Análisis
Los paleoclimatólogos miden la proporción de oxígeno-18 y oxígeno-16 en las conchas y esqueletos de organismos marinos para determinar el clima hace millones de años (consulte el ciclo de la relación de isótopos de oxígeno ). Las moléculas de agua de marque contienen el isótopo más ligero , oxígeno-16, se evaporan a una velocidad ligeramente más rápida que las moléculas de agua que contienen el 12% de oxígeno más pesado-18, y esta disparidad aumenta a temperaturas más bajas. [63]Durante los períodos de temperaturas globales más bajas, la nieve y la lluvia de la evaporación del agua tienden a ser mayores en oxígeno-16, y el agua de mar que queda atrás tiende a ser mayor en oxígeno-18. Los organismos marinos luego incorporan más oxígeno-18 en sus esqueletos y conchas que en un clima más cálido. [63] Los paleoclimatólogos también miden directamente esta proporción en las moléculas de agua de muestras de núcleos de hielo tan antiguas como cientos de miles de años.
Los geólogos planetarios han medido las cantidades relativas de isótopos de oxígeno en muestras de la Tierra , la Luna , Marte y meteoritos , pero durante mucho tiempo no pudieron obtener valores de referencia para las relaciones de isótopos en el Sol , que se cree que son las mismas que las de los primordiales nebulosa solar . El análisis de una oblea de silicio expuesta al viento solar en el espacio y devuelta por la nave espacial Genesisestrellada ha demostrado que el Sol tiene una mayor proporción de oxígeno-16 que la Tierra. La medida implica que un proceso desconocido agotó el oxígeno-16 de los rayos solares.Disco de material protoplanetario previo a la coalescencia de los granos de polvo que formaron la Tierra. [64]
El oxígeno presenta dos bandas de absorción espectrofotométrica que alcanzan su punto máximo en las longitudes de onda 687 y 760 nm . Algunos científicos de teledetección han propuesto utilizar la medición de la luminosidad proveniente de las marquesinas de vegetación en esas bandas para caracterizar el estado de la salud de las plantas desde una plataforma satelital . [65] Este enfoque explota el hecho de que en esas bandas es posible discriminar la reflectancia de la vegetación de su fluorescencia , que es mucho más débil. La medición es técnicamente difícil debido a la baja relación señal-ruido y la estructura física de la vegetación; pero se ha propuesto como un posible método de monitoreo deCiclo del carbono de los satélites a escala global.
Papel biológico del O 2.
Fotosíntesis y respiración.
En la naturaleza, el oxígeno libre es producido por la división de agua impulsada por la luz durante la fotosíntesis oxigénica . Según algunas estimaciones, las algas verdes y las cianobacterias en ambientes marinos proporcionan aproximadamente el 70% del oxígeno libre producido en la Tierra, y el resto es producido por las plantas terrestres. [66] Otras estimaciones de la contribución oceánica al oxígeno atmosférico son más altas, mientras que algunas estimaciones son más bajas, lo que sugiere que los océanos producen aproximadamente el 45% del oxígeno atmosférico de la Tierra cada año. [67]
Una fórmula general simplificada para la fotosíntesis es: [68]
-
- 6 CO
2 + 6 H
2 O+fotones→C
6 H
12 O
6 + 6O
2
- 6 CO
o simplemente
-
- dióxido de carbono + agua + luz solar → glucosa + dioxígeno
La evolución del oxígeno fotolítico ocurre en las membranas tilacoides de los organismos fotosintéticos y requiere la energía de cuatro fotones . [e]Hay muchos pasos involucrados, pero el resultado es la formación de un gradiente de protones a través de la membrana tilacoide, que se utiliza para sintetizar adenosina trifosfato (ATP) a través de la fotofosforilación . [69]La O
Los 2 restantes (después de la producción de la molécula de agua) se liberan a la atmósfera. [F]
Los 2 restantes (después de la producción de la molécula de agua) se liberan a la atmósfera. [F]
El oxígeno se usa en las mitocondrias para generar ATP durante la fosforilación oxidativa . La reacción para la respiración aeróbica es esencialmente el reverso de la fotosíntesis y se simplifica como:
-
- do
6 H
12 O
6 + 6O
2 → 6 CO
2+ 6H
2 O+ 2880 kJ / mol
- do
En vertebrados , O
2 difunde através de las membranas en los pulmones y enlos glóbulos rojos. La hemoglobina seune aO
2 , cambiando de color de rojo azulado a rojo brillante [36] (CO
