Vés al contingut

Oxigen: diferència entre les revisions

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Contingut suprimit Contingut afegit
Contingut canviat per «hOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhsodh HISR()HhOhs...».
Etiquetes: Substitució Revertida
m Revertides les edicions de 94.245.150.42. Si penseu que és un error, deixeu un missatge a la meva discussió.
Etiqueta: Reversió
Línia 1: Línia 1:
{{Oxigen}}
hOhsodh
L''''oxigen''' és l'[[element químic]] de símbol '''O''' i [[nombre atòmic]] 8. És un [[calcogen]], un [[no-metall]] molt reactiu i un [[oxidant]] que forma [[òxids]] amb facilitat amb la majoria dels altres elements, així com amb [[compost químic|compostos]].


El seu nom ve dels ètims [[grec antic|grecs]] ὀξύς (''oxís'') ('àcid', del gust dels [[àcids]]) i -γενής (-''genes'') ('productor', literalment 'engendrador'). A la [[taula periòdica]] pertany al [[grup (taula periòdica)|grup]] dels [[calcògens]] i al [[element del període 2|període 2]]. És un element [[no metall|no metàl·lic]] molt reactiu que forma [[compost químic|compostos]] (particularment [[òxids]]) fàcilment amb gairebé tots els altres elements. En [[condicions normals de pressió i temperatura]], dos [[àtoms]] de l'element [[enllaç químic|s'enllacen]] per formar dioxigen, un [[gas]] [[molècula diatòmica|diatòmic]] [[inodor]] i [[insípid]] de fórmula química O₂. L'oxigen és [[abundància dels elements químics|el tercer element més abundant]] de l'[[univers]] en [[massa]], després de l'[[hidrogen]] i l'[[heli]],<ref name="NBB297">[[#Reference-idEmsley2001|Emsley 2001]], p.297</ref> i l'element més abundant en massa de l'[[escorça terrestre]].<ref name="lanl"/> El gas oxigen diatòmic constitueix el 20,9% del volum de l'[[atmosfera terrestre|atmosfera de la Terra]].<ref name="ECE500">[[#Reference-idCook1968|Cook & Lauer 1968]], p.500</ref>
HISR()HhOhsodh


Totes les classes principals de molècules estructurals dels [[éssers vius]], com ara les [[proteïnes]], els [[glúcids]] i els [[lípids]], contenen oxigen, igual que els principals [[compost inorgànic|compostos inorgànics]] que es troben a les [[Exosquelet|closques]], [[dents]] i [[ossos]] dels [[animals]]. L'oxigen en forma O₂ és produït a partir de l'[[aigua]] pels [[cianobacteris]], les [[algues]] i les [[plantes]] durant la [[fotosíntesi]], i és utilitzat en la [[respiració cel·lular]] de totes les formes de vida complexes. L'oxigen és tòxic pels [[anaerobi obligat|organismes anaerobis obligats]], que foren la forma dominant de [[història evolutiva de la vida|vida primitiva]] a la [[Terra]] fins que el O₂ començà a acumular-se a l'atmosfera fa uns 2.500 milions d'anys.<ref>{{cite press release|title=NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years Ago|url=http://www.nasa.gov/home/hqnews/2007/sep/HQ_07215_Timeline_of_Oxygen_on_Earth.html|publisher=[[NASA]]|date=27-09-2007|accessdate=13-03-2008}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080313063940/http://www.nasa.gov/home/hqnews/2007/sep/HQ_07215_Timeline_of_Oxygen_on_Earth.html |date=2008-03-13 }}</ref> Una altra forma ([[al·lòtrop|al·lotròpica]]) de l'oxigen, l'[[ozó]] (O₃), ajuda a protegir la [[biosfera]] de la [[radiació ultraviolada]] amb la [[capa d'ozó]], situada a gran [[altitud]] (però és un agent contaminant a la [[troposfera]], on és un producte secundari del [[boirum]]). En altituds encara més elevades ([[òrbita terrestre baixa]]) l'oxigen atòmic té una presència important i és una causa d'[[corrosió a l'espai|erosió de les sondes espacials]].<ref>{{ref-web|consulta=8-08-2009|url=http://www.spenvis.oma.be/spenvis/help/background/atmosphere/erosion.html|títol=Atomic oxygen erosion|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20070613121048/http://www.spenvis.oma.be/spenvis/help/background/atmosphere/erosion.html|arxiudata=2007-06-13}}</ref>
HISR()HhOhsodh


L'oxigen fou descobert independentment per [[Carl Wilhelm Scheele]] a [[Uppsala]], el 1773 o abans, i [[Joseph Priestley]] a [[Anglaterra]], el 1774, però sovint es dona la prioritat a Priestley, car la seva publicació fou impresa abans. El nom «oxigen» fou encunyat el 1777 per [[Antoine Lavoisier]],<ref name="mellor">{{ref-llibre|cognom=Parks|nom=G. D.|coautors=Mellor, J. W.|any=1939|títol=Mellor's Modern Inorganic Chemistry |edició=6a edició|editorial=Longmans, Green and Co|lloc=Londres}}</ref> els experiments del qual amb aquest element contribuïren a desacreditar l'aleshores popular [[teoria del flogist]] de la [[combustió]] i la [[corrosió]]. L'oxigen és produït industrialment per [[destil·lació fraccionada]] d'[[aire]] [[Liqüefacció de gasos|liquat]], eliminant el [[diòxid de carboni]] i el [[nitrogen]] de l'aire per mitjà de [[zeolites]], per l'[[electròlisi de l'aigua]] i altres mitjans. L'oxigen s'usa en la producció de l'[[acer]], de [[plàstic]]s i [[tèxtil]]s, com a [[combustible de coets]], en l'[[oxigenoteràpia]], i com a part de l'equip de manteniment de vida en [[aeronaus]], [[submarí|submarins]], [[viatge espacial tripulat|viatges espacials]] i [[submarinisme]].
HISR()HhOhsodh


== Característiques ==
HISR()HhOhsodh
=== Estructura ===
En [[condicions normals de pressió i temperatura]], l'oxigen és un gas incolor i inodor de fórmula O₂, en què els dos àtoms d'oxigen estan [[enllaç químic|enllaçats químicament]] l'un amb l'altre amb una [[configuració electrònica]] en [[estat triplet]]. Aquest enllaç té un [[ordre d'enllaç]] de dos del qual sovint se simplifica la descripció com a [[enllaç doble]]<ref>{{ref-web|url=http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch8/mo.html#bond|títol=Molecular Orbital Theory|editor= Purdue University|consulta=28-01-2008}}</ref> o com una combinació d'un enllaç bielectrònic i dos enllaços trielectrònics.<ref name="pauling">{{ref-llibre|títol=The nature of the chemical bond and the structure of molecules and crystals: an introduction to modern structural chemistry |autor=Pauling, L. |any=1960 |editorial=Cornell University Press |lloc=Ithaca, N.Y. |edició=3a ed.}}</ref>


L'[[oxigen triplet]] és l'[[estat fonamental]] de la molècula O₂.<ref name="BiochemOnline">{{ref-web|títol= Biochemistry Online|url = http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/bcintro/default.html| chapterurl=http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/oxphos/oldioxygenchem.html |capítol=Chapter 8: Oxidation-Phosphorylation, the Chemistry of Di-Oxygen|nom=Henry|cognom=Jakubowski|consulta=28-01-2008|editor=Saint John's University}}</ref> La configuració electrònica de la molècula presenta dos [[electrons]] no aparellats que ocupen dos [[orbital molecular|orbitals moleculars]] [[orbital degenerat|degenerats]].<ref>Un orbital és un concepte de la [[mecànica quàntica]] que modela un electró com una [[dualitat ona-partícula|partícula que és també una ona]] i que té una distribució espacial sobre un [[àtom]] o [[molècula]].</ref> Aquests orbitals són considerats com d'[[orbital d'antienllaç|antienllaç]] (que debiliten l'ordre d'enllaç de tres a dos), de manera que l'enllaç diatòmic de l'oxigen és més feble que l'enllaç triple diatòmic del [[nitrogen]], en què tots els orbitals moleculars d'enllaç estan ocupats, però alguns orbitals d'antienllaç no ho estan.<ref name="BiochemOnline"/>
HISR()HhOhsodh


En la forma triplet normal, les molècules de O₂ són [[paramagnetisme|paramagnètiques]] (formen un [[imant]] en presència d'un [[camp magnètic]]) a causa del [[moment magnètic]] d'[[espín]] dels electrons no aparellats de la molècula i l'[[energia d'intercanvi]] entre molècules veïnes de O₂.<ref name="NBB303">[[#Reference-idEmsley2001|Emsley 2001]], p.303</ref> L'oxigen líquid és atret pels imants fins a tal punt que, en experiments de laboratori, es pot sostenir un pont d'oxigen líquid pel seu propi pes entre els pols d'un imant potent.<ref>{{ref-web|url= http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/Gen_Chem_Pages/0809bondingpage/liquid_oxygen.htm|títol= Demonstration of a bridge of liquid oxygen supported against its own weight between the poles of a powerful magnet|editor= University of Wisconsin-Madison Chemistry Department Demonstration lab|consulta= 15-12-2007|arxiuurl= https://web.archive.org/web/20071217064218/http://genchem.chem.wisc.edu/demonstrations/Gen_Chem_Pages/0809bondingpage/liquid_oxygen.htm|arxiudata= 2007-12-17}}</ref><ref>El paramagnetisme de l'oxigen es pot fer servir analíticament en analitzadors d'oxigen paramagnètic que determinen la puresa de l'oxigen gasós. ({{ref-web|url = http://www.servomex.com/oxygen_gas_analyser.html|títol= Company literature of Oxygen analyzers (triplet)|editor= Servomex|consulta= 15-12-2007}})</ref>
HISR()HhOhsodh


L'[[oxigen singlet]], un nom que es dona a diverses espècies d'alta energia de O₂ molecular en què tots els espins d'electrons estan aparellats, és molt més reactiu amb les [[compost orgànic|molècules orgàniques]] comunes. A la natura, l'oxigen singlet es forma habitualment durant la [[fotosíntesi]], mitjançant l'energia de la [[llum]] solar.<ref>[[#Reference-idKrieger-Liszkay2005|Krieger-Liszkay 2005]], 337-46</ref> També és produït a la [[troposfera]] per la [[fotòlisi]] de l'ozó per part de llum de longitud d'ona curta,<ref name="harrison">[[#Reference-idHarrison1990|Harrison 1990]]</ref> i pel [[sistema immunitari]] com a font d'oxigen actiu.<ref name="immune-ozone">[[#Reference-idWentworth2002|Wentworth 2002]]</ref> Els [[carotenoide]]s dels organismes fotosintètics (i possiblement també en els animals) tenen un paper important en l'absorció d'energia de l'oxigen singlet i en la conversió a l'estat fonamental no excitat abans que pugui danyar els [[Teixit (biologia)|teixits]].<ref>[[#Reference-idHirayama1994|Hirayama 1994]], 149-150</ref>
HISR()HhOhsodh


=== Al·lòtrops ===
HISR()HhOhsodh
[[Fitxer:Ozone-montage.png|miniatura|esquerra|L'ozó és un gas rar que a la Terra es troba principalment a l'[[estratosfera]].]]
L'[[al·lotropia|al·lòtrop]] comú de l'oxigen elemental de la Terra s'anomena dioxigen, O₂. Té una longitud d'enllaç de 121 [[Picòmetre|pm]] i una energia d'enllaç de 498 [[joules per mol|kJ·mol<sup>-1</sup>]].<ref>{{ref-web|cognom=Chieh|nom=Chung|títol=Bond Lengths and Energies|url=http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html|editor=Universitat de Waterloo|consulta=16-12-2007|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20071214215455/http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html|arxiudata=2007-12-14}}</ref> Aquesta és la forma utilitzada per les formes complexes de vida, com ara els [[animals]], en la [[respiració cel·lular]] (vegeu [[#Rol biològic|rol biològic]]) i és la forma que representa una part important de l'atmosfera terrestre (vegeu [[#abundància|abundància]]). Els altres aspectes de l'O₂ són tractats a la resta d'aquest article.


