Hay varios alótropos conocidos de oxígeno . El más conocido es el oxígeno molecular (O 2 ), presente en niveles significativos en la atmósfera terrestre y también conocido como dioxígeno o triplete de oxígeno . Otro es el ozono altamente reactivo (O 3 ). Otros son:
- Oxígeno atómico (O 1 ), un radical libre .
- Oxígeno singlete (O 2 *), uno de los dos estados metaestables del oxígeno molecular.
- Tetraoxígeno (O 4 ), otra forma metaestable.
- Oxígeno sólido , que existe en seis fases de varios colores, de las cuales una es O
8 y otro metálico.
Oxígeno atómico [ editar ]
El oxígeno atómico, denominado O ( 3 P) u O (3P), [1] es muy reactivo, ya que los átomos individuales de oxígeno tienden a unirse rápidamente con moléculas cercanas. En la superficie de la Tierra, no existe de forma natural durante mucho tiempo, pero en el espacio exterior , la presencia de mucha radiación ultravioleta da como resultado una atmósfera de órbita terrestre baja en la que el 96% del oxígeno se produce en forma atómica. [1] [2]
El oxígeno atómico se ha detectado en Marte por Mariner , de Viking , y el SOFIA observatorio. [3]
Dioxígeno [ editar ]
El alótropo común del oxígeno elemental en la Tierra, O
2, Que se conoce generalmente como el oxígeno, pero que puede llamarse dioxígeno , oxígeno diatómico , oxígeno molecular , o gas oxígeno para distinguirlo del propio elemento y desde el alótropo triatómico ozono , O
3. Como componente principal (alrededor del 21% en volumen) de la atmósfera terrestre , el oxígeno elemental se encuentra con mayor frecuencia en forma diatómica. Los organismos aeróbicos liberan la energía química almacenada en el enlace sigma débil del dioxígeno atmosférico, el oxidante terminal en la respiración celular . [4] El estado fundamental del dioxígeno se conoce como triplete de oxígeno , 3 O 2 , porque tiene dos electrones desapareados. El primer estado excitado, oxígeno singlete , 1 O 2, no tiene electrones desapareados y es metaestable . El dobleteEl estado requiere un número impar de electrones, por lo que no puede ocurrir en el dioxígeno sin ganar o perder electrones, como en el ion superóxido ( O-
2) o el ion dioxigenilo ( O+
2).
El estado fundamental de O
2tiene una longitud de enlace de 121 pm y una energía de enlace de 498 kJ / mol. [5] Es un gas incoloro con un punto de ebullición de -183 ° C (90 K; -297 ° F). [6] Se puede condensar a partir del aire enfriando con nitrógeno líquido, que tiene un punto de ebullición de -196 ° C (77 K; -321 ° F). El oxígeno líquido es de color azul pálido y es marcadamente paramagnético debido a los electrones no apareados; El oxígeno líquido contenido en un matraz suspendido por una cuerda es atraído por un imán.
Oxígeno singlete [ editar ]
Oxígeno singlete es el nombre común utilizado para los dos estados metaestables del oxígeno molecular (O 2 ) con mayor energía que el oxígeno triplete del estado fundamental . Debido a las diferencias en sus capas de electrones, el oxígeno singlete tiene diferentes propiedades químicas y físicas que el oxígeno triplete, incluida la absorción y emisión de luz en diferentes longitudes de onda. Puede generarse en un proceso fotosensibilizado por transferencia de energía de moléculas de colorante como rosa de bengala , azul de metileno o porfirinas , o por procesos químicos como la descomposición espontánea de trióxido de hidrógeno en agua o la reacción deperóxido de hidrógeno con hipoclorito .
Ozono [ editar ]
El oxígeno triatómico (ozono, O 3 ) es un alótropo de oxígeno muy reactivo que destruye materiales como el caucho y las telas y también daña el tejido pulmonar . [7] Los rastros de este se pueden detectar como un olor fuerte, parecido al cloro, [6] proveniente de motores eléctricos , impresoras láser y fotocopiadoras . Fue nombrado "ozon" en 1840 por Christian Friedrich Schönbein , [8] del griego antiguo ὄζειν (ozein: "oler") más el sufijo -on (en inglés -one ) comúnmente utilizado en ese momento para designar un compuesto derivado.[9]
El ozono es termodinámicamente inestable hacia la forma de dioxígeno más común y se forma por reacción de O 2 con oxígeno atómico producido por la división del O 2 por radiación UV en la atmósfera superior . [10] El ozono se absorbe fuertemente en el ultravioleta y funciona como un escudo para la biosfera contra los efectos mutagénicos y otros efectos dañinos de la radiación solar UV (ver capa de ozono ). [10] El ozono se forma cerca de la superficie de la Tierra por la desintegración fotoquímica del dióxido de nitrógeno del escape de los automóviles.. [11] El ozono a nivel del suelo es un contaminante del aire que es especialmente dañino para las personas mayores, los niños y las personas con afecciones cardíacas y pulmonares como enfisema , bronquitis y asma . [12] El sistema inmunológico produce ozono como antimicrobiano (ver más abajo). [13] El O 3 líquido y sólido tiene un color azul más profundo que el oxígeno ordinario y es inestable y explosivo. [10] [14]
El ozono es un gas azul pálido que se condensa en un líquido azul oscuro. Se forma siempre que el aire se somete a una descarga eléctrica y tiene el característico olor acre del heno recién cortado o del metro, el llamado "olor eléctrico".
