Oxígeno
Antecedentes
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| Oxígeno | |||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
8 O | |||||||||||||||||||||||||
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| Apariencia | |||||||||||||||||||||||||
gas incoloro; líquido azul pálido. Burbujas de oxígeno se elevan en esta foto de oxígeno líquido.   Las líneas espectrales de oxígeno | |||||||||||||||||||||||||
| Propiedades generales | |||||||||||||||||||||||||
| Nombre, símbolo, número | oxígeno, O, 8 | ||||||||||||||||||||||||
| Pronunciación | / ɒ k s ɨ dʒ ə n / Aceptar -si-jən | ||||||||||||||||||||||||
| Categoría Elemento | no metal, calcógeno | ||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloque | 16 (calcógenos), 2, p | ||||||||||||||||||||||||
| Peso atómico estándar | 15,999 (4) | ||||||||||||||||||||||||
| Configuración electrónica | [Él] 2s 2 2p 4 2, 6  | ||||||||||||||||||||||||
| Historia | |||||||||||||||||||||||||
| Descubrimiento | Carl Wilhelm Scheele (1772) | ||||||||||||||||||||||||
| Nombrado por | Antoine Lavoisier (1777) | ||||||||||||||||||||||||
| Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||
| Fase | gas | ||||||||||||||||||||||||
| Densidad | (0 ° C, 101,325 kPa) 1,429 g / L | ||||||||||||||||||||||||
| Líquido densidad en pb | 1,141 g · cm -3 | ||||||||||||||||||||||||
| Punto de fusion | 54.36 K , -218.79 ° C, -361.82 ° F | ||||||||||||||||||||||||
| Punto de ebullicion | 90.20 K, -182.95 ° C, -297.31 ° F | ||||||||||||||||||||||||
| Punto crítico | 154,59 K, 5.043 MPa | ||||||||||||||||||||||||
| Calor de fusión | (O 2) 0.444 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||
| El calor de vaporización | (O 2) 6,82 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||
| Capacidad calorífica molar | (O 2) 29.378 J · mol -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||
| Presión del vapor | |||||||||||||||||||||||||
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| Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidación | 2, 1, -1, - 2 | ||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividad | 3,44 (escala de Pauling) | ||||||||||||||||||||||||
| Energías de ionización ( más) | Primero: 1313,9 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||
| Segundo: 3388,3 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||
| Tercero: 5300,5 kJ · mol -1 | |||||||||||||||||||||||||
| Radio covalente | 66 ± 14:00 | ||||||||||||||||||||||||
| Van der Waals radio | 152 pm | ||||||||||||||||||||||||
| Miscelánea | |||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | cúbico  | ||||||||||||||||||||||||
| Ordenamiento magnético | paramagnético | ||||||||||||||||||||||||
| Conductividad térmica | 26.58x10 -3 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||
| Velocidad del sonido | (Gas, 27 ° C) 330 m · s -1 | ||||||||||||||||||||||||
| Número de registro del CAS | 7782-44-7 | ||||||||||||||||||||||||
| La mayoría de los isótopos estables | |||||||||||||||||||||||||
| Artículo principal: Los isótopos de oxígeno | |||||||||||||||||||||||||
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El oxígeno es un elemento químico con el símbolo O y el número atómico 8. Su nombre deriva de los griegos raíces ὀξύς (oxys) ("ácido", literalmente "fuerte", en referencia a la sabor amargo de ácidos ) y -γόνος (-gοnos) ("productor", literalmente "engendrador"), porque en el momento de nombrar, fue erróneamente pensaron que todos los ácidos requieren oxígeno en su composición. En temperatura y presión estándar, dos átomos del elemento se unen para formar el dioxígeno, un gas incoloro, inodoro, insípido diatómico gas con la fórmula O 2. Esta sustancia es una parte importante de la atmósfera, y es necesario para sostener más la vida terrestre.
El oxígeno es un miembro de la calcógeno grupo en la tabla periódica y es un altamente reactiva elemento no metálico que forma fácilmente compuestos (en particular óxidos) con la mayoría de los elementos excepto el de gases nobles helio y neón . El oxígeno es un fuerte agente oxidante y sólo flúor tiene mayor electronegatividad. En masa, el oxígeno es el tercer elemento más abundante en el universo, después del hidrógeno y el helio y el elemento más abundante en masa en la corteza de la Tierra , lo que representa casi la mitad de la masa de la corteza terrestre. El oxígeno es muy reactivo químicamente para seguir siendo un elemento libre en la atmósfera de la Tierra sin ser repone continuamente por el fotosintética acción de organismos vivos, que utilizan la energía de la luz solar para producir oxígeno elemental de agua. O elemental gratuito 2 sólo comenzó a acumularse en la atmósfera hace unos 2500 millones años (ver Gran evento de oxigenación) unos mil millones de años después de la primera aparición de estos organismos. Gas de oxígeno diatómico constituye el 20,8% del volumen de aire .
El oxígeno constituye la mayor parte de la masa de los organismos vivos, porque el agua es su principal constituyente (por ejemplo, alrededor de dos tercios de la masa corporal humano). Muchas clases principales de moléculas orgánicas en los organismos vivos, tales como proteínas , ácidos nucleicos, hidratos de carbono , y grasas, contienen oxígeno, al igual que los principales compuestos inorgánicos que son constituyentes de las conchas de los animales, los dientes y los huesos. Oxígeno elemental es producido por cianobacterias, algas y plantas, y se utiliza en la respiración celular para toda la vida compleja. El oxígeno es tóxico para las organismos anaerobios obligately, que eran la forma dominante de primeros años de vida en la Tierra hasta que O2 comenzó a acumularse en la atmósfera. Otra forma ( alótropo) de oxígeno, ozono (O 3), absorbe fuertemente UVB radiación y por consiguiente la gran altitud capa de ozono ayuda a proteger la biosfera de la radiación ultravioleta , pero es un contaminante cerca de la superficie donde es un subproducto de la niebla con humo . En aún mayor órbita terrestre baja Altitudes oxígeno atómico es una presencia importante y una causa de la erosión de las naves espaciales.
El oxígeno fue descubierto independientemente por Carl Wilhelm Scheele, en Uppsala, en 1773 o antes, y Joseph Priestley en Wiltshire, en 1774, pero Priestley se da a menudo prioridad porque su trabajo fue publicado por primera vez. El oxígeno nombre fue acuñado en 1777 por Antoine Lavoisier , cuyos experimentos con oxígeno ayudaron a desacreditar a la entonces popular teoría del flogisto de de combustión y la corrosión . El oxígeno se produce industrialmente por destilación fraccionada del aire licuado, el uso de zeolitas con presión en bicicleta para concentrarse oxígeno del aire, electrólisis del agua y otros medios. Usos de oxígeno elemental incluyen la producción de acero, plásticos y textiles, soldadura fuerte, soldadura y corte de aceros y otros metales, propulsor del cohete, oxigenoterapia y sistemas de soporte de vida en los aviones, submarinos, los vuelos espaciales y buceo.