2 se libera de otra parte de la hemoglobina a través delefecto Bohr). Otros animales usanhemocianina(moluscosy algunosartrópodos) ohemertrina(arañasylangostas). [59] Un litro de sangre puede disolver 200 cm3deO
2 . [59]
2 difunde através de las membranas en los pulmones y enlos glóbulos rojos. La hemoglobina seune aO
2 , cambiando de color de rojo azulado a rojo brillante [36] (CO
2 se libera de otra parte de la hemoglobina a través delefecto Bohr). Otros animales usanhemocianina(moluscosy algunosartrópodos) ohemertrina(arañasylangostas). [59] Un litro de sangre puede disolver 200 cm3deO
2 . [59]
Hasta el descubrimiento de metazoos anaeróbicos , [70] se pensaba que el oxígeno era un requisito para toda vida compleja. [71]
Especies reactivas de oxígeno , como el ion superóxido ( O -
2 ) y el peróxido de hidrógeno ( H
2 O
2 ), son subproductos reactivos del uso de oxígeno en organismos. [59] Las partes delsistema inmunológicode los organismos superiores crean peróxido, superóxido y oxígeno singlete para destruir los microbios invasores. Las especies reactivas de oxígeno también desempeñan un papel importante en larespuesta hipersensiblede las plantas contra el ataque de patógenos. [69] El oxígeno daña alos organismos anaeróbicos obligados, que fueron la forma dominante dela vida tempranaen la Tierra hastaO
2 comenzaron a acumularse en laatmósfera haceunos 2.500 millones de años durante elGran Evento de Oxigenación, aproximadamente 1.000 millones de años después de la primera aparición de estos organismos. [72] [73]
2 ) y el peróxido de hidrógeno ( H
2 O
2 ), son subproductos reactivos del uso de oxígeno en organismos. [59] Las partes delsistema inmunológicode los organismos superiores crean peróxido, superóxido y oxígeno singlete para destruir los microbios invasores. Las especies reactivas de oxígeno también desempeñan un papel importante en larespuesta hipersensiblede las plantas contra el ataque de patógenos. [69] El oxígeno daña alos organismos anaeróbicos obligados, que fueron la forma dominante dela vida tempranaen la Tierra hastaO
2 comenzaron a acumularse en laatmósfera haceunos 2.500 millones de años durante elGran Evento de Oxigenación, aproximadamente 1.000 millones de años después de la primera aparición de estos organismos. [72] [73]
Un humano adulto en reposo inhala 1.8 a 2.4 gramos de oxígeno por minuto. [74] Esto equivale a más de 6 mil millones de toneladas de oxígeno inhalado por la humanidad por año. [sol]
Organismos vivos
| Unidad | Presiones de gases pulmonaresalveolares. | Oxígeno de la sangre arterial | Gas de sangrevenosa |
|---|---|---|---|
| kPa | 14.2 | 11 [75] -13 [75] | 4,0 [75] -5,3 [75] |
| mmHg | 107 | 75 [76] -100 [76] | 30 [77] -40 [77] |
La presión parcial de oxígeno libre en el cuerpo de un organismo vertebrado vivo es más alta en el sistema respiratorio y disminuye a lo largo de cualquier sistema arterial , tejidos periféricos y sistema venoso , respectivamente. La presión parcial es la presión que tendría el oxígeno si solo ocupara el volumen. [78]
Acumulación en el ambiente.
El gas de oxígeno libre era casi inexistente en la atmósfera de la Tierra antes de que evolucionaran las arqueasfotosintéticas y las bacterias , probablemente hace unos 3.500 millones de años. El oxígeno libre apareció por primera vez en cantidades significativas durante el eón paleoproterozoico (hace entre 3.0 y 2.3 mil millones de años). [79] Durante los primeros mil millones de años, el oxígeno libre producido por estos organismos se combinó con el hierro disuelto en los océanos para formar formaciones de hierro en bandas . Cuando tales sumideros de oxígeno se saturaron, el oxígeno libre comenzó a salir de los océanos hace 3 a 2.700 millones de años, alcanzando el 10% de su nivel actual hace alrededor de 1.700 millones de años. [79] [80]
La presencia de grandes cantidades de oxígeno disuelto y libre en los océanos y la atmósfera puede haber llevado a la mayoría de los organismos anaeróbicos existentes a la extinción durante el Gran Evento de Oxigenación ( catástrofe de oxígeno ) hace unos 2.400 millones de años. La respiración celular usando O
2permite a losorganismos aeróbicosproducir mucho másATPque los organismos anaeróbicos. [81] Respiración celular deO
2 ocurre en todos loseucariotas, incluidos todos los organismos multicelulares complejos, como las plantas y los animales.