El trioxigen (O₃), conegut habitualment com a [[ozó]], és un al·lòtrop molt reactiu de l'oxigen que danya el [[teixit pulmonar]].<ref name="GuideElem48">[[#Reference-idStwertka1998|Stwertka 1998]], p.48</ref> L'ozó és produït a l'[[atmosfera superior]] quan l'O₂ es combina amb l'oxigen atòmic format per la fragmentació de l'O₂ per part de la radiació [[ultraviolada]] (UV).<ref name="mellor"/> Com que l'ozó absorbeix gran part de la regió UV de l'[[espectre electromagnètic|espectre]], la [[capa d'ozó]] de l'atmosfera superior funciona com a escut protector del [[Terra (planeta)|planeta]] contra la radiació.<ref name="mellor"/> Tanmateix, a prop de la superfície és un [[contaminació atmosfèrica|contaminant]] format com a subproducte del gas d'escapament dels automòbils.<ref name="GuideElem49">[[#Reference-idStwertka1998|Stwertka 1998]], p.49</ref>
HISR()HhOhsodh


La molècula [[metaestabilitat|metaestable]] [[tetraoxigen]] (O₄ fou descoberta el 2001,<ref name="o4">[[#Reference-idCacace2001|Cacace 2001]], 4062</ref><ref name="newform">{{ref-notícia|nom=Phillip|cognom=Ball|url=http://www.nature.com/news/2001/011122/pf/011122-3_pf.html|títol=New form of oxygen found|obra= Nature News|data=16-09-2001|consulta=9-01-2008}}</ref> i s'assumí que existia en un dels sis estats de l'[[oxigen sòlid]]). El 2006 es demostrà que aquest estat, creat mitjançant la pressurització de l'O₂ a 20 [[Pascal (unitat)|GPa]], és en realitat un [[clúster (química)|clúster]] [[rombòedre|romboèdric]] de l'O₈.<ref>[[#Reference-idLundegaard2006|Lundegaard 2006]], 201–04</ref> Aquest clúster té el potencial per ser un [[agent oxidant|oxidant]] molt més potent que l'O₂ o l'O₃, per la qual cosa se'l podria utilitzar com a [[combustible de coets]].<ref name="o4"/><ref name="newform"/> El 1990 se'n descobrí un estat metàl·lic que es produeix quan se sotmet l'oxigen sòlid a una pressió de més de 96 GPa<ref>[[#Reference-idDesgreniers1990|Desgreniers 1990]], 1117–22</ref> i el 1998 es demostrà que a temperatures molt baixes, aquest estat esdevé [[superconductivitat|superconductor]].<ref>[[#Reference-idShimizu1998|Shimizu 1998]], 767–69</ref>
HISR()HhOhsodh


=== Propietats físiques ===
HISR()HhOhsodh
{{article principal|Oxigen líquid}}
L'oxigen és més [[solubilitat|soluble]] en [[aigua]] que el [[nitrogen]]; l'aigua conté aproximadament una molècula d'O₂ per cada dues molècules d'N₂, en comparació amb una ràtio atmosfèrica d'aproximadament 1:4. La [[solubilitat]] de l'oxigen en aigua depèn de la [[temperatura]], de tal manera que es pot dissoldre gairebé el doble d'oxigen (14,6 mg·L<sup>−1</sup>) a 0 °C que a 20 [[°C]] (7,6 mg·L<sup>−1</sup>).<ref>{{ref-web|url=http://www.engineeringtoolbox.com/air-solubility-water-d_639.html|títol=Air solubility in water|consulta=21-12-2007|editor=The Engineering Toolbox}}</ref> A 25 °C i 4 atm a l'aire, l'aigua dolça conté aproximadament 6,04 [[mil·lilitre]]s (mL) d'oxigen per [[litre]], mentre que -en les mateixes condicions- l'[[aigua marina]] en conté aproximadament 4,95.<ref>[[#Reference-idEvansClaiborne2006|Evans & Claiborne 2006]], 88</ref> A 5 °C la solubilitat augmenta a 9,0 mL (un 50% més que a 25 °C) per litre per a l'aigua dolça, i a 7,2 mL (un 45% més) per litre per a l'aigua salada.


L'oxigen es [[Liqüefacció de gasos|liqua]] a 90,20 [[grau kelvin|K]] (-182,95 °C, -297,31 °F) i es [[solidificació|congela]] a 54,36 K (-218,79 °C, -361,82 °F).<ref>[[#Reference-idLide2003|Lide 2003]], Secció 4</ref> Tant l'O₂ [[oxigen líquid|líquid]] com el [[oxigen sòlid|sòlid]] són substàncies [[Transparència|transparent]]s, però que en grans masses adquireixen un [[color]] [[color del cel|blau cel]] causat per l'absorció de la [[vermell]]a, mentre que la [[blau|blava]], a causa de la [[difusió de Rayleigh]], no s'absorbeix (o ho fa molt menys). Se sol obtenir O₂ líquid de gran puresa per [[destil·lació fraccionada]] de l'[[aire]] [[Liqüefacció de gasos|liquat]];<ref>{{ref-web|url = http://www.uigi.com/cryodist.html|títol= Overview of Cryogenic Air Separation and Liquefier Systems|editor= Universal Industrial Gases, Inc.|consulta= 15-12-2007}}</ref> també es pot produir oxigen líquid per condensació a partir de l'aire, utilitzant nitrogen líquid com a refrigerant. És una substància altament reactiva i cal allunyar-lo dels materials combustibles.<ref>{{ref-web|url= https://www.mathesontrigas.com/pdfs/msds/00225011.pdf|format= PDF|títol= Liquid Oxygen Material Safety Data Sheet|editor= Matheson Tri Gas|consulta= 15-12-2007|arxiuurl= https://web.archive.org/web/20080227014309/https://www.mathesontrigas.com/pdfs/msds/00225011.pdf|arxiudata= 2008-02-27}}</ref>
HISR()HhOhsodh


=== Isòtops i origen estel·lar ===
HISR()HhOhsodh
<!--Només revisions i correccions: per expandir aquest subtema aneu a [[Isòtops de l'oxigen]] -->
{{article principal|Isòtops de l'oxigen}}
[[Fitxer:Evolved star fusion shells.svg|miniatura|Cap al final de la vida d'una estrella massiva, es concentra ¹⁶O a la capa O, <sup>17</sup>O a la capa H i [[oxigen 18|<sup>18</sup>O]] a la capa He.]]
L'oxigen d'ocurrència natural es compon de tres [[isòtops]] estables, l'¹⁶O, l'<sup>17</sup>O i l'[[oxigen-18|<sup>18</sup>O]], sent l'¹⁶O el més abundant (99,762% d'[[abundància natural]]).<ref name="EnvChem-Iso">{{ref-web|url=http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O-pg2.html|títol=Oxygen Nuclides / Isotopes|editor=EnvironmentalChemistry.com|consulta=17-12-2007}}</ref>


La part més gran de l'¹⁶O és [[nucleosíntesi|sintetitzada]] al final del procés de [[fusió de l'heli]] dels [[estrella|estels]], però també se'n produeix una mica en el [[procés de combustió del neó]].<ref name="Meyer2005">[[#Reference-idMeyer2005|Meyer 2005]], 9022</ref> l'<sup>17</sup>O es forma principalment per la combustió d'hidrogen en [[heli]] durant el [[cicle CNO]], cosa que en fa un isòtop comú en les zones consumidores d'hidrogen de les estrelles.<ref name="Meyer2005"/> La majoria de l'<sup>18</sup>O és produït quan l'[[Nitrogen-14|¹⁴N]] (abundant a causa de la combustió CNO) captura un nucli d'[[Heli-4|<sup>4</sup>He]], fent que l'<sup>18</sup>O sigui comú a les zones riques en heli de les estrelles.<ref name="Meyer2005"/>
HISR()HhOhsodh


Se n'han caracteritzat catorze [[radioisòtop]]s, el més estable dels quals són l'<sup>15</sup>O, amb un [[període de semidesintegració]] de 122,24 segons, i l'¹⁴O, amb una semivida de 70,606 [[segon|s]].<ref name="EnvChem-Iso"/> Tots els altres isòtops [[radioactivitat|radioactius]] tenen una semivida inferior a 27 s, i la majoria d'aquestes semivides són inferiors a 83 mil·lisegons.<ref name="EnvChem-Iso"/> El [[mode de desintegració]] més comú dels isòtops més lleugers que l'¹⁶O és la [[emissió de positrons|desintegració β<sup>+</sup>]]<ref name="NUDAT-13O">{{ref-web|url=http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/decaysearchdirect.jsp?nuc=13O&unc=nds|títol=NUDAT|consulta=6-07-2009|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20220609000104/http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/decaysearchdirect.jsp?nuc=13O|arxiudata=2022-06-09}}</ref><ref name="NUDAT-14O">{{ref-web|url=http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/decaysearchdirect.jsp?nuc=14O&unc=nds|títol=NUDAT|consulta=6-07-2009|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20220607045357/http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/decaysearchdirect.jsp?nuc=14O|arxiudata=2022-06-07}}</ref><ref name="NUDAT-15O">{{ref-web|url=http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/decaysearchdirect.jsp?nuc=15O&unc=nds|títol=NUDAT|consulta=6-07-2009|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20220607045434/http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/decaysearchdirect.jsp?nuc=15O|arxiudata=2022-06-07}}</ref> per generar [[nitrogen]], i el mode més comú per als isòtops més pesants que l'<sup>18</sup>O és la [[desintegració beta]] per formar [[fluor]].<ref name="EnvChem-Iso"/>
HISR()HhOhsodh


=== Abundància ===
HISR()HhOhsodh
L'oxigen és l'element químic més abundant en massa a la biosfera, l'aire, el mar i la terra.
L'oxigen és el tercer element químic més abundant de l'univers, després de l'hidrogen i l'heli.<ref name="NBB297"/> Aproximadament un 0,9% de la massa del [[Sol]] és oxigen.<ref name="ECE500"/> L'oxigen constitueix un 49,2% de l'[[escorça terrestre]] en massa<ref name="lanl">{{ref-web|url=http://periodic.lanl.gov/elements/8.html|editor=Los Alamos National Laboratory|títol=Oxygen|consulta=16-12-2007|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20071026034224/http://periodic.lanl.gov/elements/8.html|arxiudata=2007-10-26}}</ref> i és el component principal dels [[mar|oceans]] de la Terra (88,8%) en massa.<ref name="ECE500"/> El gas oxigen és el segon component més comú de l'[[atmosfera terrestre]], ja que en representa un 21,0% del volum i un 23,1% de la massa (aproximadament 10<sup>15</sup> tones).<ref name="ECE500"/><ref name="NBB298">[[#Reference-idEmsley2001|Emsley 2001]], p.298</ref><ref>Es tenen dades per als valors de fins a uns 80 km per sobre de la superfície</ref> La Terra és rara entre els planetes del [[sistema solar]] per l'elevada concentració de gas oxigen en la seva atmosfera: [[Mart (planeta)|Mart]] (amb 0,1% d'O₂ en volum) i [[Venus (planeta)|Venus]] tenen concentracions molt més baixes. Tanmateix, l'O₂ que envolta aquests altres planetes és produït només per l'impacte de la [[radiació ultraviolada]] sobre molècules amb oxigen, com ara el [[diòxid de carboni]].