Características
Estructura
En temperatura y presión estándar, el oxígeno es un gas incoloro, inodoro con la fórmula molecular O 2, en el que los dos átomos de oxígeno están unidos químicamente entre sí con una triplete giro configuración electrónica. Este bono tiene un orden de enlace de dos, ya menudo se simplifica en la descripción como doble enlace o como una combinación de un enlace de dos electrones y dos bonos a tres electrones .
Oxígeno triplete (que no debe confundirse con el ozono , O 3) es el estado fundamental de la molécula de O 2. La configuración electrónica de la molécula tiene dos electrones no apareados que ocupan dos degenerado orbitales moleculares. Estos orbitales se clasifican como antienlazante (debilitando el orden de enlace de tres a dos), por lo que el enlace oxígeno diatómico es más débil que la diatómico nitrógeno triple enlace en el que se llenan todos los orbitales moleculares enlazantes, pero algunos orbitales antienlazantes no lo son.
En forma normal triplete, moléculas de O 2 son paramagnético. Es decir, que forman un imán en presencia de un campo magnético, porque de la vuelta momentos magnéticos de los electrones no apareados en la molécula, y el negativo intercambiar energía entre O vecina 2 moléculas. El oxígeno líquido es atraído por un imán en un grado suficiente para que, en demostraciones de laboratorio, un puente de oxígeno líquido puede ser apoyado contra su propio peso entre los polos de un imán poderoso.
El oxígeno singlete es un nombre dado a varias especies de mayor energía de O 2 molecular en el que estén emparejados todos los espines de los electrones. Es mucho más reactivo hacia comunes moléculas orgánicas que es oxígeno molecular per se. En la naturaleza, el oxígeno singlete se forma comúnmente a partir de agua durante la fotosíntesis, utilizando la energía de la luz solar. También se produce en el troposfera por la fotólisis del ozono por la luz de longitud de onda corta, y por el sistema inmune como una fuente de oxígeno activo. Los carotenoides en los organismos fotosintéticos (y posiblemente también en los animales) desempeñan un papel importante en la absorción de energía de oxígeno singlete y su conversión al estado fundamental no excitado antes de que pueda causar daño a los tejidos.
Alótropos
El común alótropo del oxígeno elemental en la Tierra se llama dioxígeno, O2. Tiene una longitud de enlace de 121 pm y una energía de enlace de 498 kJ · mol -1. Esta es la forma que se utiliza por las formas complejas de vida, como los animales, en la respiración celular (ver Papel biológico) y es la forma que es una parte principal de la atmósfera de la Tierra (ver Ocurrencia ). Otros aspectos de O 2 están cubiertos en el resto de este artículo.
Trioxygen (O 3) se conoce generalmente como el ozono y es un alótropo muy reactivas de oxígeno que es perjudicial para el tejido pulmonar. El ozono se produce en el atmósfera superior cuando O 2 se combina con el oxígeno atómico realizado por la división de O 2 por ultravioleta (UV). Puesto que el ozono absorbe fuertemente en la región UV de la espectro, el capa de ozono de la atmósfera funciones superiores como un escudo protector radiación para el planeta. Cerca de la superficie de la Tierra, sin embargo, es una contaminante formado como un subproducto de escape de los automóviles. La molécula metaestable Tetraoxygen (O 4) fue descubierto en 2001, y se supone que existe en una de las seis fases de oxígeno sólido. Se comprobó en 2006 que esta fase, creado mediante la presurización de O 2 a 20 GPa, es de hecho una rhombohedral O 8 clúster. Este grupo tiene el potencial de ser mucho más potente oxidante que cualquiera de O o 2 O 3 y por lo tanto puede ser utilizado en combustible para cohetes. Una fase metálica fue descubierto en 1990 cuando el oxígeno sólido se somete a una presión de por encima de 96 GPa y se demostró en 1998 que a temperaturas muy bajas, esta fase se convierte en superconductor .
Propiedades físicas
El oxígeno es más soluble en agua que el nitrógeno es. El agua en equilibrio con el aire contiene aproximadamente 1 molécula de O 2 disuelto por cada 2 moléculas de N 2, en comparación con una relación atmosférica de aproximadamente 1: 4. La solubilidad del oxígeno en el agua depende de la temperatura, y aproximadamente el doble (14,6 mg · L -1) se disuelve a 0 ° C que a 20 ° C (7,6 mg · L -1). A 25 ° C y 1 atmósfera estándar (101,3 kPa) de aire, de agua dulce contiene aproximadamente 6,04 mililitros (ml) de oxígeno por litros, mientras que el agua de mar contiene aproximadamente 4,95 ml por litro. A los 5 ° C la solubilidad aumenta a 9,0 ml (50% más que a 25 ° C) por litro de agua y 7,2 ml (45% más) por litro para el agua de mar.
El oxígeno se condensa a 90,20 K (-182,95 ° C, -297.31 ° F), y se congela a 54,36 K (-218,79 ° C, -361.82 ° F). Ambos líquido y O sólida 2 son sustancias claras con una luz el color azul cielo causada por la absorción en el rojo (en contraste con el color azul del cielo, que es debido a la La dispersión de Rayleigh de la luz azul). De alta pureza O 2 líquido se obtiene generalmente por el destilación fraccionada del aire licuado. El oxígeno líquido se puede producir también por condensación de aire, usando nitrógeno líquido como refrigerante. Es una sustancia altamente reactiva y deberán separarse de los materiales combustibles.
Isótopos y origen estelar
Naturalmente oxígeno que ocurren se compone de tres estables isótopos , 16 O, 17 O, y 18 O, 16 O con ser el más abundante (99,762% abundancia natural).
La mayoría 16 O es sintetizado en el extremo de la proceso de fusión del helio en masivas estrellas pero algunos se hace en el neón quema proceso. 17 O se hace principalmente por la combustión de hidrógeno en helio durante el Ciclo CNO, por lo que es un isótopo común en las zonas candentes de hidrógeno de las estrellas. La mayoría 18 O se produce cuando 14 N (hecho abundante de la quema CNO) captura un 4 El núcleo, por lo que 18 O común en las zonas ricas en helio de evolucionados, las estrellas masivas.