2permite a losorganismos aeróbicosproducir mucho másATPque los organismos anaeróbicos. [81] Respiración celular deO
2 ocurre en todos loseucariotas, incluidos todos los organismos multicelulares complejos, como las plantas y los animales.
Desde el inicio del período cámbrico hace 540 millones de años, la atmósfera O
2 niveles han fluctuado entre el 15% y el 30% por volumen. [82] Hacia el final delperíodocarbonífero(hace unos 300 millones de años) atmosféricaO
2 niveles alcanzaron un máximo de 35% por volumen, [82] lo que puede haber contribuido al gran tamaño de insectos y anfibios en este momento. [83]
2 niveles han fluctuado entre el 15% y el 30% por volumen. [82] Hacia el final delperíodocarbonífero(hace unos 300 millones de años) atmosféricaO
2 niveles alcanzaron un máximo de 35% por volumen, [82] lo que puede haber contribuido al gran tamaño de insectos y anfibios en este momento. [83]
Las variaciones en la concentración de oxígeno en la atmósfera han dado forma a climas pasados. Cuando el oxígeno disminuyó, la densidad atmosférica disminuyó, lo que a su vez incrementó la evaporación de la superficie, causando aumentos de precipitación y temperaturas más cálidas. [84]
A la tasa actual de fotosíntesis llevaría alrededor de 2,000 años para regenerar todo el O
2 en el ambiente actual. [85]
2 en el ambiente actual. [85]
Producción industrial
Cien millones de toneladas de O
2 se extraen del aire para usos industriales anualmente por dos métodos primarios. [13] El método más común es ladestilación fraccionadade aire licuado, conN
2destilandocomo vapor mientrasO
2 se deja como líquido. [13]
2 se extraen del aire para usos industriales anualmente por dos métodos primarios. [13] El método más común es ladestilación fraccionadade aire licuado, conN
2destilandocomo vapor mientrasO
2 se deja como líquido. [13]
El otro método primario de producir O
2 está pasando una corriente de aire limpio y seco a través de un lecho de un par detamices moleculares dezeolitaidénticos, que absorben el nitrógeno y suministran una corriente de gas que es del 90% al 93% deO
2 . [13] Simultáneamente, el nitrógeno gaseoso se libera del otro lecho de zeolita saturado de nitrógeno, al reducir la presión de operación de la cámara y desviar parte del gas de oxígeno del lecho productor a través de él, en la dirección inversa del flujo. Después de un ciclo de tiempo establecido, el funcionamiento de los dos lechos se intercambia, lo que permite un bombeo continuo de oxígeno gaseoso a través de una tubería. Esto se conoce comoadsorción por oscilación de presión. El gas oxígeno se obtiene cada vez más con estastecnologíasnocriogénicas(consulte también laadsorciónrelacionada con eloscilación al vacío). [86]
2 está pasando una corriente de aire limpio y seco a través de un lecho de un par detamices moleculares dezeolitaidénticos, que absorben el nitrógeno y suministran una corriente de gas que es del 90% al 93% deO
2 . [13] Simultáneamente, el nitrógeno gaseoso se libera del otro lecho de zeolita saturado de nitrógeno, al reducir la presión de operación de la cámara y desviar parte del gas de oxígeno del lecho productor a través de él, en la dirección inversa del flujo. Después de un ciclo de tiempo establecido, el funcionamiento de los dos lechos se intercambia, lo que permite un bombeo continuo de oxígeno gaseoso a través de una tubería. Esto se conoce comoadsorción por oscilación de presión. El gas oxígeno se obtiene cada vez más con estastecnologíasnocriogénicas(consulte también laadsorciónrelacionada con eloscilación al vacío). [86]
El gas de oxígeno también se puede producir a través de la electrólisis del agua en oxígeno molecular e hidrógeno. Se debe usar electricidad de CC: si se usa CA, los gases en cada extremidad consisten en hidrógeno y oxígeno en la proporción de explosivos 2: 1. Un método similar es el electrocatalítico O
Evolución de2 óxidos yoxoácidos. También se pueden usar catalizadores químicos, como engeneradores de oxígeno químicoo velas de oxígeno que se usan como parte del equipo de soporte vital en submarinos, y aún son parte del equipo estándar en aviones comerciales en caso de emergencias por despresurización. Otro método de separación del aire es forzar el aire a disolverse a través demembranascerámicasbasadas endióxido de circonio,ya sea a alta presión o una corriente eléctrica, para producirOcasi puro.
