industriell form är den som skapades 1895, oberoende av Karl Paul Gottfried Von Linde och William Hamson. Denna metod används fortfarande idag med vissa modifieringar.
Processen börjar med en kompression av luften för att kondensera vattenångan och därmed eliminera den. Sedan siktas luften genom att ledas av en blandning av zeolit och kiselgel för eliminering av koldioxid, tunga kolväten och resten av vatten..
Därefter separeras komponenterna i den flytande luften genom en fraktionerad destillation och uppnår separationen av de gaser som finns i den genom sina olika kokpunkter. Med denna metod är det möjligt att erhålla syre med 99% renhet.
Syre produceras genom elektrolys av högrenat vatten och med en elektrisk ledningsförmåga som inte överstiger 1 µS / cm. Vatten separeras genom elektrolys i dess komponenter. Väte som en katjon rör sig mot katoden (-); medan syre rör sig mot anoden (+).
Elektroderna har en speciell struktur för att samla upp gaserna och därefter producera deras flytning..
Termisk nedbrytning av föreningar som kvicksilveroxid och salpetre (kaliumnitrat) frigör syre som kan samlas upp för användning. Peroxider används också för detta ändamål.
Syre produceras av fytoplankton och landväxter genom fotosyntes. Det korsar lungväggen och tas upp i blodet av hemoglobin, som transporterar det till olika organ för att senare användas i cellulär metabolism..
I denna process används syre under metabolismen av kolhydrater, fettsyror och aminosyror för att i slutändan producera koldioxid och energi..
Andning kan beskrivas enligt följande:
C6H12ELLER6 + ELLERtvå => COtvå + HtvåO + energi
Glukos metaboliseras i en uppsättning sekventiella kemiska processer, inklusive glykolys, Krebs-cykeln, elektrontransportkedjan och oxidativ fosforylering. Denna serie av händelser producerar energi som ackumuleras som ATP (adenosintrifosfat)..
ATP används i olika processer i celler inklusive transport av joner och andra ämnen över plasmamembranet; tarmabsorptionen av ämnen; sammandragning av olika muskelceller; metabolismen av olika molekyler, etc..
Polymorfonukleära leukocyter och makrofager är fagocytiska celler som kan använda syre för att producera superoxidjon, väteperoxid och singlet-syre, som används för att förstöra mikroorganismer..
Andas syre vid höga tryck kan orsaka illamående, yrsel, muskelspasmer, synförlust, kramper och medvetslöshet. Dessutom orsakar andning av rent syre under lång tid lungirritation, vilket manifesteras av hosta och andfåddhet..
Det kan också vara orsaken till bildandet av lungödem: ett mycket allvarligt tillstånd som begränsar andningsfunktionen..
En atmosfär med hög syrekoncentration kan vara farlig eftersom det underlättar utvecklingen av bränder och explosioner.
Syre administreras till patienter som har andningssvikt; så är fallet med patienter med lunginflammation, lungödem eller emfysem. De kunde inte andas omgivande syre eftersom de skulle drabbas allvarligt.
Patienter med hjärtsvikt med vätskeansamling i alveolerna behöver också syretillförsel; liksom patienter som har drabbats av en allvarlig cerebrovaskulär olycka (CVA).
Brandmän som bekämpar en brand i en miljö med otillräcklig ventilation kräver användning av masker och syrgascylindrar som gör att de kan utföra sina funktioner utan att riskera sina liv..
Ubåtarna är utrustade med syreproduktionsutrustning som gör det möjligt för seglare att stanna i en stängd miljö och utan tillgång till atmosfärisk luft..
Dykare gör sitt arbete nedsänkt i vatten och därför isolerat från atmosfärisk luft. De andas genom syre som pumpas genom rör som är anslutna till deras dykdräkt eller användningen av cylindrar fästa vid dykarens kropp..
Astronauter utför sina aktiviteter i miljöer utrustade med syregeneratorer som möjliggör överlevnad under rymdresor och i en rymdstation.
Mer än 50% av det industriellt producerade syret förbrukas vid omvandling av järn till stål. En syrgasstråle injiceras i det smälta järnet för att avlägsna det närvarande svavel och kol; reagera för att producera gaserna SOtvå och COtvå, respektive.
Acetylen används i kombination med syre för att skära metallplattor och också för att framställa deras löd. Syre används också vid produktion av glas, vilket ökar förbränningen vid avfyrningen av glaset för att förbättra dess transparens..
Kombinationen av acetylen och syre används för att bränna prover av olika ursprung i en atomabsorptionsspektrofotometer.
Under proceduren träffas en ljusstråle från en lampa på lågan, vilket är specifikt för det element som ska kvantifieras. Lågan absorberar ljuset från lampan, så att elementet kan kvantifieras.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.