Catorce radioisótopos se han caracterizado. El más estables son 15 O con una vida media de 122,24 segundos y 14 O con una vida media de 70,606 segundos. Todos los restantes isótopos radiactivos tienen vidas medias que son menos de 27 s, y la mayoría de ellos tienen vidas medias que son menos de 83 milisegundos. Los más comunes modo de desintegración de los isótopos más ligeros que el 16 S se β + decaimiento para producir nitrógeno, y el modo más común para los isótopos más pesados que el 18 S se desintegración beta para producir flúor .
Aparición
| Z | Elemento | Fracción de masa en partes por millón | ||
|---|---|---|---|---|
| 1 | Hidrógeno | 739000 | 71 × masa de oxígeno (barra roja) | |
| 2 | Helio | 240000 | 23 × masa de oxígeno (barra roja) | |
| 8 | Oxígeno | 10400 | ||
| 6 | Carbono | 4600 | ||
| 10 | Neón | 1340 | ||
| 26 | Hierro | 1090 | ||
| 7 | Nitrógeno | 960 | ||
| 14 | Silicio | 650 | ||
| 12 | Magnesio | 580 | ||
| 16 | Azufre | 440 | ||
El oxígeno es el elemento químico más abundante en masa en la biosfera de la Tierra, aire, mar y tierra. El oxígeno es el tercer elemento químico más abundante en el universo, después del hidrógeno y el helio. Cerca de 0.9% de la Sun masa 's es oxígeno. El oxígeno constituye el 49,2% de la corteza de la Tierra en masa y es el componente principal de los océanos del mundo (88,8% en masa). Gas oxígeno es el segundo componente más común de la atmósfera de la Tierra , ocupando el 20,8% de su volumen y el 23,1% de su masa (unas 10 a 15 toneladas). Tierra es inusual entre los planetas del Sistema Solar en tener una alta concentración de gas oxígeno tal en su atmósfera: Marte (con 0,1% de O2 en volumen) y Venus tienen concentraciones mucho más bajas. Sin embargo, el O 2 que rodea estos otros planetas se produce únicamente por la radiación ultravioleta impactando moléculas que contienen oxígeno como el dióxido de carbono.
La inusualmente alta concentración de gas oxígeno en la Tierra es el resultado de la ciclo de oxígeno. Este ciclo biogeoquímico describe el movimiento de oxígeno dentro y entre sus tres embalses principales en la Tierra: la atmósfera, la biosfera , y la litosfera. El principal factor de accionamiento del ciclo del oxígeno es la fotosíntesis , que es responsable de ambiente moderno de la Tierra. La fotosíntesis libera oxígeno en la atmósfera, mientras la respiración y decaimiento sacarlo de la atmósfera. En el presente equilibrio, la producción y el consumo se producen al mismo ritmo de aproximadamente 1 / 2000a de todo el oxígeno atmosférico por año.
El oxígeno libre se produce también en solución en los cuerpos de agua del mundo. El aumento de la solubilidad del O2 a temperaturas más bajas (ver Propiedades físicas ) tiene implicaciones importantes para la vida del océano, como los océanos polares soportan una densidad mucho mayor de la vida debido a su mayor contenido de oxígeno. El agua contaminada con nutrientes de plantas tales como nitratos o fosfatos pueden estimular el crecimiento de las algas por un proceso llamado la eutrofización y la decadencia de estos organismos y otros biomateriales pueden reducir la cantidad de O 2 en los cuerpos de agua eutróficos. Los científicos evalúan este aspecto de la calidad del agua mediante la medición del agua demanda bioquímica de oxígeno, o la cantidad de O2 necesarios para restaurarlo a una concentración normal.
Papel biológico de O 2
La fotosíntesis y la respiración
En la naturaleza, libre de oxígeno se produce por la división de agua impulsada por la luz durante oxigénica la fotosíntesis . Según algunas estimaciones, Las algas verdes y cianobacterias en ambientes marinos proporcionan alrededor del 70% del oxígeno libre producido en la Tierra y el resto es producido por las plantas terrestres. Otras estimaciones de la contribución oceánica al oxígeno atmosférico son más altos, mientras que algunas estimaciones son más bajas, lo que sugiere océanos producen ~ 45% de oxígeno atmosférico de la Tierra cada año.
Una fórmula general simplificada para la fotosíntesis es:
- 6 CO2 + 6 H2O + fotones → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
o simplemente
- dióxido de carbono + agua + luz solar → glucosa + dioxígeno
Fotolítica la evolución de oxígeno se produce en el membranas tilacoides de los organismos fotosintéticos y requiere la energía de cuatro fotones . Muchos pasos están involucrados, pero el resultado es la formación de un protón gradiente a través de la membrana tilacoide, que se utiliza para sintetizar ATP a través de fotofosforilacion. El O 2 restante después de la oxidación de la molécula de agua se libera a la atmósfera.
Dioxígeno Molecular, O 2, es esencial para la respiración celular en todo organismos aeróbicos. El oxígeno se utiliza en las mitocondrias para ayudar a generar trifosfato de adenosina (ATP) durante la fosforilación oxidativa. La reacción para la respiración aeróbica es esencialmente el inverso de la fotosíntesis y se simplifica como:
- C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO2 + 6 H2O + 2.880 kJ · mol -1
En los vertebrados , O 2 difunde a través de las membranas en los pulmones hacia glóbulos rojos. La hemoglobina se une O 2, cambiando su color de rojo azulado a rojo brillante (CO 2 se libera de otra parte de la hemoglobina a través de la Efecto Bohr). Otros animales utilizan hemocianina ( moluscos y algunos artrópodos ) o hemerythrin ( arañas y langostas ). Un litro de sangre puede disolver 200 cm 3 de O 2.
Especies de oxígeno reactivo, tal como ion superóxido (O -
2) y peróxido de hidrógeno (H 2 O 2), son subproductos peligrosos del uso de oxígeno en los organismos. Partes del sistema inmune de los organismos superiores, sin embargo, crean peróxido, superóxido, y el oxígeno singlete para destruir microbios invasores. Especies reactivas de oxígeno también juegan un papel importante en el respuesta hipersensible de plantas contra el ataque de patógenos.
Un humano adulto en reposo inhala 1.8 a 2.4 gramos de oxígeno por minuto. Esto equivale a más de 6 mil millones de toneladas de oxígeno inhalado por la humanidad por año.
Contenido en el cuerpo
| Unidad | Alveolar pulmonar presiones de gas | Oxígeno en la sangre arterial | Gases en sangre venosa |
|---|---|---|---|
| kPa | 14.2 | 11-13 | 4,0-5,3 |
| mmHg | 107 | 75-100 | 30-40 |
El oxígeno libre presión parcial en el cuerpo de un organismo vertebrado vivo es más alta en el sistema respiratorio, y disminuye a lo largo de cualquier sistema arterial, y los tejidos periféricos sistema venoso, respectivamente. La presión parcial es la presión de oxígeno que tendría si solo ocupó el volumen.
