Table of Contents
Oxy là gì? Chắc hẳn không ai trong chúng ta còn xa lạ với yếu tố này. Đặc biệt, nó có vai trò vô cùng quan trọng, giúp con người thở và duy trì sự sống. Trong bài viết này, Đông Á sẽ cùng bạn đọc tìm hiểu những thông tin quan trọng về oxy, các tính chất vật lý, hóa học và ứng dụng của nó trong công nghiệp và đời sống hiện nay.
Tính chất vật lý, hóa học và ứng dụng quan trọng trong đời sống
1. Oxy là gì?
Oxy là nguyên tố hóa học thứ 8 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, ký hiệu là O2. Nguyên tố này nằm trong nhóm chalcogen trên bảng tuần hoàn và là nguyên tố đa dạng thứ ba sau hydro và heli.
Đây được coi là nguyên tố phong phú nhất trên Trái đất, vì nó chiếm tới 20,9% bầu khí quyển, 45% vỏ Trái đất và cũng chiếm gần như toàn bộ khối lượng nước trên Trái đất (89%).
Oxy được tìm thấy chủ yếu trong các khoáng chất tự nhiên bao gồm cacbonat, sunfat, phốt phát và oxit. Ngoài ra, oxy trong tự nhiên sẽ tồn tại dưới dạng phân tử O2, gọi là khí oxy. Cấu trúc Lewis của chúng được thể hiện bằng hai liên kết đôi giữa hai nguyên tử oxy. Chúng có tính phản ứng cao và có độ âm điện do các cặp electron đơn độc có trên cả hai nguyên tử oxy.
Nguyên tố hóa học đứng thứ 8 trong bảng tuần hoàn
2. Đồng vị của oxy
Dạng đẳng hướng phổ biến nhất của oxy nguyên tố là dioxygen (O2), tiếp theo là Trioxygen (O3) thường được gọi là ozone. Ở tầng trên của bầu khí quyển, khi O2 kết hợp với oxy nguyên tử được tạo ra bằng cách tách O2 khỏi bức xạ cực tím UV, ozone được tạo ra.
3. Tính chất lý hóa nổi bật của Oxy
Giống như các nguyên tố khác, oxy cũng sở hữu những tính chất vật lý và hóa học vượt trội.
3.1.Tính chất vật lý
Oxy thường tồn tại ở dạng khí, không màu, không mùi, không vị và rất cần thiết cho cơ thể sống. Tuy nhiên, chúng cũng có khả năng tồn tại ở cả dạng lỏng và rắn. Khi ở dạng lỏng và rắn, chúng có màu xanh nhạt.
Oxy có thể hòa tan dễ dàng trong nước lạnh và oxy lỏng có đặc tính thuận từ mạnh.
Ngoài ra, chúng có thể chuyển từ thể khí sang thể lỏng ở nhiệt độ 182,96 độ C rồi đông đặc hoặc đông đặc ở nhiệt độ -218,4 độ C.
Ngoài ra, oxy có khối lượng trung bình là 15.994.
3.2.Tính chất hóa học
Oxy có tính phản ứng và có thể tạo thành oxit với tất cả các nguyên tố khác ngoại trừ argon, heli, neon và krypton.
Oxy phản ứng với C tạo thành CO2: C + O2 –> CO2
Oxy phản ứng với S tạo thành SO2: S + O2 –> SO2
Oxy phản ứng với sắt tạo ra oxit sắt (tạo thành rỉ sét). Tuy nhiên, tùy theo điều kiện giàu oxy sẽ tạo ra Fe2O3, FeO, Fe3O4…
Chúng tham gia phản ứng cháy của hầu hết các chất như CO, CH4, C2H5OH…
CH4 + 2O2 –> CO2 + 2H2O
4. Phương pháp điều chế oxy
Để điều chế oxy người ta thường áp dụng 2 phương pháp sau:
4.1. Trong phòng thí nghiệm
Khi bị phân hủy, các muối giàu oxy như clorat, thuốc tím và nitrat sẽ giải phóng oxy. Đồng thời xúc tác MnO2 còn được sử dụng để tăng tốc độ phân hủy
Khi phân hủy nhiệt, các muối giàu oxy như permanganat, nitrat và clorat sẽ giải phóng oxy. Chất xúc tác MnO2 thường được ưa chuộng để tăng tốc độ phân hủy natri và kali clorat.