[[Fitxer:WOA05 sea-surf O2 AYool.png|miniatura|L'aigua freda conté més O₂ dissolt.]]
HISR()HhOhsodh


La concentració particularment elevada d'oxigen a la Terra és el resultat del [[cicle de l'oxigen]]. Aquest [[cicle biogeoquímic]] descriu el desplaçament de l'oxigen a dins i entre els tres principals reservoris a [[Planeta Terra|la Terra]]: l'[[atmosfera]], la [[biosfera]] i la [[litosfera]]. El factor impulsor principal del cicle de l'oxigen és la [[fotosíntesi]] oxigènica, que és la responsable de la presència d'oxigen a l'atmosfera actual de la Terra. La fotosíntesi oxigènica (la que fan les [[plantes]], les [[algues]] i altres [[protists]]) allibera oxigen a l'atmosfera, i la [[respiració]] i la desintegració l'eliminen de l'atmosfera. En l'equilibri present, la producció i el consum d'oxigen s'esdevenen al mateix ritme, d'aproximadament 1/2.000 del total d'oxigen atmosfèric per any.
HISR()HhOhsodh


També ocorre oxigen lliure en solució dins les masses d'aigua de la Terra. La solubilitat augmentada de l'O₂ (vegeu [[#Propietats físiques|propietats físiques]]) té conseqüències importants per a la vida als oceans, car els oceans polars suporten una densitat de vida molt superior gràcies al contingut més elevat d'oxigen.<ref>De The Chemistry and Fertility of Sea Waters de H.W. Harvey, 1955, citant C.J.J. Fox, "On the coefficients of absorption of atmospheric gases in sea water", Publ. Circ. Cons. Explor. Mer, no. 41, 1907. Tanmateix, Harvey remarca, segons articles posteriors a ''Nature'', que els valors sembla que són un 3% massa elevats.</ref> L'[[contaminació aquàtica|aigua contaminada]] pot tenir una quantitat reduïda d'O₂, exhaurida per algues i altres biomaterials en descomposició (vegeu [[eutrofització]]). Els científics avaluen aquest aspecte de la qualitat de l'aigua mesurant-ne la [[demanda bioquímica d'oxigen]] o la quantitat d'O₂ necessària per retornar-lo a la concentració normal.<ref name="NBB301">[[#Reference-idEmsley2001|Emsley 2001]], p.301</ref>
HISR()HhOhsodh
{{VT|Silicat}}
{{categoria principal|Òxids minerals}}


== Paper biològic ==
HISR()HhOhsodh
=== Fotosíntesi i respiració ===
[[Fitxer:Vista general senzilla de la fotosíntesi.svg|miniatura|La fotosíntesi fragmenta l'aigua per alliberar O₂ i fixa CO₂ en sucre.]]


A la natura es produeix oxigen lliure per la [[fotòlisi|fragmentació alimentada per la llum]] de l'aigua durant la [[fotosíntesi oxigènica]]. Les [[algues verdes]] i els [[cianobacteris]] dels medis marins produeixen aproximadament un 70% de l'oxigen lliure generat a la Terra i l'altre 30% és produït per les plantes terrestres.<ref>[[#Reference-idFenical1983|Fenical 1983]], "Marine Plants"</ref>
HISR()HhOhsodh


Una fórmula general simplificada de la fotosíntesi és aquesta:<ref>[[#Reference-idBrown2003|Brown 2003]], 958</ref>
HISR()HhOhsodh


::6CO₂ + 6H₂O + [[fotons]] → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ {{mida|1=(o simplement diòxid de carboni + aigua + llum solar → glucosa + dioxigen)}}
HISR()HhOhsodh


L'[[evolució oxigènica]] es produeix a les [[tilacoide|membranes tilacoïdals]] dels organismes fotosintètics i requereix l'energia de quatre [[fotons]].<ref>Les membranes tilacoïdals formen part dels [[cloroplast]]s de les algues i les plantes, mentre que en els [[cianobacteri]]s són simplement una d'entre moltes estructures membranals. De fet, es creu que els cloroplasts evolucionaren de [[cianobacteri]]s que antigament foren companys simbiòtics dels progeneradors de les plantes i les algues.</ref> Hi ha molts passos, però el resultat és la formació d'un gradient de [[protons]] a través de la membrana tilacoïdal, que s'utilitza per sintetitzar [[adenosina trifosfat|ATP]] mitjançant [[fotofosforilació]].<ref name="Raven">[[#Reference-idRaven2005|Raven 2005]], 115–27</ref> L'O₂ restant després de l'oxidació de la molècula d'aigua és alliberat a l'atmosfera.<ref>L'oxidació de l'aigua és [[catàlisi|catalitzada]] per un complex [[enzim]]àtic amb [[manganès]] conegut com [[complex generador d'oxigen]] (CGO) o complex fragmentador d'aigua, que es troba associat al costat luminal de les membranes tilacoïdals. El manganès és un [[cofactor]] important, tot i que també calen [[calci]] i [[clor]] perquè es produeixi la reacció (Raven 2005).</ref>
HISR()HhOhsodh


[[Fitxer:Auto-i heteròtrofs.svg|miniatura|esquerra|Relació entre la fotosíntesi i la respiració. L'oxigen (a l'esquerra) és consumit en la [[respiració cel·lular|<span style="color:red">respiració</span>]] dels compostos orgànics per formar [[diòxid de carboni]] i aigua. Aquests poden produir oxigen i compostos orgànics altra vegada en la [[fotosíntesi|<span style="color:green">fotosíntesi</span>]].]]
HISR()HhOhsodh


El dioxigen molecular, O₂, és essencial per a la [[respiració cel·lular]] en els [[organisme aeròbic|organismes aeròbics]]. L'oxigen és utilitzat en els [[mitocondri]]s per contribuir a formar [[adenosina trifosfat]] (ATP) durant la [[fosforilació oxidativa]]. La reacció de la respiració aeròbica és essencialment la contrària de la fotosíntesi i se simplifica així:
HISR()HhOhsodh


:: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6 H₂O +2880 kJ•mol<sup>-1</sup>
HISR()HhOhsodh


En els [[vertebrats]], l'O₂ es [[difusió|difon]] a través de les membranes dels pulmons cap als [[glòbuls rojos]]. L'[[hemoglobina]] s'uneix a l'O₂, i els canvia el color d'un vermell blavós al roig brillant.<ref>el O₂ és alliberat per una altra part de l'hemoglobina (vegeu [[efecte Bohr]])</ref><ref name="GuideElem48"/> Altres animals utilitzen l'[[hemocianina]] ([[mol·luscs]] i alguns [[artròpodes]]) o l'[[hemeritrina]] ([[aranyes]] i [[llagosta (crustaci)|llagostes]]).<ref name="NBB298"/> Un litre de sang pot dissoldre 200 cm³ de O₂.<ref name="NBB298"/>
HISR()HhOhsodh


Les [[espècies reactives de l'oxigen]], com ara l'ió [[superòxid]] (O₂<sup>-</sup>) i el [[peròxid d'hidrogen]] (H₂O₂) són productes secundaris perillosos de l'ús d'oxigen en els organismes.<ref name="NBB298"/> Tanmateix, parts del [[sistema immunitari]] dels organismes superiors creen peròxids, superòxids i oxígens singlet per destruir [[microbi]]s invasors. Les espècies reactives de l'oxigen també tenen un paper important en la [[resposta hipersensible]] de les plantes contra l'atac dels [[patogen|patògens]]<ref name="Raven"/>
HISR()HhOhsodh


Un adult en repòs [[respiració|inhala]] entre 1,8 i 2,4 grams d'oxigen per minut.<ref>{{ref-web|url=http://www.patentstorm.us/patents/6224560-description.html|títol=Flow restrictor for measuring respiratory parameters|arxiuurl=https://web.archive.org/web/20100906215440/http://www.patentstorm.us/patents/6224560/description.html|arxiudata=2010-09-06|citació=En els humans, el volum normal és de 6 a 8 litres per minuts.|consulta=2009-08-14}}</ref> Això significa que la humanitat inhala més de 6.000 milions de tones d'oxigen cada any.<ref>(1,8 grams/min/persona)×(60 min/h)×(24 h/dia)×(365 dies/any)×(6.600 milions de ersones)/1.000.000 g/t=6.240. milions de tones.</ref>
HISR()HhOhsodh


{{clear}}
HISR()HhOhsodh


=== Acumulació en l'atmosfera ===
HISR()HhOhsodh
[[Fitxer:Oxygenation-atm.svg|miniatura|Acumulació del O₂ a l'atmosfera terrestre: 1) No es produeix O₂; 2) Es produeix O₂, però és absorbit pels oceans i les roques del fons marí; 3) el O₂ comença a sortir dels oceans en forma de gas, però és absorbit per la superfície terrestre i la formació de la capa d'ozó; 4-5) Els reservoris de O₂ s'omplen i el gas s'acumula.]]


