L OSSIGENO e i suoi composti 2 LOSSIGENO

L’ OSSIGENO e i suoi composti 2

L’OSSIGENO - STORIA Anche se già noto fin dall'antichità (forse già dagli egizi) come un componente dell'aria in qualche modo in connessione con il fuoco, venne preparato puro per la prima volta negli anni tra il 1771 e il 1774 da J. Priestley e C. W. Scheele. Entrambi però interpretarono i loro risultati secondo la teoria del flogisto e denominarono l'ossigeno aria deflogisticata o aria di fuoco; fu Lavoisier a identificare, alcuni anni dopo, l'ossigeno come un elemento e a riconoscerne, rigettando la teoria del flogisto, la funzione nei fenomeni di combustione e respirazione. Essendo poi stato identificato come componente di un grande numero di acidi, gli venne dato più tardi il nome di OSSIGENO, che significa appunto "generatore di acidi".

L’ OSSIGENO - Si trova in natura, allo stato elementare, come un gas incolore, inodore e insapore, costituito da molecole biatomiche. - Costituisce circa il 21% in volume dell’aria che respiriamo. - La molecola O 2 nasce in seguito ad un doppio legame tra i due atomi di O. - Presenta buone proprietà ossidanti, specialmente ad alta temperatura: le reazioni in cui esso funge da ossidante sono dette reazioni di combustione. Dire perciò che un certo composto “brucia” significa dire che reagisce con l’ossigeno e viene da esso ossidato. - E’ inoltre poco solubile in acqua. - Il contenuto di ossigeno nell'atmosfera terrestre è sostanzialmente costante perché, pur essendo sottratto in grandi quantità e trasformato in biossido di carbonio nelle combustioni e nella respirazione, tramite la fotosintesi clorofilliana viene in parte restituito dai vegetali. - Nell'atmosfera solare costituisce il quarto elemento (dopo l'idrogeno, l'elio e il neon) in ordine di abbondanza. - L’ ossigeno è inoltre presente in notevole quantità nella maggior parte dei tessuti animali e vegetali, combinato sia sotto forma di acqua che di sostanze organiche ossigenate.

PROPRIETA’ q q q A causa della sua elettronegatività, l'ossigeno forma legami chimici con quasi tutti gli altri elementi. Gli unici elementi che sfuggono l'ossidazione sono i gas nobili più leggeri, ossia elio, neon e argon. Le reazioni a cui dà luogo sono chiamate ossidazioni, e ossidi sono detti i composti binari. Con alcuni elementi e con diversi composti (in particolare i composti organici con elevato contenuto in carbonio e idrogeno) l'ossigeno reagisce in modo violento e con liberazione di energia sotto forma di luce e calore, dando origine alla cosiddette combustioni. L'ossigeno si lega in modi diversi a seconda dell'elemento e delle condizioni: crea infatti ossidi, perossidi, superossidi o idrossidi. L'ossido più comune è il "monossido d'idrogeno", che altro non è che l'acqua (H 2 O). Altri esempi includono i composti di carbonio e ossigeno quali: il biossido di carbonio (CO 2), gli alcoli (R-OH), le aldeidi (R-CHO), e gli acidi carbossilici (R-COOH). Molti metalli, come il ferro, si legano ad atomi di ossigeno, generando vari composti come l'ossido di ferro(3+) (Fe 2 O 3), comunemente chiamato ruggine.

In quasi tutti i suoi composti figura col numero di ossidazione 2 (ma con -1 nei perossidi e con +2 esclusivamente nel fluoruro di ossigeno OF 2, molto instabile). L'ossigeno forma composti binari stabili (detti ossidi) con tutti gli elementi a eccezione di elio, neon e argon. Perossidi: contengono il gruppo perossi —O—O— dove ogni atomo di ossigeno ha numero di ossidazione -1. Il più importante è il perossido di idrogeno H 2 O 2, conosciuto con il nome d'uso di acqua ossigenata. Importanti sono anche i perossidi dei metalli alcalini e alcalino-terrosi (p. e. Na 2 O 2 perossido di sodio; Ba. O 2 perossido di bario ecc. ), composti generalmente di tipo ionico, contenenti lo ione perossi O 22 -; sono tutti agenti ossidanti; reagiscono abbastanza facilmente con acqua o con acidi formando H 2 O 2 e con le sostanze organiche formando i rispettivi carbonati.