Urbanizado en la atmósfera
El gas libre de oxígeno era casi inexistente en la atmósfera de la Tierra antes de la fotosíntesis arqueas y bacterias evolucionaron, probablemente hace unos 3,5 millones de años. El oxígeno libre apareció por primera vez en cantidades importantes durante el Eon Paleoproterozoic (hace entre 2,5 y 1,6 mil millones años). Para los primeros mil millones de años, el oxígeno libre producido por estos organismos junto con disuelto hierro en los océanos para formar formaciones de hierro bandeado. Cuando estos sumideros de oxígeno se saturaron, libre de oxígeno comenzó a outgas de los océanos hace 2.7 millones de años, alcanzando el 10% de su nivel actual hace alrededor de 1,7 millones de años.
La presencia de grandes cantidades de oxígeno disuelto y libre en los océanos y la atmósfera puede haber impulsado la mayor parte del organismos anaerobios que vivían entonces a la extinción durante el Gran Oxidación (catástrofe oxígeno) hace alrededor de 2,4 millones de años. Sin embargo, respiración celular usando O2 permite organismos aeróbicos para producir mucho más ATP de organismos anaerobios, ayudando a la antigua para dominar la Tierra biosfera . La fotosíntesis y la respiración celular de O 2 permitió la evolución de las células eucariotas y organismos multicelulares complejos, en última instancia, como las plantas y los animales.
Desde el comienzo del Cámbrico período de hace 540 millones de años, O 2 niveles han fluctuado entre el 15% y el 30% en volumen. Hacia el final del Carbonífero período (hace unos 300 millones de años) O 2 atmosférico alcanzó un máximo del 35% en volumen, lo que puede haber contribuido a que el gran tamaño de los insectos y anfibios en este momento. Las actividades humanas, como la quema de 7 mil millones toneladas de combustibles fósiles cada año han tenido muy poco efecto en la cantidad de oxígeno libre en la atmósfera. Al ritmo actual de la fotosíntesis se necesitarían alrededor de 2.000 años para regenerar todo el O2 en la atmósfera actual.
Historia
Los primeros experimentos
Uno de los experimentos primero conocidos sobre la relación entre combustión y el aire se llevó a cabo por el BCE segundo siglo griego escritor en la mecánica, Filón de Bizancio. En su obra Pneumatica, Philo observó que invertir una embarcación de más de una vela encendida y rodea el cuello de la vasija con agua resultó en un poco de agua se eleva en el cuello. Philo supuso incorrectamente que partes del aire en el recipiente se convirtieron en el elemento clásico fuego y por lo tanto fueron capaces de escapar a través de poros en el vidrio. Muchos siglos después, Leonardo da Vinci construyó sobre el trabajo de Philo observando que una porción de aire se consume durante la combustión y la respiración.
A finales del siglo 17, Robert Boyle demostró que el aire es necesario para la combustión. Químico Inglés John Mayow (1641-1679) perfeccionó este trabajo al mostrar que el fuego requiere sólo una parte del aire que él llamó nitroaereus spiritus o simplemente nitroaereus. En un experimento se encontró que la colocación sea un ratón o una vela encendida en un recipiente cerrado sobre el agua hizo que el agua suba y reemplazar un catorceavo del volumen del aire antes de la extinción de los sujetos. A partir de este conjeturó que nitroaereus se consume tanto en la respiración y la combustión.
Mayow observó que el antimonio aumentó en peso cuando se calienta, y deducir que el nitroaereus debe haber combinado con él. También pensaba que los pulmones nitroaereus separada de aire y pasarlo a la sangre y que el calor de los animales y el músculo resultado el movimiento de la reacción de nitroaereus con ciertas sustancias en el cuerpo. Los relatos de estos y otros experimentos e ideas se publicaron en 1668 en su obra Tractatus duo en el tratado "De respiratione".
Teoría del flogisto
Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, y Pierre Bayen ( fr) todo el oxígeno producido en los experimentos en el 17 y el siglo 18, pero ninguno de ellos lo reconocieron como un elemento químico . Esto puede haber sido en parte debido a la prevalencia de la filosofía de la combustión y corrosión llaman la teoría del flogisto, que era entonces la explicación favorita de esos procesos.
Establecido en 1667 por el alquimista alemán JJ Becher, y modificado por el químico Georg Ernst Stahl por 1731, la teoría del flogisto indicó que todos los materiales combustibles se componen de dos partes. Una parte, llamada flogisto, se le dio cuando lo contiene se quemó la sustancia, mientras que la parte desflogisticado se pensaba que era su verdadera forma, o cal.
Los materiales altamente inflamables que dejan poco residuos, como la madera o el carbón, se cree que está hecho principalmente de flogisto; mientras que las sustancias no combustibles que corroen, como el hierro, que contiene muy poco. Aire no jugó un papel en la teoría del flogisto, ni había ningún experimentos cuantitativos iniciales llevados a cabo para probar la idea; en cambio, se basa en la observación de lo que ocurre cuando algo se quema, que los objetos más comunes aparecen a convertirse en más ligero y parecen perder algo en el proceso. El hecho de que una sustancia como la madera en realidad gana peso total de la quema fue escondido por el dinamismo de los productos de combustión gaseosos. De hecho, uno de los primeros indicios de que la teoría del flogisto era incorrecta fue que los metales, también ganan peso en la oxidación (cuando fueron supuestamente perdiendo flogisto).
Descubrimiento
El oxígeno fue descubierto por primera vez por sueco farmacéutico Carl Wilhelm Scheele. Se había producido el gas oxígeno calentando el óxido de mercurio y diversos nitratos en aproximadamente 1772. Scheele llamado el "aire de fuego" de gas, ya que era el único conocido partidario de la combustión, y escribió un relato de este descubrimiento en un manuscrito que tituló Tratado sobre Aire y Fuego, que envió a su editor en 1775. Sin embargo, ese documento no se publicó hasta 1777.
Mientras tanto, el 1 de agosto de 1774, un experimento llevado a cabo por la British clérigo Joseph Priestley centró la luz solar en óxido de mercurio (HgO) dentro de un tubo de vidrio, que liberó un gas que llamó "aire desflogisticado". Señaló que las velas queman más brillante en el gas y que un ratón fue más activo y vivieron más tiempo, mientras que respirarlo. Después de respirar el gas sí mismo, él escribió: "La sensación de que mis pulmones no era sensiblemente diferente de la del aire común, pero me pareció que mi pecho se sentía luz peculiar y fácil durante algún tiempo después." Priestley publicó sus resultados en 1775 en un artículo titulado "Una cuenta de nuevos descubrimientos en el Aire", que fue incluido en el segundo volumen de su libro titulado Experimentos y observaciones sobre los diferentes tipos de aire. Porque él publicó sus hallazgos en primer lugar, Priestley se da generalmente prioridad en el descubrimiento.