El gas oxigen lliure era pràcticament inexistent a l'[[atmosfera terrestre]] abans que evolucionessin [[bacteris]] fotosintètics. L'oxigen lliure començà a aparèixer en quantitats significatives durant l'era del [[Paleoproterozoic]] (entre fa 2.500 i fa 1.600 milions d'anys). Al principi, l'oxigen es combinà amb [[ferro]] dissolt als oceans per crear [[formacions de ferro bandat]]. L'oxigen lliure començà a sortir en forma de gas dels oceans fa 2.700 milions d'anys i assolí un 10% del seu nivell actual fa aproximadament 1.700 milions d'anys.<ref name="Campbell">[[#Reference-idCampbell2005|Campbell 2005]], 522–23</ref>
HISR()HhOhsodh


La presència de grans quantitats d'oxigen dissolt i lliure als oceans i l'atmosfera podria haver causat l'[[extinció]] de la majoria d'[[organisme anaeròbic|organismes anaeròbics]] aleshores vivents, durant la [[catàstrofe de l'oxigen]], fa uns 2.400 milions d'anys. Tanmateix, la [[respiració cel·lular]] amb O₂ permet als [[organisme anaeròbic|organismes aeròbics]] produir molt més ATP que els anaeròbics, ajudant-los a dominar la [[biosfera]] terrestre.<ref name="Freeman">[[#Reference-idFreeman2005|Freeman 2005]], 214, 586</ref> La fotosíntesi i la respiració cel·lular de O₂ permeté l'evolució de les [[cèl·lules eucariotes]] i finalment organismes multicel·lulars complexos com ara plantes i animals.
HISR()HhOhsodh


Des de principis del [[Cambrià]], fa 540 milions d'anys, els nivells de O₂ han fluctuat entre el 15% i el 30% en volum.<ref name="geologic">[[#Reference-idBerner1999|Berner 1999]], 10955–57</ref> A finals del [[Carbonífer]] (fa uns 300 milions d'anys), els nivells de O₂ atmosfèric assoliren un màxim d'un 35% en volum,<ref name="geologic"/> permetent als insectes i amfibis arribar a mides molt més grans que els seus descendents actuals. Les activitats humanes, incloent-hi la combustió de 78.000 milions de tones de [[combustible fòssil|combustibles fòssils]] cada any, han tingut un efecte molt petit en la quantitat d'oxigen lliure a l'atmosfera.<ref name="NBB303"/> Al ritme actual de fotosíntesi, caldrien uns 2.000 anys per regenerar tot el O₂ present a l'atmosfera.<ref>[[#Reference-idDole1965|Dole 1965]], 5–27</ref>
HISR()HhOhsodh


== Història ==
HISR()HhOhsodh
=== Primers experiments ===
[[Fitxer:Philos experiment of the burning candle.PNG|miniatura|upright|L'experiment de Filó inspirà els investigadors posteriors.]]
Un dels primers experiments coneguts sobre la relació entre la [[combustió]] i l'aire fou dut a terme per l'escriptor de mecànica [[Antiga Grècia|grec]] del {{segle|II|-}} [[Filó de Bizanci]]. A la seva obra ''Pneumatica'', Filó observà que, en invertir un recipient sobre una espelma encesa i envoltar el coll del recipient amb aigua, una mica d'aigua pujava al coll.<ref>[[#Reference-idJastrow1936|Jastrow 1936]], 171</ref>
Filó deduí incorrectament que parts de l'aire del recipient es convertien en l'[[elements clàssics|element]] [[foc (element)|foc]] i així podien escapar a través de porus del vidre. Molts segles més tard, [[Leonardo da Vinci]] continuà l'obra de Filó observant que una part de l'aire es consumeix durant la combustió i la [[respiració]].<ref name="ECE499">[[#Reference-idCook1968|Cook & Lauer 1968]], p.499.</ref>


A finals del {{segle|XVII}}, [[Robert Boyle]] demostrà que l'aire és necessari per a la combustió. El químic anglès [[John Mayow]] polí aquest treball demostrant que el foc només requereix una part de l'aire, que anomenà ''spiritus nitroaereus'' o simplement ''nitroaereus''.<ref name="EB1911">[[#Reference-idEB1911|''Britannica'' contributors 1911]], "John Mayow"</ref> En un experiment descobrí que, en posar o bé un ratolí o bé una espelma encesa dins un recipient tancat a sobre d'aigua feia que l'aigua pugés i reemplacés una catorzena part del volum de l'aire abans d'extingir els subjectes.<ref name="WoC">[[#Reference-idWoC2005|''World of Chemistry'' contributors 2005]], "John Mayow"</ref> D'això, Mayow deduí que el ''nitroaereus'' es consumeix tant en la [[respiració]] com en la combustió.
HISR()HhOhsodh


== Descobriment ==
HISR()HhOhsodh
[[Carl Wilhelm Scheele]] (1742-1786) farmacèutic i químic suec (tot i que d'origen alemany), descriu el descobriment de l'oxigen, produït durant els seus treballs entre 1772 i 1773, en el seu llibre ''Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer'' ('Tractat químic de l'aire i del foc') publicat en 1777.


Tradicionalment aquest descobriment ha estat atribuït al químic angloamericà [[Joseph Priestley]] (1733-1804), qui el descobrí de manera independent en 1772, tot i que el primer que publicà un treball sobre aquest gas i li donà nom fou el químic francès [[Lavoisier]] (1743-1749) en 1777. Utilitzà per a això dues arrels gregues: ὀξύς (oxís) ('àcid', literalment 'punxant', pel sabor dels àcids) i -γενής (-genés) ('generador'), perquè va creure que l'oxigen era un constituent indispensable dels àcids.
HISR()HhOhsodh


En escalfar monòxid de [[mercuri (element)|mercuri]], Priestley va obtenir dos vapors: un es condensava en gotes, el mercuri, però, què era l'altre? Priestley ajuntà aquest gas en un recipient i feu alguns assaigs: si introduïa una brasa de fusta, cremava; si hi apropava ratolins vius, aquests es tornaven molt actius. En vista del qual, Priestley inhalà una mica d'aquest gas i notà que se sentia molt "lleuger i còmode". A aquest gas l'anomenà aire desflogistitzat, avui sabem que era oxigen. Tanmateix, Priestley fou la primera persona que emprà una màscara d'oxigen.
HISR()HhOhsodh


== Aplicacions ==
HISR()HhOhsodh
La principal utilització de l'oxigen és com [[oxidació|oxidant]], car té una elevada electronegativitat, només superada pel [[fluor]]; així, per exemple, s'usa oxigen líquid en els motors de propulsió dels [[coet]]s, mentre que en els processos industrials i en el transport l'oxigen per a la [[combustió]] es pren directament de l'aire. Altres aplicacions industrials són la [[soldadura]] i la fabricació d'[[acer]] i [[metanol]].


La medicina també fa ús de l'oxigen subministrant-lo com a suplement a pacients amb dificultats respiratòries; i s'empren botelles d'oxigen en diverses pràctiques esportives com el submarinisme o laborals, en el cas d'accedir a llocs tancats, o escassament ventilats, amb atmosferes contaminades (neteja interior de dipòsits, treball en sales de pintura, etc.)
HISR()HhOhsodh


L'oxigen provoca una resposta d'eufòria a qui l'inhala, pel que històricament ha estat usat com a divertiment, pràctica que persisteix avui en dia. En el {{segle|XIX}} també es va utilitzar, mesclat amb [[òxid de dinitrogen]] com [[analgèsic]].
HISR()HhOhsodh


== Compostos ==
HISR()HhOhsodh
La seva alta electronegativitat el fa reaccionar amb gairebé qualsevol [[element químic]] exceptuant els pocs [[gas noble|gasos nobles]]. El compost més notable de l'oxigen és l'[[aigua]] (H₂O); altres compostos ben coneguts són el diòxid de carboni, els [[alcohols]] (R-OH), [[aldehid]]s, (R-CHO), i [[àcid carboxílic|àcids carboxílics]] (R-COOH).


Els [[radical químic|radicals]] [[clorat]] (ClO₃<sup>-</sup>), [[perclorat]] (ClO₄<sup>-</sup>), [[cromat]] (CrO₄<sup>2-</sup>), [[dicromat]] (Cr₂O₇<sup>2-</sup>), [[permanganat]] (MnO₄<sup>-</sup>) i [[nitrat]] (NO₃<sup>-</sup>) són forts agents oxidants. Els [[epòxid]]s són [[èter]]s en els quals l'àtom d'oxigen forma part d'un anell de tres àtoms.
HISR()HhOhsodh


L'[[ozó]] (O₃) es forma mitjançant descàrregues elèctriques en presència d'oxigen molecular (durant les tempestes elèctriques per exemple), i s'acumula a l'atmosfera a la [[capa d'ozó]]. S'ha trobat a l'oxigen líquid, en petites quantitats, una doble molècula d'oxigen (O₂)₂.
HISR()HhOhsodh


== Precaucions ==
HISR()HhOhsodh
L'oxigen pot ser tòxic a elevades [[pressió parcial|pressions parcials]].


Alguns compostos com l'ozó, el peròxid d'hidrogen i radicals hidroxil són molt tòxics. El cos humà ha desenvolupat mecanismes de protecció contra aquestes [[espècie reactiva de l'oxigen|espècies tòxiques]]. Per exemple el [[glutatió]] actua com a [[antioxidant]], igual que la [[bilirubina]] (un producte derivat del [[metabolisme]] de l'[[hemoglobina]]).
HISR()HhOhsodh


Els derivats oxigenats són propensos a generar [[radical lliure|radicals lliures]], especialment durant els processos [[metabolisme|metabòlics]]. Aquests radicals són altament reactius, i són capaços de danyar les [[cèl·lules]] i el seu [[ADN]], i per tant són relacionats amb el [[càncer]] i l'[[envelliment cel·lular]].
HISR()HhOhsodh


=== Combustió ===
HISR()HhOhsodh
Les fonts d'oxigen molt concentrades promouen una combustió ràpida. Hi ha risc de foc i d'explosió quan es posen propers oxidants i combustibles; de tota manera cal un iniciador de la combustió com és la calor o una espurna.<ref name="astm-tpt">{{cite conference|last=Werley|first=Barry L. (Edtr.)|year=1991|title=Fire Hazards in Oxygen Systems|booktitle=ASTM Technical Professional training|publisher=[[ASTM International]] Subcommittee G-4.05|location=Philadelphia}}</ref>


Les atmosferes riques en oxigen en presència de materials combustibles són susceptibles de provocar incendis que es propaguen amb gran rapidesa així com explosions. El mateix succeeix si les fonts d'oxigen són [[clorat]]s, [[perclorat]]s, [[dicromat]]s, etc
HISR()HhOhsodh


L'{{chem|O|2}} concentrat farà que el procés de la combustió sigui ràpid i energètic.<ref name="astm-tpt"/>
HISR()HhOhsodh
Els vessaments d'oxigen líquid, si es permet que mullin la [[matèria orgànica]] com la fusta, productes petroquímics i l'[[asfalt]] pot fer que aquests materials [[Detonació|detonin]] de manera impredictible amb un impacte mecànic.<ref name="astm-tpt"/> Com altres líquids [[criogènic]]s en contacte amb el cos humà poden fer congelacions de la pell i els ulls.


== Vegeu també ==
HISR()HhOhsodh
* [[Anòxia]].
* [[Nitrox]].