Superossidi: contengono lo ione radicale (con un elettrone spaiato) O 2 • -, dove ogni atomo di ossigeno ha mediamente il numero di ossidazione -0, 5. Noti e ben caratterizzati sono solo quelli degli elementi più elettropositivi (sodio, potassio, rubidio, cesio): sono solidi cristallini con legame ionico, paramagnetici e colorati dal giallo all'arancio. Possono essere preparati per azione dell'ossigeno sul metallo o sul perossido corrispondente. Si comportano sempre come energici ossidanti, reagiscono violentemente con l'acqua e con il diossido di carbonio liberando ossigeno: 4 KO 2 + 2 H 2 O → 4 KOH + 3 O 2 4 KO 2 + 2 CO 2 → 2 K 2 CO 3 + 3 O 2 Fra i composti non binari dell'ossigeno, i più abbondanti in natura sono i silicati e alcuni carbonati (p. e. carbonato di calcio Ca. CO 3), principali costituenti delle rocce e del terreno, insieme con alcuni ossidi metallici. Innumerevoli sono i composti organici ossigenati naturali: basti citare i glucidi, i lipidi e le proteine, dall'enorme importanza biologica.

I metalli alcalini, ad eccezione del litio, e poi lo stagno ed il bario danno luogo facilmente, per combustione con l’ossigeno, ai cosiddetti perossidi, cioè composti di tipo ionico costituiti dallo ione positivo del metallo e dallo ione perossido O 22: esempi tipici sono il perossido di sodio Na 2 O 2 e il perossido di bario Ba. O 2. La caratteristica dei perossidi è che gli atomi di ossigeno prendono numero di ossidazione -1. Quando, in particolare, a bruciare con l’ossigeno sono il potassio, il rubidio e il cesio (tutti e tre metalli alcalini), si formano, oltre ai perossidi, i cosiddetti superossidi, costituiti dallo ione positivo del metallo e dallo ione superossido O 2 -: un esempio è il superossido di potassio KO 2. La caratteristica dei superossidi è che gli atomi di ossigeno prendono numero di ossidazione -½. I perossidi sono dei composti fortemente basici e fortemente ossidanti: essi, se vengono trattati con una soluzione diluita di acido solforico, recano alla formazione del perossido di idrogeno H 2 O 2, meglio conosciuto come acqua ossigenata.

UTILIZZO DELL’ OSSIGENO Utilizzato in passato come comburente per la fiamma ossidrica e ossiacetilenica, l'ossigeno trova attualmente impiego nell'industria missilistica come comburente per i motori e nel processo di conversione della ghisa ad acciaio; grandi quantità di ossigeno vengono inoltre utilizzate per produrre l'idrogeno e l'acetilene dai gas naturali. In commercio l'ossigeno liquido è classificato come un gas industriale anche se è largamente usato in medicina, solitamente all'interno di tank di capacità variabile; utilizzando un semplice riscaldatore, viene fatto gassificare e viene mandato in linea in forma gassosa. Nel caso di utilizzi in ambito ospedaliero, dal 1 maggio 2010, è un "farmaco" a tutti gli effetti. L'ossigeno liquido può essere utilizzato come ossidante nei razzi spaziali e nell'industria aerospaziale.

CONSIDERAZIONI PERSONALI Quest’ argomento mi è parso molto coinvolgente, in quanto, prima d’ora, non mi ero mai interessata a ricercare gli elementi che mi “compongono”, quasi, o che comunque ci permettono di continuare a vivere. L’ossigeno è uno degli elementi indispensabili per gli esseri viventi e per l’esistenza della Terra stessa. Siamo tutti a conoscenza del fatto che, senza di esso, nessuno di noi esisterebbe, ma ben pochi sono andati a ricercarne il vero motivo. Io, tra quei pochi, mi sono avvicinata maggiormente e mi è piaciuto molto approfondire l’argomento, da più vicino.

Le mie fonti:

L’ OSSIGENO e i suoi composti 2 - FINE DELLA PRESENTAZIONE Approfondimento a cura dell’ alunna: Mengoli Sara Classe III B Internazionale