El químico francés conocido Antoine Laurent Lavoisier más tarde afirmó haber descubierto la nueva sustancia de forma independiente. Sin embargo, Priestley visitó Lavoisier en octubre de 1774 y le habló de su experiencia y cómo se liberó el nuevo gas. Scheele también publicó una carta a Lavoisier en 30 de septiembre 1774 que describieron su propio descubrimiento de la sustancia previamente desconocido, pero Lavoisier nunca reconocí la recepción de él (se encontró una copia de la carta en las pertenencias de Scheele después de su muerte).
La contribución de Lavoisier
Lo Lavoisier hizo indiscutiblemente hacer (aunque esto se disputó en el momento) era llevar a cabo los primeros experimentos cuantitativos adecuados en oxidación y dar la primera explicación correcta de cómo funciona la combustión. Utilizó estos y otros experimentos similares, todo comenzó en 1774, para desacreditar la teoría del flogisto y demostrar que la sustancia descubierta por Priestley y Scheele fue un elemento químico .
En un experimento, Lavoisier observó que no hubo un aumento general en el peso cuando el estaño y el aire se calienta en un recipiente cerrado. Señaló que el aire se precipitó cuando abrió el contenedor, lo que indica que parte del aire atrapado se había consumido. También señaló que el estaño había aumentado de peso y ese aumento fue el mismo que el peso del aire que se precipitó de nuevo. Este y otros experimentos sobre la combustión se documenta en su libro Sur la combustión en général, que fue publicado en 1777. En ese trabajo, demostró que el aire es una mezcla de dos gases; "Aire vital", que es esencial para la combustión y la respiración, y azote (gr. Ἄζωτον "sin vida"), que no admite tampoco. Azote tarde se convirtió en nitrógeno en Inglés, aunque se ha mantenido el nombre en francés y otros idiomas europeos .
Lavoisier a llamarse 'aire vital' para Oxygene en 1777 desde los griegos raíces ὀξύς (oxys) ( ácido , literalmente, "fuerte", desde el sabor de ácidos) y -γενής (-genēs) (productor, literalmente engendrador), porque él creyó erróneamente que el oxígeno era un constituyente de todos los ácidos. Los químicos (en particular Sir Humphry Davy en 1812) finalmente determinó que Lavoisier estaba equivocado al respecto (de hecho, es el hidrógeno que forma la base de la química del ácido), pero para entonces ya era demasiado tarde; el nombre había tomado.
El oxígeno entró en el idioma Inglés a pesar de la oposición de los científicos ingleses y el hecho de que el inglés Priestley aisló por primera vez el gas y por escrito al respecto. Esto se debe en parte a un poema alabando el gas titulado "Oxígeno" en el popular libro El Jardín Botánico (1791) por Erasmus Darwin, abuelo de Charles Darwin .
Historia posterior
John Dalton original "s hipótesis atómica asumido que todos los elementos eran monoatómico y que los átomos en los compuestos normalmente tendría las relaciones atómicas más simples con respecto a la otra. Por ejemplo, Dalton supone que la fórmula de agua era HO, dando la masa atómica del oxígeno como 8 veces la de hidrógeno, en lugar del valor moderno de alrededor de 16. En 1805, Joseph Louis Gay-Lussac y Alexander von Humboldt demostró que el agua está formada por dos volúmenes de hidrógeno y un volumen de oxígeno; y por 1811 Amedeo Avogadro había llegado a la correcta interpretación de la composición del agua, en base a lo que ahora se llama la ley de Avogadro y la asunción de las moléculas elementales diatómicas.
A finales del siglo 19 los científicos se dieron cuenta de que el aire podría ser licuado, y sus componentes aislados, mediante la compresión y enfriarlo. Usando una método de cascada, químico y físico suizo Raoul Pierre Pictet líquido evaporada dióxido de azufre con el fin de licuar el dióxido de carbono, que a su vez se evapora para enfriar el gas de oxígeno suficiente para licuarlo. Envió un telegrama el 22 de diciembre 1877 a la Academia francés de Ciencias de París anunciando su descubrimiento de oxígeno líquido. Apenas dos días después, el físico francés Louis Paul Cailletet anunció su propio método de licuar el oxígeno molecular. Sólo unas gotas de líquido se produjeron en ambos casos por lo que no análisis significativo podría llevarse a cabo. El oxígeno se licúa en estado estable por primera vez el 29 de marzo 1883 por científicos polacos de Universidad Jagellónica, Zygmunt Wroblewski y Karol Olszewski.
En 1891 el químico escocés James Dewar fue capaz de producir suficiente oxígeno líquido para estudiar. El primer proceso comercialmente viable para la producción de oxígeno líquido se desarrolló independientemente en 1895 por el ingeniero alemán Carl von Linde y el ingeniero británico William Hampson. Tanto los hombres bajaron la temperatura del aire hasta que se licuó y después destilan los gases componentes por ebullición a retirarse uno a la vez y la captura de ellos. Más tarde, en 1901, de oxiacetileno de soldadura se demostró por primera vez por la combustión de una mezcla de acetileno y comprimido O 2. Este método de soldadura y corte de metales más tarde llegó a ser común.
En 1923 el científico estadounidense Robert H. Goddard se convirtió en la primera persona de desarrollar una motor de cohete; el motor utilizado gasolina como combustible y oxígeno líquido como oxidante. Goddard voló con éxito un pequeño cohete de combustible líquido 56 m en 97 kmh el 16 de marzo de 1926 en Auburn, Massachusetts, EE.UU..
Producción industrial
Dos métodos principales se emplean para producir 100 millones de toneladas de O 2 extraído de aire para usos industriales anualmente. El método más común es fraccionadamente destilar aire licuado en sus diversos componentes, con N 2 destilación en forma de vapor, mientras que O 2 se deja como un líquido.
El otro método importante de la producción de gas O2 consiste en pasar una corriente de aire limpio y seco a través de una cama de un par de idénticos zeolita tamices moleculares, que absorbe el nitrógeno y entrega una corriente de gas que es 90% a 93% de O2. Simultáneamente, gas nitrógeno es liberado de la otra cama zeolita saturado de nitrógeno, mediante la reducción de la presión de funcionamiento de cámara y desviar parte del gas de oxígeno de la cama productor a través de él, en la dirección inversa de flujo. Después de un tiempo de ciclo conjunto se intercambia la operación de las dos camas, permitiendo de esta manera un suministro continuo de oxígeno gaseoso para ser bombeada a través de una tubería. Esto se conoce como adsorción por oscilación de presión. El gas oxígeno se obtiene cada vez más por éstos no tecnologías criogénicas (véase también el relacionado vacío swing de adsorción).