== Referències ==
HISR()HhOhsodh
{{referències}}


== Bibliografia ==
HISR()HhOhsodh
* {{wikicite|id=idAgostini1995|reference={{ref-publicació|article=Positron emission tomography with oxygen-15 of stunned myocardium caused by coronary artery vasospasm after recovery |pmc=483759 |nom=D.|cognom=Agostini|coautors=H. Iida, and A. Takahashi |publicació=British Heart Journal |any=1995 |volum=73 |exemplar=1 |pàgines=69–72 |consulta=16-12-2007|doi=10.1136/hrt.73.1.69 |pmid=7888266}}}}
* {{wikicite|id=idBerner1999|reference={{ref-publicació|url=http://www.pnas.org/cgi/content/full/96/20/10955 |article=Atmospheric oxygen over Phanerozoic time |nom=Robert A. |cognom=Berner |volum=96 |exemplar=20 |pàgines=10955–57 |data=1999-09-18 |consulta=16-12-2007 |publicació=Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA |pmid=10500106 |doi=10.1073/pnas.96.20.10955}}}}
* {{wikicite|id=idEB1911|reference={{ref-llibre| títol=Encyclopaedia Britannica| capítol=John Mayow|edició=11a ed.|any=1911| url=http://www.1911encyclopedia.org/John_Mayow|consulta=16-12-2007|autor=''Britannica'' contributors}}}}
* {{wikicite|id=idBrown2003|reference={{ref-llibre|cognom=Brown|nom=Theodore L. |coautors=LeMay, Burslen|títol=Chemistry: The Central Science|isbn=0130484504|pàgines=958|any=2003|editorial=Prentice Hall/Pearson Education}}}}
* {{wikicite|id=idCacace2001|reference={{ref-publicació|cognom=Cacace|nom=Fulvio|coautors=Giulia de Petris, i Anna Troiani|any=2001|mes=octubre|article=Experimental Detection of Tetraoxygen|publicació=[[Angewandte Chemie International Edition]]|volum=40|exemplar=21|pàgines=4062–65|doi = 10.1002/1521-3773(20011105)40:21<4062::AID-ANIE4062>3.0.CO;2-X}}}}
* {{wikicite|id=idCampbell2005|reference={{ref-llibre|cognom = Campbell|nom = Neil A.|coautors = Reece, Jane B.|títol=Biology, 7th Edition|editorial = Pearson - Benjamin Cummings |any=2005|lloc = San Francisco|pàgines = 522–23|isbn = 0-8053-7171-0}}}}
* {{wikicite|id=idChiles2001|reference={{ref-llibre| cognom=Chiles|nom=James R.|any=2001|títol=Inviting Disaster: Lessons from the edge of Technology: An inside look at catastrophes and why they happen|lloc=Nova York|editorial=HarperCollins Publishers Inc.|isbn=0-06-662082-1}}}}
* {{wikicite|id=idCook1968|reference={{ref-llibre|títol=The Encyclopedia of the Chemical Elements|cognom=Cook|nom=Gerhard A.|coautors=Lauer, Carol M.|editorial=Reinhold Book Corporation|lloc=Nova York|any=1968|pàgines=499–512|editor=Clifford A. Hampel|capítol=Oxygen|id=LCCN 68-29938}}}}
* {{wikicite|id=idCrabtree2001|reference={{ref-llibre|cognom=Crabtree|nom=R.|títol=The Organometallic Chemistry of the Transition Metals|edició=3a edició|editorial=John Wiley & Sons|any=2001|pàgines=152|isbn=978-0471184232}}}}
* {{wikicite|id=idDaintith1994|reference={{ref-llibre|títol=Biographical Encyclopedia of Scientists|cognom=Daintith|nom=John|any=1994|editorial=CRC Press|isbn=0750302879}}}}
* {{wikicite|id=idDesgreniers1990|reference={{ref-publicació|cognom=Desgreniers |nom=S |coautors=Vohra, Y. K. & Ruoff, A. L.|article=Optical response of very high density solid oxygen to 132 GPa|publicació=J. Phys. Chem.|volum=94|pàgines=1117–22|any=1990|doi=10.1021/j100366a020}}}}
* {{wikicite|id=idDole1965|reference={{ref-publicació|article=The Natural History of Oxygen|nom=Malcolm|cognom=Dole |url=http://www.jgp.org/cgi/reprint/49/1/5.pdf|format=PDF|consulta=16-12-2007|publicació=The Journal of General Physiology|volum=49|pàgines=5–27|any=1965|doi=10.1085/jgp.49.1.5|pmid=5859927}}}}
* {{wikicite|id=idDonald1992|reference={{ref-llibre|cognom=Donald |nom=Kenneth |títol=Oxygen and the Diver |isbn = 1854211765|any=1992 |editorial=SPA in conjunction with K. Donald |lloc=Anglaterra}}}}
* {{wikicite|id=idEmsley2001|reference={{ref-llibre|títol=Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements|cognom=Emsley|nom=John|editorial=Oxford University Press|any=2001|lloc=Oxford, Anglaterra, RU|isbn=0198503407|capítol=Oxygen|pàgines=297–304}}}}
* {{wikicite|id=idEvansClaiborne2006|reference={{ref-llibre|títol=The Physiology of Fishes |nom=David Hudson |cognom=Evans |coautors=Claiborne, James B.|pàgines=88|any=2006|editorial=CRC Press|isbn=0849320224}}}}
* {{wikicite|id=idFenical1983|reference={{ref-llibre| url=http://books.google.cat/books?id=g6RfkqCUQyQC&pg=PA147&dq=oxygen+percent+algae+plants&sig=4tJv81njIlr7qsWD95pHcuRlffc#PPA147,M1| títol=Plants: the potentials for extracting protein, medicines, and other useful chemicals (workshop proceedings)|any=1983|mes=Setembre|capítol=Marine Plants: A Unique and Unexplored Resource|cognom=Fenical|nom=William|pàgines=147|isbn=1428923977|editorial=DIANE Publishing}}}}
* {{wikicite|id=idFreeman2005|reference={{ref-llibre|cognom = Freeman| nom = Scott|títol=Biological Science, 2nd|editorial = Pearson - Prentice Hall |any=2005|lloc = Upper Saddle River, NJ|pàgines = 214, 586|isbn = 0-13-140941-7}}}}
* {{wikicite|id=idGreenwood1997|reference={{Greenwood&Earnshaw}}}}
* {{wikicite|id=idHarrison1990|reference={{ref-llibre| cognom=Harrison |nom=Roy M.|any=1990|títol=Pollution: Causes, Effects & Control|edició=2a edició|lloc=Cambridge|editorial=[[Royal Society of Chemistry]]|isbn=0-85186-283-7}}}}
* {{wikicite|id=idHirayama1994|reference={{ref-publicació|article=Singlet oxygen quenching ability of naturally occurring carotenoids|publicació=Lipids|nom=Osamu|cognom=Hirayama|coautors=Kyoko Nakamura, Syoko Hamada and Yoko Kobayasi|editorial=Springer Berlin / Heidelberg|url=http://www.springerlink.com/content/d67361221v12082m/|volum=29|exemplar=2|data=1994-02-|doi=10.1007/BF02537155|pàgines=149–50|consulta=15-12-2007}}{{Enllaç no actiu|bot=InternetArchiveBot |data=2021}}}}
* {{wikicite|id=idJastrow1936|reference={{ref-llibre| títol = Story of Human Error| nom = Joseph |cognom = Jastrow
| url=http://books.google.cat/books?id=tRUO45YfCHwC&pg=PA171&lpg=PA171&dq=philo+of+byzantium+combustion&source=web&ots=Nv2brEX543&sig=jBvqi2t4sg5S0RUEX864xIgdfCE#PPA171,M1| pàgines = 171 |any = 1936| editorial = Ayer Publishing|isbn = 0836905687|consulta=16-12-2007}}}}
* {{wikicite|id=idKrieger-Liszkay2005|reference={{ref-publicació|url=http://jxb.oxfordjournals.org/cgi/content/full/56/411/337|nom=Anja|cognom=Krieger-Liszkay |consulta=16-12-2007|publicació=Journal of Experimental Botanics|any=2005|volum=56|editorial=Oxford Journals|pàgines=337–46|published=13-10-2004|article=Singlet oxygen production in photosynthesis|doi=10.1093/jxb/erh237|pmid=15310815}}}}
* {{wikicite|id=idLide2003|reference={{ref-llibre|nom=David R.|cognom=Lide |títol=CRC Handbook of Chemistry and Physics|edició=84a ed.|editorial=[[CRC Press]] |lloc=Boca Raton, Florida|any=2003|capítol=Section 4, Properties of the Elements and Inorganic Compounds; Melting, boiling, and critical temperatures of the elements}}}}
* {{wikicite|id=idLundegaard2006|reference={{ref-publicació|url=http://www.nature.com/nature/journal/v443/n7108/abs/nature05174.html|article=Observation of an O₈ molecular lattice in the phase of solid oxygen|
publicació=Nature|volum=443|pàgines=201–04|publishdate=2006-09-14|doi=10.1038/nature05174|consulta=10-01-2008|nom=Lars F. |cognom=Lundegaard| coautors=Weck, Gunnar; McMahon, Malcolm I.; Desgreniers, Serge i Loubeyre, Paul|
any=2006}}}}
* {{wikicite|id=idMorris2003|reference={{ref-publicació|nom=P.|cognom=Maksyutenko|coautors=T. R. Rizzo, and O. V. Boyarkin|any=2006|article=A direct measurement of the dissociation energy of water|publicació=J. Chem. Phys.|pàgines=125|doi=10.1063/1.2387163|volum=443}}}}
* {{wikicite|id=idMeyer2005|reference={{cite conference|first=B.S.|last=Meyer|title=Nucleosynthesis and Galactic Chemical Evolution of the Isotopes of Oxygen|conference=Workgroup on Oxygen in the Earliest Solar System|date=September 19–21, 2005|location=Gatlinburg, Tennessee|url= http://www.lpi.usra.edu/meetings/ess2005/pdf/9022.pdf|format=PDF|booktitle=Proceedings of the NASA Cosmochemistry Program and the Lunar and Planetary Institute |conferenceurl=http://www.lpi.usra.edu/meetings/ess2005/|id=9022}}}}
* {{wikicite|id=idMiller2003|reference={{cite conference|url=http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?tp=&arnumber=1293855&isnumber=28601|title=Progress on the development of an integrated canopy fluorescence model|author=Miller, J.R.; Berger, M.; Alonso, L.; Cerovic, Z.; Goulas, Y.; Jacquemoud, S.; Louis, J.; Mohammed, G.; Moya, I.; Pedros, R.; Moreno, J.F.; Verhoef, W.; Zarco-Tejada, P.J.|booktitle=Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2003. IGARSS '03. Proceedings. 2003 IEEE International|accessdate=22-01-2008}}}}
* {{ref-llibre| títol = The last sorcerers: The path from alchemy to the periodic table| cognom = Morris| nom = Richard| format = Hardback| any = 2003| editorial = Joseph Henry Press| lloc = Washington, D.C.| isbn = 0309089050}}
* {{ref-llibre|cognom=Parks|nom=G. D.|coautors=Mellor, J. W.|any=1939|títol=Mellor's Modern Inorganic Chemistry |edició=6a edició|editorial=Longmans, Green and Co|lloc=Londres}}
* {{wikicite|id=idPriestley1775|reference={{ref-publicació| article = An Account of Further Discoveries in Air| nom = Joseph| cognom = Priestley| publicació = Philosophical Transactions| any = 1775| volum = 65| consulta=16-12-2007| pàgines = 384–94| url = http://links.jstor.org/sici?sici=0260-7085%281775%2965%3C384%3AAAOFDI%3E2.0.CO%3B2-N| doi = 10.1098/rstl.1775.0039}}}}
* {{wikicite|id=idRaven2005|reference={{ref-llibre|cognom=Raven|nom=Peter H.|coautors=Ray F. Evert, Susan E. Eichhorn|títol=Biology of Plants, 7th Edition|editorial=W.H. Freeman and Company Publishers|any=2005|lloc = Nova York|pàgines=115–27|isbn = 0-7167-1007-2}}}}
* {{wikicite|id=idRoscoe1883|reference={{ref-llibre|títol=A Treatise on Chemistry|nom=Henry Enfield |cognom=Roscoe |coautors=Schorlemmer, Carl|pàgines=38|any=1883|editorial=D. Appleton and Co.}}}}


== Enllaços externs ==
HISR()HhOhsodh
{{Projectes germans}}
* [http://periodic.lanl.gov/elements/8.html Los Alamos National Laboratory - Oxigen] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20071026034224/http://periodic.lanl.gov/elements/8.html |date=2007-10-26 }} (en anglès).
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/O/index.html WebElements.com - Oxigen] {{en}}
* [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/O.html EnvironmentalChemistry.com - Oxigen] {{en}}
* [http://education.jlab.org/itselemental/ele008.html És Elemental - Oxigen] {{en}}
* [http://www.mtsinai.org/pulmonary/papers/ox-hist/ox-hist-intro.html Teràpies amb oxigen] {{en}}
* [https://web.archive.org/web/20021002150956/http://members.tripod.com/tjaartdb0/html/oxygen_toxicity.html Toxicitat de l'oxigen] {{en}}


HISR()HhOhsodh


{{Taula periòdica compacta}}
HISR()HhOhsodh


{{1000 Ciència}}
HISR()HhOhsodh
{{Autoritat}}
{{Viccionari-lateral|oxigen}}


{{ORDENA:Oxigen}}
HISR()HhOhsodh
[[Categoria:Oxigen| ]]

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()HhOhsodh

HISR()H

Revisió del 08:12, 22 feb 2024

Oxigen
8O
nitrogenoxigenfluor
-

O

S
Aspecte
Gas incolor; líquid blau pàl·lid.