2 gas. [62]
Evolución de2 óxidos yoxoácidos. También se pueden usar catalizadores químicos, como engeneradores de oxígeno químicoo velas de oxígeno que se usan como parte del equipo de soporte vital en submarinos, y aún son parte del equipo estándar en aviones comerciales en caso de emergencias por despresurización. Otro método de separación del aire es forzar el aire a disolverse a través demembranascerámicasbasadas endióxido de circonio,ya sea a alta presión o una corriente eléctrica, para producirOcasi puro.
2 gas. [62]
Almacenamiento
Los métodos de almacenamiento de oxígeno incluyen tanques de oxígeno a alta presión , compuestos criogénicos y químicos. Por razones de economía, el oxígeno a menudo se transporta a granel como líquido en camiones cisterna especialmente aislados, ya que un litro de oxígeno licuado es equivalente a 840 litros de oxígeno gaseoso a presión atmosférica y 20 ° C (68 ° F). [13] Tales camiones cisterna se utilizan para rellenar contenedores de almacenamiento de oxígeno líquido a granel, que se encuentran fuera de los hospitales y otras instituciones que necesitan grandes volúmenes de gas de oxígeno puro. El oxígeno líquido pasa a través de los intercambiadores de calor., que convierten el líquido criogénico en gas antes de que entre en el edificio. El oxígeno también se almacena y se envía en cilindros más pequeños que contienen el gas comprimido; Una forma que es útil en ciertas aplicaciones médicas portátiles y en la soldadura y corte con oxicombustible . [13]
Aplicaciones
Médico
Captación de O
2 desde el aire es el propósito esencial de larespiración, por lo que la suplementación con oxígeno se utiliza enmedicina. El tratamiento no solo aumenta los niveles de oxígeno en la sangre del paciente, sino que tiene el efecto secundario de disminuir la resistencia al flujo sanguíneo en muchos tipos de pulmones enfermos, aliviando la carga de trabajo en el corazón. La terapia de oxígenose usa para tratar elenfisema, laneumonía, algunos trastornos cardíacos (insuficiencia cardíaca congestiva), algunos trastornos que causan un aumento dela presión arterial pulmonary cualquierenfermedadque perjudique la capacidad del cuerpo para absorber y usar oxígeno gaseoso. [87]
2 desde el aire es el propósito esencial de larespiración, por lo que la suplementación con oxígeno se utiliza enmedicina. El tratamiento no solo aumenta los niveles de oxígeno en la sangre del paciente, sino que tiene el efecto secundario de disminuir la resistencia al flujo sanguíneo en muchos tipos de pulmones enfermos, aliviando la carga de trabajo en el corazón. La terapia de oxígenose usa para tratar elenfisema, laneumonía, algunos trastornos cardíacos (insuficiencia cardíaca congestiva), algunos trastornos que causan un aumento dela presión arterial pulmonary cualquierenfermedadque perjudique la capacidad del cuerpo para absorber y usar oxígeno gaseoso. [87]
Los tratamientos son lo suficientemente flexibles para ser utilizados en hospitales, el hogar del paciente o, cada vez más, en dispositivos portátiles. Las carpas de oxígeno se utilizaron comúnmente en la suplementación de oxígeno, pero desde entonces han sido reemplazadas principalmente por el uso de máscaras de oxígeno o cánulas nasales . [88]
El medicamento hiperbárico (alta presión) utiliza cámaras especiales de oxígeno para aumentar la presión parcialde O