Gas de oxígeno también puede ser producido a través electrólisis del agua en oxígeno e hidrógeno molecular. Electricidad de corriente continua debe ser utilizado: si se utiliza AC, los gases en cada extremidad consisten en hidrógeno y oxígeno en la proporción explosiva 2: 1. Contrariamente a la creencia popular, la proporción de 2: 1 observada en la electrólisis de corriente continua de agua acidificada no prueba que la fórmula empírica del agua es H 2 O si no se hacen ciertas suposiciones acerca de las fórmulas moleculares de hidrógeno y oxígeno a sí mismos. Un método similar es la electrocatalítica O 2 evolución a partir de óxidos y oxoácidos. Los catalizadores químicos pueden utilizarse también, tales como en generadores de oxígeno químicos o velas de oxígeno que se utilizan como parte de los equipos de soporte de vida en los submarinos, y siguen siendo parte del equipo estándar en los aviones comerciales en caso de emergencias de despresurización. Otra tecnología de separación de aire consiste en forzar el aire a través de disolver membranas de cerámica basado en dióxido de circonio por cualquiera de alta presión o una corriente eléctrica, para producir casi puroO2gas.
En grandes cantidades, el precio de oxígeno líquido en el 2001 fue de aproximadamente $ 0,21 / kg. Dado que el costo de la producción primaria es el coste energético de licuar el aire, el costo de producción va a cambiar como el costo de la energía varía.
Por razones de economía, el oxígeno es a menudo transportada a granel como un líquido en camiones cisterna especialmente aislados, ya que uno litro de oxígeno licuado equivale a 840 litros de oxígeno gaseoso a presión atmosférica y 20 ° C (68 ° F) . Tales petroleros se utilizan para rellenar los recipientes de almacenamiento de oxígeno líquido a granel, que están fuera de los hospitales y otras instituciones con una necesidad de grandes volúmenes de gas oxígeno puro. El oxígeno líquido se hace pasar a través de intercambiadores de calor, que convierten el líquido criogénico en gas antes de entrar al edificio. El oxígeno también se almacena y enviado en pequeños cilindros que contienen el gas comprimido; una forma que es útil en ciertas aplicaciones médicas portátiles y soldadura oxi-combustible y de corte.
Aplicaciones
Médico
La captación de O 2 desde el aire es el objetivo esencial de la respiración, por lo que la administración de suplementos de oxígeno se utiliza en la medicina . El tratamiento no sólo aumenta los niveles de oxígeno en la sangre del paciente, pero tiene el efecto secundario de disminución de la resistencia al flujo de sangre en muchos tipos de pulmones enfermos, aliviando la carga de trabajo sobre el corazón. La terapia de oxígeno se utiliza para tratar el enfisema, neumonía , algunos trastornos cardíacos ( insuficiencia cardíaca congestiva), algunos trastornos que causan un aumento en la presión arterial pulmonar, y cualquier enfermedad que deteriora la capacidad del cuerpo para absorber y utilizar el oxígeno gaseoso.
Los tratamientos son lo suficientemente flexible para ser utilizado en hospitales, el hogar del paciente, o cada vez más por los dispositivos portátiles.tiendas de oxígeno se utiliza una vez comúnmente en la suplementación de oxígeno, pero desde entonces se han reemplazado en su mayoría por el uso demáscaras de oxígeno ocánulas nasales.
Hiperbárica (alta presión), la medicina utiliza especiales cámaras de oxígeno para aumentar la presión parcial de O 2 alrededor del paciente y, cuando sea necesario, el personal médico. intoxicación por monóxido de carbono, gangrena gaseosa, y la enfermedad de descompresión (las 'curvas') son tratados a veces utilizando estos dispositivos. Aumento O 2 concentración en los pulmones ayuda a desplazar el monóxido de carbono del grupo hemo de hemoglobina. gas oxígeno es venenoso para los bacterias anaerobias que causan gangrena gaseosa, por lo que el aumento de su presión parcial ayuda a matar ellos. La enfermedad de descompresión ocurre en los buceadores que descomprimir demasiado rápido después de una inmersión, dando lugar a burbujas de gas inerte, sobre todo nitrógeno y helio, formando en su sangre. El aumento de la presión de O 2 tan pronto como sea posible es parte del tratamiento.
El oxígeno también se utiliza médicamente para los pacientes que requierenventilación mecánica, a menudo a concentraciones superiores al 21% se encuentran en el aire ambiente.
El soporte de vida y el uso recreativo
Una aplicación notable de O 2 como una baja presión de gas respirable está en modernos trajes espaciales , que rodean el cuerpo de su ocupante con aire a presión. Estos dispositivos utilizan oxígeno casi puro en alrededor de un tercio presión normal, resultando en una presión parcial arterial normal de O 2 . Se necesita esta disyuntiva de mayor concentración de oxígeno para la presión más baja para mantener los trajes espaciales flexibles.
Los buzos y submarinistas también dependen de manera artificial entregan O 2 , pero más a menudo utilizan la presión normal, y / o mezclas de oxígeno y aire. Puro o casi puro O 2 uso en el buceo a presiones mayores a los del nivel del mar por lo general se limita a reciclador, descompresión, o el uso de tratamiento de emergencia a profundidades relativamente someras (~ 6 metros de profundidad, o menos). Buceo más profundo requiere dilución significativa de O 2 con otros gases, tales como nitrógeno o helio, para ayudar a prevenir la toxicidad del oxígeno.
Las personas que suben montañas o volar en la no-presurizado aviones tienen a veces complementarios O 2 suministros. Los pasajeros que viajen en (presurizados) aviones comerciales tienen un suministro de emergencia de O 2 suministra automáticamente a ellos en caso de despresurización de la cabina. La pérdida de presión en la cabina súbita activa generadores químicos de oxígeno por encima de cada asiento, haciendo máscaras de oxígeno bajen. Tirando de las máscaras "para iniciar el flujo de oxígeno", como las instrucciones de seguridad de la cabina dictan, limaduras de hierro fuerzas en el clorato de sodio en el interior del recipiente. Un flujo constante de gas de oxígeno se produce entonces por el reacción exotérmica.
El oxígeno, como una supuesta leve euforia, tiene un historial de uso recreativo en bares de oxígeno y en los deportes . Bares de oxígeno son los establecimientos, que se encuentran en Japón , California y Las Vegas, Nevada desde finales de 1990 que ofrecen mayor de lo normal O 2 la exposición por una tarifa. Los atletas profesionales, sobre todo en el fútbol americano , también a veces se apagan campo entre los juegos que usar máscaras de oxígeno con el fin de conseguir un "impulso" en el rendimiento. El efecto farmacológico es dudoso; un efecto placebo es una explicación más probable. Los estudios disponibles apoyan un aumento de rendimiento de los enriquecidos O 2 mezclas sólo si se respiran durante el ejercicio aeróbico.
