Oxigênio, Propriedades Físicas e Químicas do Oxigênio

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Oxigênio, Propriedades Físicas e Químicas do Oxigênio

Oxigênio, Propriedades Físicas e Químicas do Oxigênio

O oxigênio, elemento químico de símbolo O, pertence ao grupo dos calcogênios (VIa) da tabela periódica. É o elemento mais abundante na crosta terrestre, na percentagem de 46,6%. Está presente na atmosfera na proporção de 21% do volume, e na água do mar na proporção de 85,7% do peso. Sua abundância cósmica é, no entanto, nitidamente inferior à de outros elementos mais leves, como o hidrogênio, o hélio e, em menor medida, o carbono e o nitrogênio.

Durante muito tempo o ar foi considerado um elemento químico e só ao final do século XVIII reconheceu-se que ele era na verdade uma mistura, cujo constituinte ativo é atualmente chamado oxigênio. Coube ao químico francês Antoine Lavoisier mostrar que a combustão, a calcinação dos metais e a respiração são fenômenos relacionados entre si, pois são todos processos de combinação com o oxigênio.

Propriedades físicas e químicasNa baixa atmosfera e à temperatura ambiente, o oxigênio está presente principalmente na forma de moléculas diatômicas (O2), que constituem um gás incolor, inodoro e insípido, essencial para os organismos vivos. Apresenta densidade levemente superior à do ar e seus átomos são relativamente pequenos, pois possuem somente oito elétrons (partículas elementares de carga negativa).

O oxigênio natural consiste numa mistura de três isótopos estáveis: o oxigênio 16 (99,759%), o oxigênio 17 (0,037%) e o oxigênio 18 (0,204%). Pouco solúvel em água, forma bolhas que se desprendem facilmente por simples agitação. À temperatura ambiente, a molécula de oxigênio é relativamente inerte, mas na presença de substâncias catalisadoras ou ao ser aquecida, reage com a maioria dos elementos para formar vários compostos.


Oxigênio Descoberta e métodos de obtençãoEmbora o químico sueco Carl Wilhelm Scheele tenha conseguido preparar uma amostra de oxigênio em 1772, atribui-se tradicionalmente seu descobrimento ao britânico Joseph Priestley, que sintetizou o gás em 1774 e publicou antes de Scheele o resultado de suas experiências. O trabalho de Priestley, aperfeiçoado depois por Lavoisier (que criou o nome oxigênio), se baseava no aquecimento de óxido de mercúrio, que produzia um gás puro, perfeitamente respirável, consumido por completo em novas combustões.

Esse método, também aplicado aos óxidos de prata e de bário e a certa variedade de sais, produz oxigênio de grande pureza, ainda que em pequenas quantidades. Outra fonte comum de síntese do oxigênio em laboratório é a decomposição da água oxigenada. Na indústria, são mais utilizadas a eletrólise da água, que resulta na separação de seus dois elementos constituintes, hidrogênio e oxigênio; e a destilação fracionada do ar líquido. O primeiro processo consiste em submeter à ação de corrente elétrica uma cuba eletrolítica cheia de água, à qual se adicionou uma substância condutora, como o ácido sulfúrico ou a soda cáustica. A destilação fracionada do ar líquido, processo de maior rentabilidade econômica para aplicação em grande escala, se baseia na diferença existente entre os pontos de ebulição do nitrogênio e do oxigênio, componentes mais abundantes na mistura.

Variedades alotrópicas O oxigênio apresenta-se habitualmente na forma de moléculas diatômicas, mas se altera sob a ação de fortes descargas elétricas ou na presença de substâncias ionizadas que tenham perdido parte de sua carga eletrônica ou capturado partículas do ambiente. Produz-se dessa maneira uma variedade alotrópica chamada ozônio, de molécula O3. Essa substância, empregada industrialmente como descolorante, esterilizador de líquidos e depurador de ambientes, está presente nas altas camadas da atmosfera. Desempenha papel fundamental na manutenção da vida sobre a Terra ao proteger o planeta da radiação ultravioleta do Sol.

Compostos oxigenadosA combinação do oxigênio com outros elementos forma óxidos, cuja reação com a água produz oxiácidos e bases. A combinação de ácidos e bases produz por sua vez sais oxigenados, dos quais existem numerosas famílias e variedades, presentes na natureza na maioria dos fenômenos geológicos. Inúmeras substâncias orgânicas, como álcoois, éteres, aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos e ésteres, também possuem átomos de oxigênio em sua estrutura.

Processos de oxidação A reação espontânea de qualquer substância com o oxigênio é denominada oxidação (termo que também designa qualquer processo no qual uma substância perde elétrons). Quando a reação é imediata e produz calor e luz, chama-se combustão. São exemplos de processos de oxidação a corrosão do ferro e a putrefação da madeira, que formam óxidos de ferro e de carbono, respectivamente. A queima da madeira gera os mesmos produtos de sua putrefação: dióxido de carbono e água. Os fenômenos de combustão podem ser espontâneos e, em substâncias como o carvão betuminoso, provocar incêndios em virtude da reação instantânea entre oxigênio, carbono e hidrogênio.

Aplicações São inúmeras as aplicações do oxigênio na indústria. Vários tipos de maçaricos -- como os oxiacetilênicos, produtores de feixes de grande conteúdo energético, que soldam ou seccionam metais; os oxídricos, que fabricam delicados dispositivos de quartzo e platina; e os de gás, úteis no tratamento de vidros -- permitem a realização de tarefas específicas de soldadura nas indústrias de base e de construção. O oxigênio líquido, misturado a outros combustíveis, é utilizado como explosivo.

Certos trabalhos que exigem a permanência do homem em ambientes hostis demandam o transporte do oxigênio necessário à respiração. Submarinos, aviões, naves espaciais e prospecções minerais e geológicas a grandes profundidades são abastecidos com tanques e bombas de oxigênio quando não é possível empregar dispositivos de injeção de ar a partir do exterior. Nos centros médicos é comum a administração de oxigênio a pacientes asmáticos ou com problemas pulmonares. Também é aconselhável em processos de envenenamento, nos quais é preciso acelerar os mecanismos de oxigenação do sangue.

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