2 alrededor del paciente y, cuando sea necesario, del personal médico. [89] La intoxicación por monóxido de carbono,la gangrena gaseosayla enfermedad por descompresión(las "curvas") a veces se tratan con esta terapia. [90] Aumento deO
La concentración de2 en los pulmones ayuda a desplazarel monóxidodecarbonodel grupo hemo dehemoglobina. [91] [92] El gas oxígeno es venenoso para lasbacterias anaeróbicasque causan la gangrena gaseosa, por lo que el aumento de su presión parcial ayuda a matarlos. [93] [94] La enfermedad por descompresión ocurre en los buzos que se descomprimen demasiado rápido después de una inmersión, lo que produce burbujas de gas inerte, principalmente nitrógeno y helio, que se forman en la sangre. Aumentando la presión deO
2 tan pronto como sea posible, ayuda a volver a disolver las burbujas en la sangre para que estos gases en exceso se puedan exhalar naturalmente a través de los pulmones. [87] [95] [96] La administración de oxígeno normobárico a la concentración más alta disponible se usa frecuentemente como primeros auxilios para cualquier lesión de buceo que pueda involucrar la formación de burbujas de gas inerte en los tejidos. Existe un apoyo epidemiológico para su uso a partir de un estudio estadístico de casos registrados en una base de datos a largo plazo. [97] [98] [99]
2 alrededor del paciente y, cuando sea necesario, del personal médico. [89] La intoxicación por monóxido de carbono,la gangrena gaseosayla enfermedad por descompresión(las "curvas") a veces se tratan con esta terapia. [90] Aumento deO
La concentración de2 en los pulmones ayuda a desplazarel monóxidodecarbonodel grupo hemo dehemoglobina. [91] [92] El gas oxígeno es venenoso para lasbacterias anaeróbicasque causan la gangrena gaseosa, por lo que el aumento de su presión parcial ayuda a matarlos. [93] [94] La enfermedad por descompresión ocurre en los buzos que se descomprimen demasiado rápido después de una inmersión, lo que produce burbujas de gas inerte, principalmente nitrógeno y helio, que se forman en la sangre. Aumentando la presión deO
2 tan pronto como sea posible, ayuda a volver a disolver las burbujas en la sangre para que estos gases en exceso se puedan exhalar naturalmente a través de los pulmones. [87] [95] [96] La administración de oxígeno normobárico a la concentración más alta disponible se usa frecuentemente como primeros auxilios para cualquier lesión de buceo que pueda involucrar la formación de burbujas de gas inerte en los tejidos. Existe un apoyo epidemiológico para su uso a partir de un estudio estadístico de casos registrados en una base de datos a largo plazo. [97] [98] [99]
Soporte vital y uso recreativo.
Una aplicación de O
2 comogas de respiración debaja presiónentrajes espacialesmodernos, que rodean el cuerpo de sus ocupantes con el gas de respiración. Estos dispositivos utilizan oxígeno casi puro a aproximadamente un tercio de la presión normal, lo que resulta en una presión parcial normal deOen la sangre.
2 . Esta compensación de mayor concentración de oxígeno para una presión más baja es necesaria para mantener la flexibilidad adecuada. [100] [101]
2 comogas de respiración debaja presiónentrajes espacialesmodernos, que rodean el cuerpo de sus ocupantes con el gas de respiración. Estos dispositivos utilizan oxígeno casi puro a aproximadamente un tercio de la presión normal, lo que resulta en una presión parcial normal deOen la sangre.