Otros usos recreativos que no implican respirar el gas incluyenaplicaciones pirotécnicos, comode cinco segundos del encendido de George Goble deárea para parrillas.
Industrial
La fundición de mineral de hierro en acero consume 55% de oxígeno producido comercialmente. En este proceso, O 2 se inyecta a través de una lanza de alta presión en el hierro fundido, que elimina azufre impurezas y el exceso de carbono como los respectivos óxidos, SO 2 y CO 2 . Las reacciones son exotérmicas, por lo que la temperatura aumenta hasta 1.700 ° C .
Otro 25% de oxígeno producido comercialmente es utilizado por la industria química. El etileno se hace reaccionar con O 2 para crear óxido de etileno, que, a su vez, se convierte en glicol de etileno; el material de alimentación primaria utilizada para la fabricación de una serie de productos, incluyendo anticongelantes y polímeros de poliéster (los precursores de muchos plásticos y telas ).
La mayor parte del 20% restante de oxígeno producido comercialmente se utiliza en aplicaciones médicas, de corte de metal y soldadura, como oxidante en combustible para cohetes, y en tratamiento de aguas. oxígeno se utiliza en la soldadura de oxiacetileno quema de acetileno con O 2 para producir una llama muy caliente. En este proceso, el metal de hasta 60 cm de espesor, se calienta primero con una pequeña llama oxi-acetileno y luego se corta rápidamente por una gran corriente de O 2 . Ampliar cohetes utilizan oxígeno líquido como su oxidante, que se mezcla y encendido con el combustible para la propulsión.
Científico
Paleoclimatólogos miden la proporción de oxígeno-18 y oxígeno-16 en los conchas y esqueletos de organismos marinos para determinar lo que el clima era como hace millones de años (véase el ciclo de relación isotópica de oxígeno). Seawater moléculas que contienen el encendedor isótopo oxígeno-16, se evaporan a un ritmo ligeramente más rápido que las moléculas de agua que contienen el 12% más pesado oxígeno-18; esta disparidad aumenta a temperaturas más bajas. Durante los períodos de baja global de las temperaturas, la nieve y la lluvia desde que se evapora el agua tiende a ser mayor en el oxígeno-16, y el agua de mar dejado atrás tiende a ser mayor en el oxígeno-18. Los organismos marinos a continuación incorporan más oxígeno-18 en sus esqueletos y conchas de lo que lo harían en un clima más cálido. Paleoclimatólogos también miden directamente esta relación en las moléculas de agua de los núcleos de hielo muestras que son de hasta varios cientos de miles de años de antigüedad.
Los geólogos planetarios han medido diferentes abundancias de los isótopos de oxígeno en las muestras de la Tierra , la Luna , Marte , y los meteoritos, pero eran largas no pueden obtener valores de referencia para las proporciones de isótopos en el Sol , que se cree ser el mismo que los de la energía solar primordial nebulosa. Sin embargo, el análisis de un silicio de la oblea expuesta al viento solar en el espacio y devuelto por el estrellado nave espacial Génesis ha demostrado que el Sol tiene una mayor proporción de oxígeno-16 que lo hace la Tierra. La medida implica que un proceso desconocido agota el oxígeno-16 a partir del Sol disco de material protoplanetario antes de la coalescencia de los granos de polvo que formaron la Tierra.
Oxygen presenta dos espectrofotométricos bandas de absorción en horas pico en las longitudes de onda 687 y 760 nm. Algunos científicos de teledetección han propuesto el uso de la medición de la radiación procedente de doseles de vegetación en esas bandas para caracterizar el estado de salud vegetal de una plataforma del satélite. Este enfoque explota el hecho de que en esas bandas es posible discriminar de la vegetación de reflectancia a partir 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 para el control de la ciclo del carbono de los satélites en una escala global.
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 unos pocos compuestos tales como peróxidos. compuestos que contienen oxígeno en otros estados de oxidación son muy poco frecuentes: -1/2 ( superóxidos), -1/3 ( ozónidos), 0 ( elemental, ácido hypofluorous), 1 / 2 ( dioxigenil), 1 ( difluoruro dioxígeno) y 2 ( difluoruro de oxígeno).
Óxidos y otros compuestos inorgánicos
Agua ( H 2 O ) es el óxido de hidrógeno y el compuesto de oxígeno más familiar. Los átomos de hidrógeno están unidos covalentemente al oxígeno en una molécula de agua, pero también tienen un atractivo adicional (unos 23,3 kJ · mol -1 por átomo de hidrógeno) a un átomo de oxígeno adyacente en una molécula separada. Estos enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua tienen que aproximadamente un 15% más cerca de lo que sería de esperar en un líquido simple con sólo fuerzas de van der Waals .
Debido a su electronegatividad, oxígeno forma enlaces químicos con casi todos los otros elementos a temperaturas elevadas para dar correspondiente óxidos. Sin embargo, algunos elementos forman fácilmente óxidos en condiciones normales de temperatura y presión; la la oxidación de hierro es un ejemplo. La superficie de los metales como el aluminio y el titanio se oxidan en presencia de aire y convertirse recubierto con una película delgada de óxido que apacigua el metal y ralentiza aún más la corrosión . Algunos de los óxidos de metales de transición se encuentran en la naturaleza como compuestos no estequiométricos, con un poco menos de metal que la fórmula química mostraría. Por ejemplo, el natural que ocurre FeO ( wüstite) se escribe realmente como Fe 1 -x O , donde x es generalmente alrededor de 0,05.
El oxígeno como un compuesto está presente en la atmósfera en cantidades traza en la forma de dióxido de carbono ( CO 2 ). La corteza de la Tierra roca se compone en gran parte de los óxidos de silicio ( sílice SiO 2 , que se encuentra en el granito y arena ), aluminio ( óxido de aluminio Al 2 O 3 , en bauxita y corindón ), hierro ( hierro (III) óxido de Fe 2 O 3 , en hematita y óxido) y el carbonato de calcio (en piedra caliza). el resto de la corteza de la Tierra también está hecho de compuestos oxigenados, en particular, varios complejos silicatos (en minerales de silicato). El manto de la Tierra, de la cantidad de masa mayor que la corteza, se compone en gran parte de los silicatos de magnesio y hierro.
Agua-solublessilicatos en forma deNa4SiO4,Na2SiO3, yNa2Si2O5se utilizan como detergentes y adhesivos.