Oxigen líquid


Línies espectrals de l'oxigen
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Oxigen, O, 8
Categoria d'elements No metalls, Calcogen
Grup, període, bloc 162, p
Pes atòmic estàndard 15,9994(3)
Configuració electrònica 1s2 2s2 2p4
2, 6
Configuració electrònica de Oxigen
Propietats físiques
Fase Gas
Densitat (0 °C, 101.325 kPa)
1,429 g/L
Densitat del
líquid en el p. e.
1,141 g·cm−3
Punt de fusió 54,36 K, −218,79 °C
Punt d'ebullició 90,20 K, −182,95 °C
Punt crític 154,59 K, 5,043 MPa
Entalpia de fusió (O2) 0,444 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització (O2) 6,82 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar (O2)
29,378 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K)       61 73 90
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 2, 1, −1, −2
Electronegativitat 3,44 (escala de Pauling)
Energies d'ionització
(més)
1a: 1.313,9 kJ·mol−1
2a: 3.388,3 kJ·mol−1
3a: 5.300,5 kJ·mol−1
Radi covalent 66±2 pm
Radi de Van der Waals 152 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Cúbica
Oxigen té una estructura cristal·lina cúbica
Ordenació magnètica Paramagnètic
Conductivitat tèrmica 26,58x10−3  W·m−1·K−1
Velocitat del so (gas, 27 °C) 330 m·s−1
Nombre CAS 7782-44-7
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops de l'oxigen
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
16O 99,76% 16O és estable amb 8 neutrons
17O 0,039% 17O és estable amb 9 neutrons
18O 0,201% 18O és estable amb 10 neutrons

L'oxigen és l'element químic de símbol O i nombre atòmic 8. És un calcogen, un no-metall molt reactiu i un oxidant que forma òxids amb facilitat amb la majoria dels altres elements, així com amb compostos.

El seu nom ve dels ètims grecs ὀξύς (oxís) ('àcid', del gust dels àcids) i -γενής (-genes) ('productor', literalment 'engendrador'). A la taula periòdica pertany al grup dels calcògens i al període 2. És un element no metàl·lic molt reactiu que forma compostos (particularment òxids) fàcilment amb gairebé tots els altres elements. En condicions normals de pressió i temperatura, dos àtoms de l'element s'enllacen per formar dioxigen, un gas diatòmic inodor i insípid de fórmula química O₂. L'oxigen és el tercer element més abundant de l'univers en massa, després de l'hidrogen i l'heli,[1] i l'element més abundant en massa de l'escorça terrestre.[2] El gas oxigen diatòmic constitueix el 20,9% del volum de l'atmosfera de la Terra.[3]

Totes les classes principals de molècules estructurals dels éssers vius, com ara les proteïnes, els glúcids i els lípids, contenen oxigen, igual que els principals compostos inorgànics que es troben a les closques, dents i ossos dels animals. L'oxigen en forma O₂ és produït a partir de l'aigua pels cianobacteris, les algues i les plantes durant la fotosíntesi, i és utilitzat en la respiració cel·lular de totes les formes de vida complexes. L'oxigen és tòxic pels organismes anaerobis obligats, que foren la forma dominant de vida primitiva a la Terra fins que el O₂ començà a acumular-se a l'atmosfera fa uns 2.500 milions d'anys.[4] Una altra forma (al·lotròpica) de l'oxigen, l'ozó (O₃), ajuda a protegir la biosfera de la radiació ultraviolada amb la capa d'ozó, situada a gran altitud (però és un agent contaminant a la troposfera, on és un producte secundari del boirum). En altituds encara més elevades (òrbita terrestre baixa) l'oxigen atòmic té una presència important i és una causa d'erosió de les sondes espacials.[5]

L'oxigen fou descobert independentment per Carl Wilhelm Scheele a Uppsala, el 1773 o abans, i Joseph Priestley a Anglaterra, el 1774, però sovint es dona la prioritat a Priestley, car la seva publicació fou impresa abans. El nom «oxigen» fou encunyat el 1777 per Antoine Lavoisier,[6] els experiments del qual amb aquest element contribuïren a desacreditar l'aleshores popular teoria del flogist de la combustió i la corrosió. L'oxigen és produït industrialment per destil·lació fraccionada d'aire liquat, eliminant el diòxid de carboni i el nitrogen de l'aire per mitjà de zeolites, per l'electròlisi de l'aigua i altres mitjans. L'oxigen s'usa en la producció de l'acer, de plàstics i tèxtils, com a combustible de coets, en l'oxigenoteràpia, i com a part de l'equip de manteniment de vida en aeronaus, submarins, viatges espacials i submarinisme.

Característiques

Estructura

En condicions normals de pressió i temperatura, l'oxigen és un gas incolor i inodor de fórmula O₂, en què els dos àtoms d'oxigen estan enllaçats químicament l'un amb l'altre amb una configuració electrònica en estat triplet. Aquest enllaç té un ordre d'enllaç de dos del qual sovint se simplifica la descripció com a enllaç doble[7] o com una combinació d'un enllaç bielectrònic i dos enllaços trielectrònics.[8]

L'oxigen triplet és l'estat fonamental de la molècula O₂.[9] La configuració electrònica de la molècula presenta dos electrons no aparellats que ocupen dos orbitals moleculars degenerats.[10] Aquests orbitals són considerats com d'antienllaç (que debiliten l'ordre d'enllaç de tres a dos), de manera que l'enllaç diatòmic de l'oxigen és més feble que l'enllaç triple diatòmic del nitrogen, en què tots els orbitals moleculars d'enllaç estan ocupats, però alguns orbitals d'antienllaç no ho estan.[9]

En la forma triplet normal, les molècules de O₂ són paramagnètiques (formen un imant en presència d'un camp magnètic) a causa del moment magnètic d'espín dels electrons no aparellats de la molècula i l'energia d'intercanvi entre molècules veïnes de O₂.[11] L'oxigen líquid és atret pels imants fins a tal punt que, en experiments de laboratori, es pot sostenir un pont d'oxigen líquid pel seu propi pes entre els pols d'un imant potent.[12][13]

L'oxigen singlet, un nom que es dona a diverses espècies d'alta energia de O₂ molecular en què tots els espins d'electrons estan aparellats, és molt més reactiu amb les molècules orgàniques comunes. A la natura, l'oxigen singlet es forma habitualment durant la fotosíntesi, mitjançant l'energia de la llum solar.[14] També és produït a la troposfera per la fotòlisi de l'ozó per part de llum de longitud d'ona curta,[15] i pel sistema immunitari com a font d'oxigen actiu.[16] Els carotenoides dels organismes fotosintètics (i possiblement també en els animals) tenen un paper important en l'absorció d'energia de l'oxigen singlet i en la conversió a l'estat fonamental no excitat abans que pugui danyar els teixits.[17]

Al·lòtrops

L'ozó és un gas rar que a la Terra es troba principalment a l'estratosfera.

L'al·lòtrop comú de l'oxigen elemental de la Terra s'anomena dioxigen, O₂. Té una longitud d'enllaç de 121 pm i una energia d'enllaç de 498 kJ·mol-1.[18] Aquesta és la forma utilitzada per les formes complexes de vida, com ara els animals, en la respiració cel·lular (vegeu rol biològic) i és la forma que representa una part important de l'atmosfera terrestre (vegeu abundància). Els altres aspectes de l'O₂ són tractats a la resta d'aquest article.

El trioxigen (O₃), conegut habitualment com a ozó, és un al·lòtrop molt reactiu de l'oxigen que danya el teixit pulmonar.[19] L'ozó és produït a l'atmosfera superior quan l'O₂ es combina amb l'oxigen atòmic format per la fragmentació de l'O₂ per part de la radiació ultraviolada (UV).[6] Com que l'ozó absorbeix gran part de la regió UV de l'espectre, la capa d'ozó de l'atmosfera superior funciona com a escut protector del planeta contra la radiació.[6] Tanmateix, a prop de la superfície és un contaminant format com a subproducte del gas d'escapament dels automòbils.[20]

La molècula metaestable tetraoxigen (O₄ fou descoberta el 2001,[21][22] i s'assumí que existia en un dels sis estats de l'oxigen sòlid). El 2006 es demostrà que aquest estat, creat mitjançant la pressurització de l'O₂ a 20 GPa, és en realitat un clúster romboèdric de l'O₈.[23] Aquest clúster té el potencial per ser un oxidant molt més potent que l'O₂ o l'O₃, per la qual cosa se'l podria utilitzar com a combustible de coets.[21][22] El 1990 se'n descobrí un estat metàl·lic que es produeix quan se sotmet l'oxigen sòlid a una pressió de més de 96 GPa[24] i el 1998 es demostrà que a temperatures molt baixes, aquest estat esdevé superconductor.[25]

Propietats físiques

L'oxigen és més soluble en aigua que el nitrogen; l'aigua conté aproximadament una molècula d'O₂ per cada dues molècules d'N₂, en comparació amb una ràtio atmosfèrica d'aproximadament 1:4. La solubilitat de l'oxigen en aigua depèn de la temperatura, de tal manera que es pot dissoldre gairebé el doble d'oxigen (14,6 mg·L−1) a 0 °C que a 20 °C (7,6 mg·L−1).[26] A 25 °C i 4 atm a l'aire, l'aigua dolça conté aproximadament 6,04 mil·lilitres (mL) d'oxigen per litre, mentre que -en les mateixes condicions- l'aigua marina en conté aproximadament 4,95.[27] A 5 °C la solubilitat augmenta a 9,0 mL (un 50% més que a 25 °C) per litre per a l'aigua dolça, i a 7,2 mL (un 45% més) per litre per a l'aigua salada.