2 . Esta compensación de mayor concentración de oxígeno para una presión más baja es necesaria para mantener la flexibilidad adecuada. [100] [101]
Buceadores y submarinistas y submarinistas con suministro de superficietambién confían en O artificialmente entregados
2 . Los submarinos, los sumergibles ylos trajes de buceo atmosféricosgeneralmente operan a la presión atmosférica normal. El aire de respiración es lavado de dióxido de carbono por extracción química y el oxígeno es reemplazado para mantener una presión parcial constante. Losbuzos depresión ambientalrespiran mezclas de aire o gas con una fracción de oxígeno adecuada para la profundidad de operación. Puro o casi puroO
2 El uso en el buceo a presiones más altas que la atmosférica generalmente se limita a losrecreatores, o ladescompresióna profundidades relativamente poco profundas (~ 6 metros de profundidad, o menos), [102] [103] otratamiento médico en cámaras de recompresióna presiones de hasta 2,8 bar. donde la toxicidad aguda por oxígeno puede manejarse sin riesgo de ahogamiento. El buceo más profundo requiere una dilución significativa deO
2 con otros gases, como nitrógeno o helio, para prevenirla toxicidad del oxígeno. [102]
2 . Los submarinos, los sumergibles ylos trajes de buceo atmosféricosgeneralmente operan a la presión atmosférica normal. El aire de respiración es lavado de dióxido de carbono por extracción química y el oxígeno es reemplazado para mantener una presión parcial constante. Losbuzos depresión ambientalrespiran mezclas de aire o gas con una fracción de oxígeno adecuada para la profundidad de operación. Puro o casi puroO
2 El uso en el buceo a presiones más altas que la atmosférica generalmente se limita a losrecreatores, o ladescompresióna profundidades relativamente poco profundas (~ 6 metros de profundidad, o menos), [102] [103] otratamiento médico en cámaras de recompresióna presiones de hasta 2,8 bar. donde la toxicidad aguda por oxígeno puede manejarse sin riesgo de ahogamiento. El buceo más profundo requiere una dilución significativa deO
2 con otros gases, como nitrógeno o helio, para prevenirla toxicidad del oxígeno. [102]
Las personas que escalan montañas o vuelan en aeronaves de ala fija no presurizadas a veces tienen Ocomplementaria
2 suministros. [h] Los aviones comerciales presurizados tienen un suministro de emergencia deO
2suministrados automáticamente a los pasajeros en caso de despresurización de cabina. La pérdida repentina de presión en la cabina activalos generadores de oxígeno químicosobre cada asiento, lo que haceque caigan lasmáscaras de oxígeno. Al tirar de las máscaras "para iniciar el flujo de oxígeno" como lo dictan las instrucciones de seguridad de la cabina, las limaduras de hierro se introducen en elclorato de sodiodentro del recipiente. [62] Lareacciónexotérmicaproduce una corriente constante de oxígeno y gas.
2 suministros. [h] Los aviones comerciales presurizados tienen un suministro de emergencia deO
2suministrados automáticamente a los pasajeros en caso de despresurización de cabina. La pérdida repentina de presión en la cabina activalos generadores de oxígeno químicosobre cada asiento, lo que haceque caigan lasmáscaras de oxígeno. Al tirar de las máscaras "para iniciar el flujo de oxígeno" como lo dictan las instrucciones de seguridad de la cabina, las limaduras de hierro se introducen en elclorato de sodiodentro del recipiente. [62] Lareacciónexotérmicaproduce una corriente constante de oxígeno y gas.
El oxígeno, como una leve euforia , tiene un historial de uso recreativo en las barras de oxígeno y en los deportes. Las barras de oxígeno son establecimientos que se encuentran en los Estados Unidos desde fines de la década de 1990 que ofrecen O más alto de lo normal.
2 exposiciones por una tarifa mínima. [104] Los atletas profesionales, especialmente enel fútbol americano, a veces salen del campo de juego para ponerse máscaras de oxígeno para aumentar el rendimiento. Se duda del efecto farmacológico; Unefectoplaceboes una explicación más probable. [104] Los estudios disponibles apoyan un aumento del rendimiento de las mezclas enriquecidas con oxígeno solo si se respiradurante el ejercicio aeróbico. [105]
2 exposiciones por una tarifa mínima. [104] Los atletas profesionales, especialmente enel fútbol americano, a veces salen del campo de juego para ponerse máscaras de oxígeno para aumentar el rendimiento. Se duda del efecto farmacológico; Unefectoplaceboes una explicación más probable. [104] Los estudios disponibles apoyan un aumento del rendimiento de las mezclas enriquecidas con oxígeno solo si se respiradurante el ejercicio aeróbico. [105]
Otros usos recreativos que no impliquen la respiración incluyen pirotécnicos aplicaciones, tales como George Goble cinco segundos de encendido de la 's barbacoa parrillas. [106]
Industrial