Ozono cíclico [ editar ]
Tetraoxígeno [ editar ]
Se sospechaba que existía tetraoxígeno desde principios del siglo XX, cuando se lo conocía como oxozona. Fue identificado en 2001 por un equipo dirigido por Fulvio Cacace en la Universidad de Roma. [15] La molécula O
4Se pensaba que estaba en una de las fases del oxígeno sólido que luego se identificó como O
8. El equipo de Cacace sugirió que O
4probablemente consta de dos O con forma de mancuerna
2 moléculas débilmente unidas por fuerzas de dispersión dipolar inducidas.
Fases del oxígeno sólido [ editar ]
Hay seis fases distintas conocidas de oxígeno sólido. Uno de ellos es una O rojo oscuro
8grupo. Cuando el oxígeno se somete a una presión de 96 GPa, se vuelve metálico , de manera similar al hidrógeno , [16] y se vuelve más similar a los calcógenos más pesados , como el telurio y el polonio , los cuales muestran un carácter metálico significativo. A temperaturas muy bajas, esta fase también se vuelve superconductora .
Referencias [ editar ]
- ^ a b Ryan D. McCulla, Universidad de Saint Louis (2010). "Oxígeno Atómico O (3P): Fotogeneración y Reacciones con Biomoléculas" .
- ^ "De la nada" . NASA.gov. 17 de febrero de 2011.
- ^ [1]
- ^ Schmidt-Rohr, Klaus (2020). "El oxígeno es la molécula de alta energía que alimenta la vida multicelular compleja: correcciones fundamentales a la bioenergética tradicional" . ACS Omega . 5 (5): 2221–2233. doi : 10.1021 / acsomega.9b03352 . PMC 7016920 . PMID 32064383 .
- ^ Chieh, Chung. "Longitudes de enlace y energías" . Universidad de Waterloo. Archivado desde el original el 14 de diciembre de 2007 . Consultado el 16 de diciembre de 2007 .
- ^ a b Tutorial de química: alótropos de AUS-e-TUTE.com.au
- ↑ Stwertka 1998 , p. 48.
- ^ Christian Friedrich Schönbein, Über die Erzeugung des Ozons auf chemischen Wege , p. 3, Basilea: Schweighauser'sche Buchhandlung, 1844.
- ^ "ozone", Oxford English Dictionary online, consultado el 29 de junio de 2020.
- ^ a b c Mellor, 1939
- ↑ Stwertka 1998 , p. 49
- ^ "¿Quién está en mayor riesgo con el ozono?" . airnow.gov. Archivado desde el original el 17 de enero de 2008 . Consultado el 6 de enero de 2008 .
- ^ Paul Wentworth Jr .; Jonathan E. McDunn; Anita D. Wentworth; Cindy Takeuchi; Jorge Nieva; Teresa Jones; Cristina Bautista; Julie M. Ruedi; Abel Gutiérrez; Kim D. Janda; Bernard M. Babior ; Albert Eschenmoser; Richard A. Lerner (13 de diciembre de 2002). "Evidencia de la formación de ozono catalizada por anticuerpos en la inflamación y la destrucción de bacterias". Ciencia . 298 (5601): 2195–2199. Código Bibliográfico : 2002Sci ... 298.2195W . doi : 10.1126 / science.1077642 . PMID 12434011 . S2CID 36537588 .
- ^ Algodón, F. Albert y Wilkinson, Geoffrey (1972). Química inorgánica avanzada: un texto completo . (3ª edición). Nueva York, Londres, Sydney, Toronto: Interscience Publications. ISBN 0-471-17560-9 .
- ^ Cacace, Fulvio (2001). "Detección experimental de tetraoxígeno". Angewandte Chemie International Edition . 40 (21): 4062–4065. doi : 10.1002 / 1521-3773 (20011105) 40:21 <4062 :: AID-ANIE4062> 3.0.CO; 2-X . PMID 12404493 .
- ^ Peter P. Edwards; Friedrich Hensel (14 de enero de 2002). "Oxígeno metálico". ChemPhysChem . 3 (1): 53–56. doi : 10.1002 / 1439-7641 (20020118) 3: 1 <53 :: AID-CPHC53> 3.0.CO; 2-2 . PMID 12465476 .
Lectura adicional [ editar ]
- Parks, GD; Mellor, JW (1939). Química inorgánica moderna de Mellor (6ª ed.). Londres: Longmans, Green and Co.
- Stwertka, Albert (1998). Guía de los elementos (edición revisada). Prensa de la Universidad de Oxford. ISBN 0-19-508083-1.