L'oxigen es liqua a 90,20 K (-182,95 °C, -297,31 °F) i es congela a 54,36 K (-218,79 °C, -361,82 °F).[28] Tant l'O₂ líquid com el sòlid són substàncies transparents, però que en grans masses adquireixen un color blau cel causat per l'absorció de la vermella, mentre que la blava, a causa de la difusió de Rayleigh, no s'absorbeix (o ho fa molt menys). Se sol obtenir O₂ líquid de gran puresa per destil·lació fraccionada de l'aire liquat;[29] també es pot produir oxigen líquid per condensació a partir de l'aire, utilitzant nitrogen líquid com a refrigerant. És una substància altament reactiva i cal allunyar-lo dels materials combustibles.[30]

Isòtops i origen estel·lar

Cap al final de la vida d'una estrella massiva, es concentra ¹⁶O a la capa O, 17O a la capa H i 18O a la capa He.

L'oxigen d'ocurrència natural es compon de tres isòtops estables, l'¹⁶O, l'17O i l'18O, sent l'¹⁶O el més abundant (99,762% d'abundància natural).[31]

La part més gran de l'¹⁶O és sintetitzada al final del procés de fusió de l'heli dels estels, però també se'n produeix una mica en el procés de combustió del neó.[32] l'17O es forma principalment per la combustió d'hidrogen en heli durant el cicle CNO, cosa que en fa un isòtop comú en les zones consumidores d'hidrogen de les estrelles.[32] La majoria de l'18O és produït quan l'¹⁴N (abundant a causa de la combustió CNO) captura un nucli d'4He, fent que l'18O sigui comú a les zones riques en heli de les estrelles.[32]

Se n'han caracteritzat catorze radioisòtops, el més estable dels quals són l'15O, amb un període de semidesintegració de 122,24 segons, i l'¹⁴O, amb una semivida de 70,606 s.[31] Tots els altres isòtops radioactius tenen una semivida inferior a 27 s, i la majoria d'aquestes semivides són inferiors a 83 mil·lisegons.[31] El mode de desintegració més comú dels isòtops més lleugers que l'¹⁶O és la desintegració β+[33][34][35] per generar nitrogen, i el mode més comú per als isòtops més pesants que l'18O és la desintegració beta per formar fluor.[31]

Abundància

L'oxigen és l'element químic més abundant en massa a la biosfera, l'aire, el mar i la terra. L'oxigen és el tercer element químic més abundant de l'univers, després de l'hidrogen i l'heli.[1] Aproximadament un 0,9% de la massa del Sol és oxigen.[3] L'oxigen constitueix un 49,2% de l'escorça terrestre en massa[2] i és el component principal dels oceans de la Terra (88,8%) en massa.[3] El gas oxigen és el segon component més comú de l'atmosfera terrestre, ja que en representa un 21,0% del volum i un 23,1% de la massa (aproximadament 1015 tones).[3][36][37] La Terra és rara entre els planetes del sistema solar per l'elevada concentració de gas oxigen en la seva atmosfera: Mart (amb 0,1% d'O₂ en volum) i Venus tenen concentracions molt més baixes. Tanmateix, l'O₂ que envolta aquests altres planetes és produït només per l'impacte de la radiació ultraviolada sobre molècules amb oxigen, com ara el diòxid de carboni.

L'aigua freda conté més O₂ dissolt.

La concentració particularment elevada d'oxigen a la Terra és el resultat del cicle de l'oxigen. Aquest cicle biogeoquímic descriu el desplaçament de l'oxigen a dins i entre els tres principals reservoris a la Terra: l'atmosfera, la biosfera i la litosfera. El factor impulsor principal del cicle de l'oxigen és la fotosíntesi oxigènica, que és la responsable de la presència d'oxigen a l'atmosfera actual de la Terra. La fotosíntesi oxigènica (la que fan les plantes, les algues i altres protists) allibera oxigen a l'atmosfera, i la respiració i la desintegració l'eliminen de l'atmosfera. En l'equilibri present, la producció i el consum d'oxigen s'esdevenen al mateix ritme, d'aproximadament 1/2.000 del total d'oxigen atmosfèric per any.

També ocorre oxigen lliure en solució dins les masses d'aigua de la Terra. La solubilitat augmentada de l'O₂ (vegeu propietats físiques) té conseqüències importants per a la vida als oceans, car els oceans polars suporten una densitat de vida molt superior gràcies al contingut més elevat d'oxigen.[38] L'aigua contaminada pot tenir una quantitat reduïda d'O₂, exhaurida per algues i altres biomaterials en descomposició (vegeu eutrofització). Els científics avaluen aquest aspecte de la qualitat de l'aigua mesurant-ne la demanda bioquímica d'oxigen o la quantitat d'O₂ necessària per retornar-lo a la concentració normal.[39]

Categoria principal: Òxids minerals

Paper biològic

Fotosíntesi i respiració

La fotosíntesi fragmenta l'aigua per alliberar O₂ i fixa CO₂ en sucre.

A la natura es produeix oxigen lliure per la fragmentació alimentada per la llum de l'aigua durant la fotosíntesi oxigènica. Les algues verdes i els cianobacteris dels medis marins produeixen aproximadament un 70% de l'oxigen lliure generat a la Terra i l'altre 30% és produït per les plantes terrestres.[40]

Una fórmula general simplificada de la fotosíntesi és aquesta:[41]

6CO₂ + 6H₂O + fotons → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ (o simplement diòxid de carboni + aigua + llum solar → glucosa + dioxigen)

L'evolució oxigènica es produeix a les membranes tilacoïdals dels organismes fotosintètics i requereix l'energia de quatre fotons.[42] Hi ha molts passos, però el resultat és la formació d'un gradient de protons a través de la membrana tilacoïdal, que s'utilitza per sintetitzar ATP mitjançant fotofosforilació.[43] L'O₂ restant després de l'oxidació de la molècula d'aigua és alliberat a l'atmosfera.[44]

Relació entre la fotosíntesi i la respiració. L'oxigen (a l'esquerra) és consumit en la respiració dels compostos orgànics per formar diòxid de carboni i aigua. Aquests poden produir oxigen i compostos orgànics altra vegada en la fotosíntesi.

El dioxigen molecular, O₂, és essencial per a la respiració cel·lular en els organismes aeròbics. L'oxigen és utilitzat en els mitocondris per contribuir a formar adenosina trifosfat (ATP) durant la fosforilació oxidativa. La reacció de la respiració aeròbica és essencialment la contrària de la fotosíntesi i se simplifica així:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6 H₂O +2880 kJ•mol-1

En els vertebrats, l'O₂ es difon a través de les membranes dels pulmons cap als glòbuls rojos. L'hemoglobina s'uneix a l'O₂, i els canvia el color d'un vermell blavós al roig brillant.[45][19] Altres animals utilitzen l'hemocianina (mol·luscs i alguns artròpodes) o l'hemeritrina (aranyes i llagostes).[36] Un litre de sang pot dissoldre 200 cm³ de O₂.[36]

Les espècies reactives de l'oxigen, com ara l'ió superòxid (O₂-) i el peròxid d'hidrogen (H₂O₂) són productes secundaris perillosos de l'ús d'oxigen en els organismes.[36] Tanmateix, parts del sistema immunitari dels organismes superiors creen peròxids, superòxids i oxígens singlet per destruir microbis invasors. Les espècies reactives de l'oxigen també tenen un paper important en la resposta hipersensible de les plantes contra l'atac dels patògens[43]

Un adult en repòs inhala entre 1,8 i 2,4 grams d'oxigen per minut.[46] Això significa que la humanitat inhala més de 6.000 milions de tones d'oxigen cada any.[47]

Acumulació en l'atmosfera

Acumulació del O₂ a l'atmosfera terrestre: 1) No es produeix O₂; 2) Es produeix O₂, però és absorbit pels oceans i les roques del fons marí; 3) el O₂ comença a sortir dels oceans en forma de gas, però és absorbit per la superfície terrestre i la formació de la capa d'ozó; 4-5) Els reservoris de O₂ s'omplen i el gas s'acumula.

El gas oxigen lliure era pràcticament inexistent a l'atmosfera terrestre abans que evolucionessin bacteris fotosintètics. L'oxigen lliure començà a aparèixer en quantitats significatives durant l'era del Paleoproterozoic (entre fa 2.500 i fa 1.600 milions d'anys). Al principi, l'oxigen es combinà amb ferro dissolt als oceans per crear formacions de ferro bandat. L'oxigen lliure començà a sortir en forma de gas dels oceans fa 2.700 milions d'anys i assolí un 10% del seu nivell actual fa aproximadament 1.700 milions d'anys.[48]

La presència de grans quantitats d'oxigen dissolt i lliure als oceans i l'atmosfera podria haver causat l'extinció de la majoria d'organismes anaeròbics aleshores vivents, durant la catàstrofe de l'oxigen, fa uns 2.400 milions d'anys. Tanmateix, la respiració cel·lular amb O₂ permet als organismes aeròbics produir molt més ATP que els anaeròbics, ajudant-los a dominar la biosfera terrestre.[49] La fotosíntesi i la respiració cel·lular de O₂ permeté l'evolució de les cèl·lules eucariotes i finalment organismes multicel·lulars complexos com ara plantes i animals.

Des de principis del Cambrià, fa 540 milions d'anys, els nivells de O₂ han fluctuat entre el 15% i el 30% en volum.[50] A finals del Carbonífer (fa uns 300 milions d'anys), els nivells de O₂ atmosfèric assoliren un màxim d'un 35% en volum,[50] permetent als insectes i amfibis arribar a mides molt més grans que els seus descendents actuals. Les activitats humanes, incloent-hi la combustió de 78.000 milions de tones de combustibles fòssils cada any, han tingut un efecte molt petit en la quantitat d'oxigen lliure a l'atmosfera.[11] Al ritme actual de fotosíntesi, caldrien uns 2.000 anys per regenerar tot el O₂ present a l'atmosfera.[51]

Història

Primers experiments

L'experiment de Filó inspirà els investigadors posteriors.

Un dels primers experiments coneguts sobre la relació entre la combustió i l'aire fou dut a terme per l'escriptor de mecànica grec del segle ii aC Filó de Bizanci. A la seva obra Pneumatica, Filó observà que, en invertir un recipient sobre una espelma encesa i envoltar el coll del recipient amb aigua, una mica d'aigua pujava al coll.[52] Filó deduí incorrectament que parts de l'aire del recipient es convertien en l'element foc i així podien escapar a través de porus del vidre. Molts segles més tard, Leonardo da Vinci continuà l'obra de Filó observant que una part de l'aire es consumeix durant la combustió i la respiració.[53]

A finals del segle xvii, Robert Boyle demostrà que l'aire és necessari per a la combustió. El químic anglès John Mayow polí aquest treball demostrant que el foc només requereix una part de l'aire, que anomenà spiritus nitroaereus o simplement nitroaereus.[54] En un experiment descobrí que, en posar o bé un ratolí o bé una espelma encesa dins un recipient tancat a sobre d'aigua feia que l'aigua pugés i reemplacés una catorzena part del volum de l'aire abans d'extingir els subjectes.[55] D'això, Mayow deduí que el nitroaereus es consumeix tant en la respiració com en la combustió.