La fundición de mineral de hierro en acero consume el 55% del oxígeno producido comercialmente. [62] En este proceso, O
2 se inyecta a través de una lanza de alta presión en hierro fundido, que eliminalasimpurezas deazufrey el exceso decarbonocomo los óxidos respectivos,SO
2 yCO
2 . Las reacciones sonexotérmicas, por lo que la temperatura aumenta hasta 1700 °C. [62]
2 se inyecta a través de una lanza de alta presión en hierro fundido, que eliminalasimpurezas deazufrey el exceso decarbonocomo los óxidos respectivos,SO
2 yCO
2 . Las reacciones sonexotérmicas, por lo que la temperatura aumenta hasta 1700 °C. [62]
Otro 25% del oxígeno producido comercialmente es utilizado por la industria química. [62] El etileno reacciona con O
2 para crearóxido de etileno, que, a su vez, se convierte enetilenglicol; el material de alimentación principal utilizado para fabricar una gran cantidad de productos, incluidosanticongelantesypolímeros depoliéster(los precursores de muchosplásticosytejidos). [62]
2 para crearóxido de etileno, que, a su vez, se convierte enetilenglicol; el material de alimentación principal utilizado para fabricar una gran cantidad de productos, incluidosanticongelantesypolímeros depoliéster(los precursores de muchosplásticosytejidos). [62]
La mayor parte del 20% restante del oxígeno producido comercialmente se utiliza en aplicaciones médicas, corte y soldadura de metales , como oxidante en el combustible de cohetes y en el tratamiento del agua . [62] Eloxígeno se usa en la soldadura con oxiacetileno, quema acetileno con O
2 para producir una llama muy caliente. En este proceso, el metal de hasta 60 cm (24 pulg.) De espesor primero se calienta con una pequeña llama de oxi-acetileno y luego se corta rápidamente con una gran corriente deO
2 . [107]
2 para producir una llama muy caliente. En este proceso, el metal de hasta 60 cm (24 pulg.) De espesor primero se calienta con una pequeña llama de oxi-acetileno y luego se corta rápidamente con una gran corriente deO
2 . [107]
Compuestos
El estado de oxidación del oxígeno es -2 en casi todos los compuestos conocidos de oxígeno. El estado de oxidación -1 se encuentra en algunos compuestos como los peróxidos . [108] Los compuestos que contienen oxígeno en otros estados de oxidación son muy poco frecuentes: −1/2 ( superoxides ), −1/3 ( ozonides ), 0 ( elemental , ácido hipofluoroso ), +1/2 ( dioxigenilo ), +1 ( dioxígeno) difluoruro ), y +2 ( difluoruro de oxígeno ). [109]
Óxidos y otros compuestos inorgánicos.
Agua ( h
2 O) es un óxido dehidrógenoy el compuesto de oxígeno más familiar. Los átomos de hidrógeno estánunidos covalentementeal oxígeno en una molécula de agua, pero también tienen una atracción adicional (aproximadamente 23.3 kJ / mol por átomo de hidrógeno) a un átomo de oxígeno adyacente en una molécula separada. [110] Estosenlaces de hidrógenoentre las moléculas de agua los mantienen aproximadamente un 15% más cerca de lo que se esperaría en un líquido simple con sololas fuerzas de van der Waals. [111] [i]
2 O) es un óxido dehidrógenoy el compuesto de oxígeno más familiar. Los átomos de hidrógeno estánunidos covalentementeal oxígeno en una molécula de agua, pero también tienen una atracción adicional (aproximadamente 23.3 kJ / mol por átomo de hidrógeno) a un átomo de oxígeno adyacente en una molécula separada. [110] Estosenlaces de hidrógenoentre las moléculas de agua los mantienen aproximadamente un 15% más cerca de lo que se esperaría en un líquido simple con sololas fuerzas de van der Waals. [111] [i]
Debido a su electronegatividad , el oxígeno forma enlaces químicos con casi todos los demás elementos para dar los óxidos correspondientes . La superficie de la mayoría de los metales, como el aluminio y el titanio , se oxidan en presencia de aire y se recubren con una película delgada de óxido que pasiva el metal y ralentiza aún más la corrosión . Muchos óxidos de los metales de transición son compuestos no estequiométricos, con un poco menos de metal de lo que mostraría la fórmula química . Por ejemplo, el mineral FeO ( wüstite ) se escribe como Fe
1 - x O, dondexes generalmente alrededor de 0.05. [112]
1 - x O, dondexes generalmente alrededor de 0.05. [112]
El oxígeno está presente en la atmósfera en cantidades mínimas en forma de dióxido de carbono ( CO).
2 ). Laroca dela corteza terrestre está compuesta en gran parte de óxidos desilicio(síliceSiO
2 , tal como se encuentra en elgranitoy elcuarzo), aluminio (óxido de aluminio Al
2 O
3 , enbauxitaycorindón), hierro (óxido de hierro (III) Fe)
2 O
3 , enhematitayóxido, ycarbonato de calcio(enpiedra caliza). El resto de la corteza terrestre también está hecha de compuestos de oxígeno, en particular variossilicatoscomplejos(enminerales de silicato). El manto de la Tierra, de masa mucho más grande que la corteza, está compuesto en gran parte de silicatos de magnesio y hierro.
