Kiseonik

Kiseonik

Kiseonik su otkrili, nezavisno jedan od drugog, dvojica naučnika Karl Šele i Džozef Pristli. Francuski hemičar Antoan Lavoazje je prvi opisao osobine kiseonika i dao mu naziv Oxygenium, što bi u prevodu značilo „graditelj kiselina”.

Slika 1. Carl Wilhelm Scheele

Slika 2.Joseph Priestley 

Slika 3. Antoine Lavoisier

Kiseonik (O) je nemetal i nalazi se u VIa (16.) grupi i 2. periodi u Periodnom sistemu elemenata. Podsetimo se određivanja broja elementarnih čestica u atomu kiseonika:

A=16 (maseni broj)

Z=8 (redni ili atomski broj)

N(p⁺) = N(e^-) = Z = 8

N(n⁰) = A – N(p⁺) = 16-8 = 8

Slika 4. Atom kiseonika (šematski prikaz)

  

Stabilni izotopi kiseonika su ¹⁶O, ¹⁷O i ¹⁸O. U elementarnom stanju kiseonik može postojati kao dvoatomni moleku O₂ i troatomni molekul O₃, koji se naziva ozon i koji predstavlja alotropsku modifikaciju kiseonika. Ozon je svetloplavičast gas, koji u razblaženju 1: 50 000 000 ima veoma prijatan miris. U prirodi nastaje pri električnom pražnjenju (vazduh nakon oluje sa grmljavinom ima karakterističan miris ozona), a značaj ovog troatomnog molekula je u tome što nas štiti od štetnog ultravioletnog ili ultraljubičastog zračenja. U višim slojevima atmosfere (25-50 km iznad Zemljine površine) pod uticajem zračenja sa Sunca na dvoatomni molekul kiseonika, nastaju molekuli ozona. O oštećenju ozonskog omotača će te učiti na časovima biologije.

3O₂ ↔ 2O₃

Slika 5. Antropogeni faktori koji zagađuju životnu sredinu

Slika 6. Snimak ozonske rupe iznad Antarktika

U prirodi, kiseonik se pojavljuje u obliku dvoatomnog molekula O₂, u kome postoji dvostruka, nepolarna kovalentna veza. Obrazovanjem dva zajednička elektronska para, odnosno formiranjem dvostuke veze, kiseonik postiže stabilnost njemu najbližeg plemenitog gasa, a to je neon.

Nalaženje u prirodi i dobijanje kiseonika

Kiseonik je najrasprostranjeniji hemijski element u Zemljinoj kori. Skoro 50% mase Zemljine kore je sačinjeno od kiseonika. Takođe, ovaj nemetal se nalazi i u vazduhu (21 zapreminski procenat), a bez njegovog prisustva život na Zemlji bi svakako bio nemoguć. U prirodi, kiseonik nastaje prirodnim procesom fotosinteze.

U hemijskim laboratorijama, kiseonik se može dobiti na više načina. Jedan od najčešćih postupaka jeste termičko razlaganje određenih kiseoničnih jedinjenja. Na primer:

_a)         razlaganje kalijum - permanganata: 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂ 

          _{*ovu reakciju smo koristili za dobijanje kiseonika na času hemije}

_b)        razlaganje kalijum-hlorata: 2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

c)      razlaganje živa (II) - oksida: 2HgO → 2Hg + O₂

Kiseonik se može dobiti i elektrolizom vode, ali i frakcionom destilacijom tečnog vazduha.

2H₂O → 2H₂ + O₂

Fizičke osobine (svojstva) kiseonika

Slika 7. Kiseonik

Pri normalnim uslovima, kiseonik je gas, bez boje, mirisa i ukusa, koji podržava gorenje (setite se ogleda koji smo izvodili da užarenim drvcetom). Slabo je rastvaran u vodi, što je direktna posledica postojanja nepolarne kovalentne veze u molekulu O₂. Teži je od vazduha.

Hemijske osobine (svojstva) kiseonika

Kiseonik se jedini gotovo sa svim hemijskim elementima gradeći okside, a hemijski proces nastajanja okisida se naziva oksidacija. Samo halogeni elementi i plemeniti metali ne reaguju direktno sa kiseonikom.

Prema hemijskim svojstvima razlikuju se oksidi metala i kiseonika – oksidi metala i oksidi koji nastaju reakcijom nemetala sa kiseonikom – oksidi nemetala. O ovim jedinjenjima će biti govora u narednim lekcijama. Primeri nekih reakcija okidacije su:

4Na + O₂ → 2Na₂O natrijum – oksid

2Ca + O₂ → 2CaO kalcijum – oksid

C + O₂ → CO₂ ugljenik (IV) –oksid, ugljendioksid

Primena kiseonika

Pored toga što živa bića koriste kiseonik za disanje, primena kiseonika je raznovrsna. Kiseonik se u industriji troši za autogeno zavarivanje, sečenje i obradu metala. Vazduh koji je obogaćen kiseonikom koriste ronioci i astronauti u izvršavanju svojih zadataka. Ovaj gas se koristi i u bolnicama kako bi se bolesnicima olakšalo disanje.

Slika 8. Boca sa kiseonikom

Slika 9. Fotosinteza