Descobriment

Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) farmacèutic i químic suec (tot i que d'origen alemany), descriu el descobriment de l'oxigen, produït durant els seus treballs entre 1772 i 1773, en el seu llibre Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer ('Tractat químic de l'aire i del foc') publicat en 1777.

Tradicionalment aquest descobriment ha estat atribuït al químic angloamericà Joseph Priestley (1733-1804), qui el descobrí de manera independent en 1772, tot i que el primer que publicà un treball sobre aquest gas i li donà nom fou el químic francès Lavoisier (1743-1749) en 1777. Utilitzà per a això dues arrels gregues: ὀξύς (oxís) ('àcid', literalment 'punxant', pel sabor dels àcids) i -γενής (-genés) ('generador'), perquè va creure que l'oxigen era un constituent indispensable dels àcids.

En escalfar monòxid de mercuri, Priestley va obtenir dos vapors: un es condensava en gotes, el mercuri, però, què era l'altre? Priestley ajuntà aquest gas en un recipient i feu alguns assaigs: si introduïa una brasa de fusta, cremava; si hi apropava ratolins vius, aquests es tornaven molt actius. En vista del qual, Priestley inhalà una mica d'aquest gas i notà que se sentia molt "lleuger i còmode". A aquest gas l'anomenà aire desflogistitzat, avui sabem que era oxigen. Tanmateix, Priestley fou la primera persona que emprà una màscara d'oxigen.

Aplicacions

La principal utilització de l'oxigen és com oxidant, car té una elevada electronegativitat, només superada pel fluor; així, per exemple, s'usa oxigen líquid en els motors de propulsió dels coets, mentre que en els processos industrials i en el transport l'oxigen per a la combustió es pren directament de l'aire. Altres aplicacions industrials són la soldadura i la fabricació d'acer i metanol.

La medicina també fa ús de l'oxigen subministrant-lo com a suplement a pacients amb dificultats respiratòries; i s'empren botelles d'oxigen en diverses pràctiques esportives com el submarinisme o laborals, en el cas d'accedir a llocs tancats, o escassament ventilats, amb atmosferes contaminades (neteja interior de dipòsits, treball en sales de pintura, etc.)

L'oxigen provoca una resposta d'eufòria a qui l'inhala, pel que històricament ha estat usat com a divertiment, pràctica que persisteix avui en dia. En el segle xix també es va utilitzar, mesclat amb òxid de dinitrogen com analgèsic.

Compostos

La seva alta electronegativitat el fa reaccionar amb gairebé qualsevol element químic exceptuant els pocs gasos nobles. El compost més notable de l'oxigen és l'aigua (H₂O); altres compostos ben coneguts són el diòxid de carboni, els alcohols (R-OH), aldehids, (R-CHO), i àcids carboxílics (R-COOH).

Els radicals clorat (ClO₃-), perclorat (ClO₄-), cromat (CrO₄2-), dicromat (Cr₂O₇2-), permanganat (MnO₄-) i nitrat (NO₃-) són forts agents oxidants. Els epòxids són èters en els quals l'àtom d'oxigen forma part d'un anell de tres àtoms.

L'ozó (O₃) es forma mitjançant descàrregues elèctriques en presència d'oxigen molecular (durant les tempestes elèctriques per exemple), i s'acumula a l'atmosfera a la capa d'ozó. S'ha trobat a l'oxigen líquid, en petites quantitats, una doble molècula d'oxigen (O₂)₂.

Precaucions

L'oxigen pot ser tòxic a elevades pressions parcials.

Alguns compostos com l'ozó, el peròxid d'hidrogen i radicals hidroxil són molt tòxics. El cos humà ha desenvolupat mecanismes de protecció contra aquestes espècies tòxiques. Per exemple el glutatió actua com a antioxidant, igual que la bilirubina (un producte derivat del metabolisme de l'hemoglobina).

Els derivats oxigenats són propensos a generar radicals lliures, especialment durant els processos metabòlics. Aquests radicals són altament reactius, i són capaços de danyar les cèl·lules i el seu ADN, i per tant són relacionats amb el càncer i l'envelliment cel·lular.

Combustió

Les fonts d'oxigen molt concentrades promouen una combustió ràpida. Hi ha risc de foc i d'explosió quan es posen propers oxidants i combustibles; de tota manera cal un iniciador de la combustió com és la calor o una espurna.[56]

Les atmosferes riques en oxigen en presència de materials combustibles són susceptibles de provocar incendis que es propaguen amb gran rapidesa així com explosions. El mateix succeeix si les fonts d'oxigen són clorats, perclorats, dicromats, etc

L'O
2
concentrat farà que el procés de la combustió sigui ràpid i energètic.[56] Els vessaments d'oxigen líquid, si es permet que mullin la matèria orgànica com la fusta, productes petroquímics i l'asfalt pot fer que aquests materials detonin de manera impredictible amb un impacte mecànic.[56] Com altres líquids criogènics en contacte amb el cos humà poden fer congelacions de la pell i els ulls.

Vegeu també

Referències

  1. 1,0 1,1 Emsley 2001, p.297
  2. 2,0 2,1 «Oxygen». Los Alamos National Laboratory. Arxivat de l'original el 2007-10-26. [Consulta: 16 desembre 2007].
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 Cook & Lauer 1968, p.500
  4. NASA (27-09-2007). "NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years Ago". Nota de premsa. Consulta: 13-03-2008. Arxivat 2008-03-13 a Wayback Machine.
  5. «Atomic oxygen erosion». Arxivat de l'original el 2007-06-13. [Consulta: 8 agost 2009].
  6. 6,0 6,1 6,2 Parks, G. D.; Mellor, J. W.. Mellor's Modern Inorganic Chemistry. 6a edició. Londres: Longmans, Green and Co, 1939. 
  7. «Molecular Orbital Theory». Purdue University. [Consulta: 28 gener 2008].
  8. Pauling, L.. The nature of the chemical bond and the structure of molecules and crystals: an introduction to modern structural chemistry. 3a ed.. Ithaca, N.Y.: Cornell University Press, 1960. 
  9. 9,0 9,1 Jakubowski, Henry. «Biochemistry Online». Saint John's University. [Consulta: 28 gener 2008].
  10. Un orbital és un concepte de la mecànica quàntica que modela un electró com una partícula que és també una ona i que té una distribució espacial sobre un àtom o molècula.
  11. 11,0 11,1 Emsley 2001, p.303
  12. «Demonstration of a bridge of liquid oxygen supported against its own weight between the poles of a powerful magnet». University of Wisconsin-Madison Chemistry Department Demonstration lab. Arxivat de l'original el 2007-12-17. [Consulta: 15 desembre 2007].
  13. El paramagnetisme de l'oxigen es pot fer servir analíticament en analitzadors d'oxigen paramagnètic que determinen la puresa de l'oxigen gasós. («Company literature of Oxygen analyzers (triplet)». Servomex. [Consulta: 15 desembre 2007].)
  14. Krieger-Liszkay 2005, 337-46
  15. Harrison 1990
  16. Wentworth 2002
  17. Hirayama 1994, 149-150
  18. Chieh, Chung. «Bond Lengths and Energies». Universitat de Waterloo. Arxivat de l'original el 2007-12-14. [Consulta: 16 desembre 2007].
  19. 19,0 19,1 Stwertka 1998, p.48
  20. Stwertka 1998, p.49
  21. 21,0 21,1 Cacace 2001, 4062
  22. 22,0 22,1 Ball, Phillip «New form of oxygen found». Nature News, 16-09-2001 [Consulta: 9 gener 2008].
  23. Lundegaard 2006, 201–04
  24. Desgreniers 1990, 1117–22
  25. Shimizu 1998, 767–69
  26. «Air solubility in water». The Engineering Toolbox. [Consulta: 21 desembre 2007].
  27. Evans & Claiborne 2006, 88
  28. Lide 2003, Secció 4
  29. «Overview of Cryogenic Air Separation and Liquefier Systems». Universal Industrial Gases, Inc.. [Consulta: 15 desembre 2007].
  30. «Liquid Oxygen Material Safety Data Sheet» (PDF). Matheson Tri Gas. Arxivat de l'original el 2008-02-27. [Consulta: 15 desembre 2007].
  31. 31,0 31,1 31,2 31,3 «Oxygen Nuclides / Isotopes». EnvironmentalChemistry.com. [Consulta: 17 desembre 2007].
  32. 32,0 32,1 32,2 Meyer 2005, 9022
  33. «NUDAT». Arxivat de l'original el 2022-06-09. [Consulta: 6 juliol 2009].
  34. «NUDAT». Arxivat de l'original el 2022-06-07. [Consulta: 6 juliol 2009].
  35. «NUDAT». Arxivat de l'original el 2022-06-07. [Consulta: 6 juliol 2009].
  36. 36,0 36,1 36,2 36,3 Emsley 2001, p.298
  37. Es tenen dades per als valors de fins a uns 80 km per sobre de la superfície
  38. De The Chemistry and Fertility of Sea Waters de H.W. Harvey, 1955, citant C.J.J. Fox, "On the coefficients of absorption of atmospheric gases in sea water", Publ. Circ. Cons. Explor. Mer, no. 41, 1907. Tanmateix, Harvey remarca, segons articles posteriors a Nature, que els valors sembla que són un 3% massa elevats.
  39. Emsley 2001, p.301
  40. Fenical 1983, "Marine Plants"
  41. Brown 2003, 958
  42. Les membranes tilacoïdals formen part dels cloroplasts de les algues i les plantes, mentre que en els cianobacteris són simplement una d'entre moltes estructures membranals. De fet, es creu que els cloroplasts evolucionaren de cianobacteris que antigament foren companys simbiòtics dels progeneradors de les plantes i les algues.
  43. 43,0 43,1 Raven 2005, 115–27
  44. L'oxidació de l'aigua és catalitzada per un complex enzimàtic amb manganès conegut com complex generador d'oxigen (CGO) o complex fragmentador d'aigua, que es troba associat al costat luminal de les membranes tilacoïdals. El manganès és un cofactor important, tot i que també calen calci i clor perquè es produeixi la reacció (Raven 2005).
  45. el O₂ és alliberat per una altra part de l'hemoglobina (vegeu efecte Bohr)
  46. «Flow restrictor for measuring respiratory parameters». Arxivat de l'original el 2010-09-06. [Consulta: 14 agost 2009]. «En els humans, el volum normal és de 6 a 8 litres per minuts.»
  47. (1,8 grams/min/persona)×(60 min/h)×(24 h/dia)×(365 dies/any)×(6.600 milions de ersones)/1.000.000 g/t=6.240. milions de tones.
  48. Campbell 2005, 522–23
  49. Freeman 2005, 214, 586
  50. 50,0 50,1 Berner 1999, 10955–57
  51. Dole 1965, 5–27
  52. Jastrow 1936, 171
  53. Cook & Lauer 1968, p.499.
  54. Britannica contributors 1911, "John Mayow"
  55. World of Chemistry contributors 2005, "John Mayow"
  56. 56,0 56,1 56,2 Werley, Barry L. (Edtr.) (1991). "Fire Hazards in Oxygen Systems". ASTM Technical Professional training, Philadelphia: ASTM International Subcommittee G-4.05 

Bibliografia

Enllaços externs