2 ). Laroca dela corteza terrestre está compuesta en gran parte de óxidos desilicio(síliceSiO
2 , tal como se encuentra en elgranitoy elcuarzo), aluminio (óxido de aluminio Al
2 O
3 , enbauxitaycorindón), hierro (óxido de hierro (III) Fe)
2 O
3 , enhematitayóxido, ycarbonato de calcio(enpiedra caliza). El resto de la corteza terrestre también está hecha de compuestos de oxígeno, en particular variossilicatoscomplejos(enminerales de silicato). El manto de la Tierra, de masa mucho más grande que la corteza, está compuesto en gran parte de silicatos de magnesio y hierro.
Agua- solubles silicatos en forma de Na
4 SiO
4 ,Na
2 SiO
3 yNa
2 si
2 O
5 se utilizan comodetergentesyadhesivos. [113]
4 SiO
4 ,Na
2 SiO
3 yNa
2 si
2 O
5 se utilizan comodetergentesyadhesivos. [113]
El oxígeno también actúa como un ligando para metales de transición, formando complejos de dioxeno de metales de transición , que presentan metal - O
2 . Esta clase de compuestos incluye lasproteínashemohemoglobinaymioglobina. [114] Una reacción exótica e inusual ocurre con PtF
6 , que oxida el oxígeno para dar O2+PtF6-,dioxigenil hexafluoroplatinato. [115]
2 . Esta clase de compuestos incluye lasproteínashemohemoglobinaymioglobina. [114] Una reacción exótica e inusual ocurre con PtF
6 , que oxida el oxígeno para dar O2+PtF6-,dioxigenil hexafluoroplatinato. [115]
Compuestos orgánicos
Entre las clases más importantes de compuestos orgánicos que contienen oxígeno se encuentran (donde "R" es un grupo orgánico): alcoholes (R-OH); éteres (ROR); cetonas (R-CO-R); aldehídos (R-CO-H); ácidos carboxílicos (R-COOH); ésteres (R-COO-R); anhídridos de ácido(R-CO-O-CO-R); y amidas ( RC (O) -NR
2 ). Hay muchossolventesorgánicos importantesque contienen oxígeno, incluyendo:acetona,metanol,etanol,isopropanol,furano,THF,dietil éter,dioxano,acetato de etilo,DMF,DMSO,ácido acéticoyácido fórmico. Acetona ((CH
3 )
2 CO) yfenol(C
6 H
5 OH) se utilizan como materiales de alimentación en la síntesis de muchas sustancias diferentes. Otros compuestos orgánicos importantes que contienen oxígeno son:glicerol,formaldehído,glutaraldehído,ácido cítrico,anhídrido acéticoyacetamida. Los epóxidosson éteres en los que el átomo de oxígeno forma parte de un anillo de tres átomos. El elemento se encuentra de manera similar en casi todas lasbiomoléculasque son importantes para (o generadas por) la vida.
2 ). Hay muchossolventesorgánicos importantesque contienen oxígeno, incluyendo:acetona,metanol,etanol,isopropanol,furano,THF,dietil éter,dioxano,acetato de etilo,DMF,DMSO,ácido acéticoyácido fórmico. Acetona ((CH
3 )
2 CO) yfenol(C
6 H
5 OH) se utilizan como materiales de alimentación en la síntesis de muchas sustancias diferentes. Otros compuestos orgánicos importantes que contienen oxígeno son:glicerol,formaldehído,glutaraldehído,ácido cítrico,anhídrido acéticoyacetamida. Los epóxidosson éteres en los que el átomo de oxígeno forma parte de un anillo de tres átomos. El elemento se encuentra de manera similar en casi todas lasbiomoléculasque son importantes para (o generadas por) la vida.
El oxígeno reacciona espontáneamente con muchos compuestos orgánicos en o por debajo de la temperatura ambiente en un proceso llamado autooxidación . [116] La mayoría de los compuestos orgánicos que contienen oxígeno no se producen por acción directa de O
2 . Los compuestos orgánicos importantes en la industria y el comercio que se producen por oxidación directa de un precursor incluyenóxido de etilenoyácido peracético.
2 . Los compuestos orgánicos importantes en la industria y el comercio que se producen por oxidación directa de un precursor incluyenóxido de etilenoyácido peracético.
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