Oxigenoa: Ezaugarriak, Alotropoak eta Erabilerak

Oxigenoa

Oxigenoa lurrazaleko elementurik ugariena da. Hiru isotopo ditu, ugaritasunaren arabera: ¹⁶O, ¹⁸O eta ¹⁷O.

Oxigenoaren Alotropoak

Oxigenoaren alotropoak hauek dira: O₂ (dioxigenoa), O₃ (trioxigenoa edo ozonoa) eta O₄ (tetraoxigenoa).

Dioxigenoa (O₂)

Molekula diatomikoz osatuta dago. Egoera solidoan, likidoan edo gaseosoan paramagnetikoa da. Molekulen arteko indarrak ahulak direnez, fusio- eta irakite-puntuak txikiak dira. Ondorioz, likidotzea eta solidifikatzea zaila da.

Uretan ez da oso disolbagarria, baina itsas-organismoak bizirik mantentzeko bezain altua da disolbagarritasuna. Disolbagarritasuna behera doa tenperatura igotzen doan heinean. Horregatik, ur hotzetan arrantzaleku handienak daude, eta ibai edo lakuen egoera neurtzeko oxigenoaren kontzentrazioa neurtzen da. Izan ere, maila baxuak eutrofikazioaren (adibidez, algak hazteko oxigenoa xurgatzen baitute, eta horrek kontzentrazioa jaisten du) ondorioz sortu daitezke, edo ur beroen ondorioz.

Gas egoeran ez du kolorerik, zaporerik ezta usainik ere. Likido egoeran urdina da, eta solido egoeran urdina eta polimorfoa.

Paramagnetikoa da bi elektroi desparekatuei dagokienez, Orbital Molekularren teoriaren arabera: p orbitalean, orbital lotzaileak beteta daude (1σ 2π) eta ez-lotzailean bi elektroi desparekatu (π); lotura-ordena = 2. Dioxigeno molekulak egoera aktibatu batzuk ditu, eta egoera hau ahultzen doa lotura-luzera handitzen doan heinean.

Dioxigenoan elektroi desparekatuen eraginez, bi molekulen arteko interakzioa (Van der Waals indarrak) espero zena baino handiagoa da. Izan ere, bi molekulen espinak konpentsatzen dira eta O₄ (oxozonoa) sortzen da. Honen entalpia negatiboa da, lotura kobalente arrunt bati dagokiona baino baxuagoa.

Gas oxidatzailea da eta ez da erretzen, baina errekuntzak mantentzen ditu. Honez gain, gainontzeko elementu guztiekin erreakzionatzen du giro-tenperaturan baita berotzean ere, salbuespenak: metal nobleak (Pt) eta He, Ne eta Ar.

Ez-metalikoekin eratutako oxidoak molekularrak eta hegazkorrak izaten dira, lotura kobalentea ematen baita. Elementu metalikoen oxidoak, aldiz, solidoak izaten dira eta loturak nagusiki ionikoak dira.

Oxidazio-erreakzio gehienak motelak dira, beren aktibazio-energiak oso altuak direlako. Ondorioz, espero daitezkeen erreakzioak askotan ez dira gertatzen. Ur disoluzioetan metal batzuen oxidazio-egoera aldatu dezake (adibidez: Fe²⁺ → Fe³⁺). Gainera, Fe²⁺ egonkorra da airerik gabeko ur puruan, baina airearekin ezegonkortu egiten da eta Fe³⁺-era oxidatzen da.

Estekatzaile gisa jokatzen du konplexuak eratzeko, eta bertan eratzen diren loturak ahulak dira, formazio-entalpia oso txikia delako. Trantsiziozko metalen konplexu batzuk oxigenoa garraiatzeko erabiltzen dira modu itzulgarrian (adibidez, hemoglobinan).

Lorpena

Oxigenoa naturan ekoizten da, eta gero guk bertatik hartu ahal dugu. Iturri naturalak:

1. Iturri abiotikoa: fotodisoziazioa, eguzkiko argi ultramorearen bidez.
2. Lurrazalean, fotosintesiari esker. Oxigenoaren presentzia bizitzaren seinalea da.
3. Uraren elektrolisia.

Aplikazio batzuk: garrantzi handikoa industrian (altzairugintzan), medikuntzan, etab.

Oxigeno Atomikoa

Oso erreaktiboa da. Gainera, oxigeno molekularraren disoziazio-energia oso altua denez, molekularen egonkortasuna handitzen da eta disoziatzeko tenperatura oso altuak behar dira. Honez gain, oxigenoaren disoziazioa erradiazio elektromagnetiko baten bidez edo deskarga elektrikoaz ere lor daiteke.

Ozonoa (O₃)

O₃ gas diamagnetikoa, ezegonkorra eta oso toxikoa da. Oxigenoak baino fusio-puntu eta irakite-puntu altuagoak ditu, eta molekularen bolumena ere handiagoa denez, molekulen arteko indarrak ere sendoagoak dira. Gas egoeran urdinska da, likido egoeran urdin iluna eta solido egoeran more iluna.

Uretan oso gutxi disolbatzen da, eta likido egoeran oxigenoarekin proportzio guztietan ez da nahaskorra. Likido egoeran modu lehergarrian deskonposatzen denez, bere erabilera oso arriskutsua da.

Molekula simetriko eta angeluarra da, eta lotura bikoitzaren izaera du. Hiru oxigeno atomoetan sp2 hibridazioa ematen da.

Loturan parte hartzen ez duten orbital hibridoek konpartitu gabeko elektroi bikoteak dituzte: bikote bat erdiko oxigenoan eta beste bi bikote oxigeno terminal bakoitzean. Lotura-ordena = 1.5.

Ozonoa oso oxidatzaile ona da (oxigenoa baino hobea), beraz, bakterizida moduan erabiltzen da botiletako ura purifikatzeko kloroaren ordez, eta kotoiak eta beste ehun batzuk zuritzeko ere erabiltzen da.

O₃ oso arriskutsua da, besteak beste, lurrazalean, birika-ehunean eta azalaren gainean kalteak sortzen baititu. Dena dela, atmosferan beharrezkoa dugu erradiazio kaltegarriez babesteko.

Ozonoan lotura-sendotasuna oxigenoan baino baxuagoa da, beraz, oxigeno atomoen arteko distantzia handiagoa da eta erreakzio bortitzak sortzen ditu. Elementu alkalino eta lurralkalinoekin konposatu ionikoak eratzeko gai da.

Oxoozonoa (O₄)

O₄ tenperatura baxuetan ematen da nagusiki. Oxigenoaren forma guztietatik, tenperatura baxuetan, O₂ da elementu egonkorrena.

Oxigenoaren Ioiak

Konposatuetan oxigenoak karga partzial negatiboa du, fluoruroarekin izan ezik. Elektronegatibitate oso handia du, ionizazio-potentziala oso altua duelako. Baina ioi positiboak ezegonkorrak dira eta O⁺ ioia ez da existitzen.

Oxigenoaren ioietan egonkortasuna honela handitzen da: O₂⁺ ≥ O₂ ≥ O₂^- ≥ O₂^2-. Izan ere, lotura-ordena handitzen denean, egonkortasuna handitzen da eta oxigeno atomoen distantzia txikitzen da. (O^2- oxidoak ere egonkorrak dira). O₂^4- ezegonkorra den espeziea ere ezagutzen da.

Oxidoak

...