El oxígeno también actúa como unligando para los metales de transición, formando metal-O2bonos con eliridioátomo encomplejo de Vaska, con elplatinoen PtF6, y con el centro de hierro delgrupo hemo de hemoglobina.
Los compuestos orgánicos y biomoléculas
Entre las clases más importantes de compuestos orgánicos que contienen oxígeno son (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 muchos orgánicos importantes disolventes que contienen oxígeno, incluyendo: acetona , metanol , etanol , isopropanol, furano, THF, éter dietílico, dioxano, acetato de etilo, DMF, DMSO, ácido acético , y ácido fórmico . Acetona ( (CH 3 ) 2 CO ) y fenol ( C 6 H 5 OH ) se utilizan como materiales de alimentación en la síntesis de muchas sustancias diferentes. Otros compuestos orgánicos que contienen oxígeno importantes son: glicerol, formaldehído, glutaraldehído, ácido cítrico, anhídrido acético, y . acetamida epóxidos son éteres en los que el átomo de oxígeno es parte de un anillo de tres átomos.
El oxígeno reacciona espontáneamente con muchos orgánicos compuestos en o por debajo de la temperatura ambiente en un proceso llamado auto-oxidación. La mayoría de los compuestos orgánicos que contienen oxígeno no están hechos por la acción directa de O 2 . Los compuestos orgánicos importantes en la industria y el comercio que se realizan por oxidación directa de un precursor incluyen óxido de etileno y ácido peracético.
El elemento se encuentra en casi todas las biomoléculas que son importantes para (o generado por) la vida. Sólo unos pocos biomoléculas complejas comunes, tales como escualeno y los carotenos, no contienen oxígeno. De los compuestos orgánicos con relevancia biológica, hidratos de carbono contienen la mayor proporción en masa de oxígeno. Todos grasas, ácidos grasos , aminoácidos , y las proteínas contienen oxígeno (debido a la presencia de grupos carbonilo en estos ácidos y sus residuos de éster). El oxígeno también se produce en fosfato ( PO 3-
4 grupos en las moléculas de transporte de energía biológicamente importantes) ATP y ADP, en la columna vertebral y las purinas (excepto adenina) y pirimidinas de ARN y ADN , y en los huesos como fosfato de calcio y de hidroxilapatita.
Seguridad y precauciones
La NFPA 704 tarifas estándar comprimen el gas oxígeno como no peligrosa para la salud, no inflamable y no reactivo, pero un oxidante. Refrigerado oxígeno líquido (LOX) se da una calificación de riesgo para la salud de 3 (para mayor riesgo de hiperoxia de los vapores condensados, y para los peligros comunes a los líquidos criogénicos tales como congelación), y todos los demás valores son la misma que la forma de gas comprimido.
Toxicidad
Gas de oxígeno ( O 2 ) puede ser tóxico a elevadas presiones parciales, dando lugar a convulsiones y otros problemas de salud. La toxicidad del oxígeno por lo general comienza a ocurrir a presiones parciales más de 50 kilo pascales (kPa), o 2,5 veces la normal el nivel del mar O 2 presión parcial de aproximadamente 21 kPa (igual a la composición de oxígeno alrededor del 50% a presión normal). Esto no es un problema, excepto para los pacientes en ventiladores mecánicos, ya que el gas suministrado a través de máscaras de oxígeno en aplicaciones médicas se compone típicamente de sólo el 30% -50% O 2 en volumen (alrededor de 30 kPa a presión estándar). (Aunque esta cifra está también sujeto a amplia variación, dependiendo del tipo de máscara).
De una sola vez, los bebés prematuros fueron colocados en incubadoras que contienenO2rica en aire, pero esta práctica se interrumpió después de algunos bebés fueron cegados por el contenido de oxígeno es demasiado alta.
Respiración pura O 2 en aplicaciones espaciales, como en algunos trajes espaciales modernas, o en nave espacial temprana tales como Apolo, no causa ningún daño debido a las bajas presiones totales utilizados. En el caso de los trajes espaciales, la O 2 presión parcial en el gas de respiración es, en general, acerca de 30 kPa (1,4 veces lo normal), y el resultante O 2 presión parcial en la sangre arterial del astronauta es sólo marginalmente más que el nivel del mar normal de O 2 parcial presión (para más información sobre esto, vea el traje espacial y de gases en sangre arterial).
La toxicidad del oxígeno a los pulmones y el sistema nervioso central también puede ocurrir en profundidad submarinismo y el buceo de superficie suministrado. La respiración prolongada de una mezcla de aire con un O 2 la presión parcial de más de 60 kPa con el tiempo puede conducir a la permanente de la fibrosis pulmonar. La exposición a un O 2 presiones parciales superiores a 160 kPa (1,6 atm) puede conducir a convulsiones (normalmente fatales para los buceadores). Toxicidad aguda de oxígeno (que causa convulsiones, su efecto más temido para los buceadores) puede ocurrir al respirar una mezcla de aire con un 21% de O 2 a 66 mo más de profundidad; lo mismo puede ocurrir al respirar 100% de O 2 a tan sólo 6 m.
Combustión y otros peligros
Fuentes altamente concentradas de oxígeno promueven combustión rápida. Fuego y existen riesgos de explosión cuando oxidantes concentrados y combustibles se ponen en las proximidades; sin embargo, un evento de encendido, tal como calor o una chispa, se necesita para activar la combustión. Oxygen sí mismo no es combustible, pero el oxidante. Peligros de combustión también se aplican a compuestos de oxígeno con un alto potencial oxidativo, tales como peróxidos, cloratos, nitratos , percloratos, y dicromatos, ya que pueden donar oxígeno a un fuego.
Concentrado O 2 permitirá la combustión de proceder rápidamente y con energía. Acero tuberías y recipientes de almacenamiento que se utilizan para almacenar y transmitir tanto gaseoso y oxígeno líquido actuará como combustible; y por lo tanto el diseño y la fabricación de juntas 2 de sistemas requiere un entrenamiento especial para asegurarse de que la ignición fuentes se reducen al mínimo. El fuego que mató a la tripulación del Apolo 1 en una prueba de plataforma de lanzamiento extendido tan rápidamente debido a la cápsula se presuriza con pura O 2 pero a un poco más que la presión atmosférica, en lugar de la 1 / 3 presión normal que se utiliza en una misión.
Derrames de oxígeno líquido, si se permite que penetre en la materia orgánica, comola madera,los productos petroquímicos, yel asfalto puede causar estos materiales paradetonar de manera impredecible en el impacto mecánico posterior. Como con otra líquidos criogénicos, al entrar en contacto con el cuerpo humano que pueden causarsabañones a la piel y el ojos.
