Oxígeno
El oxígeno es un elemento químico que se clasifica como un gas calcógeno y un no metal. Fue descubierto en 1774 por Joseph Priestley y dos años antes, pero sin publicar, por Carl W. Scheele.
Descubrimiento de oxígeno
El oxígeno fue descubierto en 1774 por Joseph Priestley en Inglaterra y dos años antes, pero sin publicar, por Carl W. Scheele en Suecia.
Scheele calentó varios compuestos, incluidos nitrato de potasio, óxido de manganeso y óxido de mercurio, y descubrió que liberaban un gas que mejoraba la combustión.
Priestley calentó el óxido de mercurio, enfocando la luz del sol usando una ‘lente ardiente‘ de 30 centímetros, una lupa muy grande, para llevar el óxido a una temperatura alta. La lente de Priestley era más pequeña que la enorme utilizada por Antoine Lavoisier en su investigación del carbono.
De manera totalmente inesperada, el óxido de mercurio caliente produjo un gas que hizo que una vela se quemara cinco veces más rápido de lo normal. Priestley escribió: “Pero lo que me sorprendió más de lo que puedo expresar bien fue que una vela ardía en este aire con una llama notablemente vigorosa. No sabía cómo explicarlo”.
Además de notar el efecto del oxígeno en la combustión, Priestley luego notó el papel biológico del nuevo gas. Colocó un ratón en un frasco de oxígeno, esperando que sobreviviera durante un máximo de 15 minutos antes de asfixiarse. En cambio, el ratón sobrevivió durante una hora entera sin ningún problema.
Antoine Lavoisier llevó a cabo experimentos similares a los de Priestley y aumentó enormemente nuestro conocimiento al descubrir que el aire contiene aproximadamente un 20 por ciento de oxígeno y que cuando cualquier sustancia se quema, en realidad se combina químicamente con el oxígeno.
Lavoisier también descubrió que el peso del gas liberado al calentar el óxido de mercurio era idéntico al peso perdido por el óxido de mercurio, y que cuando otros elementos reaccionan con el oxígeno, su aumento de peso es idéntico al peso perdido del aire.
Esto permitió a Lavoisier enunciar una nueva ley fundamental: la ley de la conservación de la materia; “la materia se conserva en las reacciones químicas” o, alternativamente, “la masa total de los productos de una reacción química es idéntica a la masa total de los materiales de partida”.
Además de estos logros, fue Lavoisier quien primero le dio al elemento su nombre oxígeno. La palabra oxígeno se deriva de las palabras griegas ‘oxys‘ que significa ácido y ‘genes‘ que significa formación. Antes de que fuera descubierto y aislado, varios científicos habían reconocido la existencia de una sustancia con las propiedades del oxígeno:
A principios del siglo XVI, Leonardo da Vinci observó que una fracción del aire se consume en la respiración y la combustión.
En 1665, Robert Hooke notó que el aire contiene una sustancia que está presente en el nitrato de potasio [el nitrato de potasio libera oxígeno cuando se calienta] y una cantidad mayor de una sustancia no reactiva [a la que llamamos nitrógeno].
En 1668, John Mayow escribió que el aire contiene oxígeno gaseoso [lo llamó alcohol nitroarial], que se consume en la respiración y la combustión.
Mayow observó que: las sustancias no se queman en el aire sin oxígeno; el oxígeno está presente en la parte ácida del nitrato de potasio [es decir, en el nitrato, ¡tenía razón!]; los animales absorben oxígeno en su sangre cuando respiran; el aire que exhalan los animales contiene menos oxígeno que el aire fresco.
Apariencia y Características
Efectos nocivos:
El O2 no es tóxico en condiciones normales. Sin embargo, la exposición al oxígeno a presiones superiores a las normales, por ejemplo, buceadores, puede provocar convulsiones.
El ozono (O3) es tóxico y si se inhala puede dañar los pulmones.
Características:
- El oxígeno en su forma común (O2) es un gas diatómico incoloro, inodoro e insípido.
- El oxígeno es extremadamente reactivo y forma óxidos con casi todos los demás elementos excepto los gases nobles.
- El oxígeno se disuelve más fácilmente en agua fría que en agua tibia. Como resultado de esto, los océanos polares fríos de nuestro planeta son más densos con vida que los océanos tropicales más cálidos.
- El oxígeno líquido y sólido son de color azul pálido y son fuertemente paramagnéticos.
- El ozono (O3), otra forma (alótropo) de oxígeno, se encuentra naturalmente en la atmósfera superior de la Tierra. Está formado por la acción de la luz ultravioleta sobre el O2. El ozono nos protege de gran parte de la dañina radiación ultravioleta proveniente del sol. En la atmósfera primitiva de la Tierra, antes de que los niveles de oxígeno y, por lo tanto, de ozono, fueran lo suficientemente altos, la radiación ultravioleta que llegaba a la superficie de nuestro planeta habría sido letal para muchos organismos.
- La reacción con el oxígeno es uno de los criterios que utilizamos para distinguir entre metales (estos forman óxidos básicos) y no metales (estos forman óxidos ácidos).
Usos del oxígeno
- El principal uso comercial del oxígeno es en la producción de acero. Las impurezas de carbono se eliminan del acero por reacción con el oxígeno para formar gas dióxido de carbono.
- El oxígeno también se utiliza en la soldadura de oxiacetileno, como oxidante para combustible de cohetes y en la producción de metanol y óxido de etileno.
- Las plantas y los animales dependen del oxígeno para respirar.
- El oxígeno puro se usa con frecuencia para ayudar a respirar en pacientes con enfermedades respiratorias.
Abundancia e isótopos
- Abundancia en la corteza terrestre: 46% por peso, 60 % por moles
- Abundancia en el sistema solar: 9.000 ppm por peso, 700 ppm por moles
- Coste de producción puro: 0,3€ por 100g
- Coste de producción a granel: 0,02€ por 100g
- Fuente: El oxígeno es el elemento más abundante en la corteza terrestre y representa casi la mitad en masa. Más de la mitad de los átomos en la corteza terrestre son átomos de oxígeno. Alrededor del 86 por ciento de la masa de los océanos de la Tierra es oxígeno, principalmente en forma de agua. El oxígeno es el tercer elemento más común en el Universo, detrás del hidrógeno y el helio. Se obtiene comercialmente de plantas de separación de aire licuado. Se puede preparar en el laboratorio por electrólisis del agua.
- Isótopos: 13 cuyas vidas medias son conocidas, con números de masa de 12 a 24. El oxígeno natural es una mezcla de sus tres isótopos estables y se encuentran en los porcentajes que se muestran: 16O (99,8%), 17O ( 0,04 % ) y 18O (0,2%).
| Símbolo | O |
| Número atómico | 8 |
| Valencias | -2, -1 |
| Peso atómico | 15,9994 |
| Punto de ebullición (ºC) | -183 |
| Punto de fusión (ºC) | -223 |
| Densidad (Kg/m3) | 1,429 |
| Estructura atómica | [He] 2s22p4 |
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