4.2. Trong công nghiệp
Trong công nghiệp, có hai phương pháp sản xuất oxy:
Chưng cất phần không khí hóa lỏng: Nitơ chiếm 78% trong không khí, có nhiệt độ sôi thấp hơn nên sẽ sôi trước, để lại oxy nguyên chất. Nhiệt độ sôi của nitơ và oxy lần lượt là: -196 độ C, -183 độ C. Sau khi loại bỏ bụi và các hạt rắn khác, không khí được lọc được làm lạnh đến –200°C (không khí hóa lỏng). Tiếp theo, chúng được đưa xuống cuối cột phân số. Đầu tiên, khi hơi nước ngưng tụ và được loại bỏ bằng bộ lọc hấp thụ. Ở -196 độ C, nitơ hóa lỏng và tách ra khỏi không khí. Sau đó, ở nhiệt độ -183 độ C, oxy tiếp tục hóa lỏng và được chiết xuất.
Hấp thụ: Cho không khí đi qua sàng phân tử zeolite để hấp thụ nitơ và ta thu được oxy nguyên chất 90-93%.
5. Ứng dụng của Oxy trong cuộc sống là gì?
Oxy là nguyên tố quan trọng và cần thiết đối với con người, dưới đây là những ứng dụng nổi bật của nó.
Ứng dụng của Oxy trong cuộc sống
5.1. Sinh vật học
Oxy đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh lý và sinh hóa khác nhau.
Chúng là nguyên tố có nhiều nhất trong cơ thể con người, chiếm tới 65%, tiếp theo là cacbon (18,5%), hydro (9,5%), nitơ (3,2%), canxi (1,5%). ) và phốt pho (1%).
5.2.Hô hấp
Oxy đi vào cơ thể qua phổi
Đối với con người và động vật có xương sống trên cạn, O2 thường đi vào cơ thể qua phổi. Sau đó, chúng liên kết với huyết sắc tố của hồng cầu để được mang đến các bộ phận khác của cơ thể.
Sau khi O2 tách khỏi hemoglobin và đi vào các mô bằng cơ chế khuếch tán. Carbon dioxide được đưa đến phổi để thở ra.
Thông qua quá trình hô hấp tế bào, oxy đi vào tế bào sẽ được ty thể sử dụng để tạo ra ATP. Chúng tham gia và hoạt động như chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi vận chuyển điện tử trong quá trình phosphoryl oxy hóa. Phản ứng hô hấp tế bào là:
C6H12O6+ 6O2 → 6CO2 + 6 H2O + 2880 kJ/mol
Quá trình này được mô tả là hiếu khí vì nó cũng sử dụng oxy. Khi có oxy, quá trình hô hấp tế bào tạo ra ATP hiệu quả hơn khoảng 10 lần.
5.3.Chức năng miễn dịch
Hydrogen peroxide, ion superoxide và oxy nhóm đơn là một số ROS xuất hiện tự nhiên dưới dạng sản phẩm phụ của việc sử dụng oxy. Chúng được sử dụng để tiêu diệt mầm bệnh nên chúng có khả năng miễn dịch.
5.4. Quang hợp
Đối với các sinh vật quang dưỡng như tảo xanh, thực vật và vi khuẩn lam, việc sản xuất oxy thường thông qua quá trình quang hợp. 6CO2 + 6H2O + photon → C6H12O6 + 6O2
Để sản xuất glucose và O2, carbon dioxide, nước và photon là những thành phần cần thiết. Sau đó, oxy cuối cùng sẽ được giải phóng vào khí quyển.
Tham gia vào quá trình quang hợp
5.5. Liệu pháp oxy
Oxy đóng một vai trò quan trọng trong việc điều trị và kiểm soát các mô thiếu máu cục bộ.
Người ta thường sử dụng oxy để điều trị y tế và cũng để điều trị các tình trạng làm giảm khả năng hấp thụ oxy, chẳng hạn như khí thũng và viêm phổi.
Tuy nhiên, oxy có thể độc hại ở áp suất riêng phần cao (
5.6.Trong công nghiệp
Oxy chủ yếu được sử dụng để sản xuất kim loại, đặc biệt là thép và sản xuất hóa chất.
Đồng thời, chúng còn được dùng để khử trùng thiết bị y tế, khử trùng nước hoặc tẩy trắng vải dệt và bột giấy.
Trên đây là những thông tin quan trọng về oxy mà Đông Á đã tổng hợp và chia sẻ đến bạn đọc bằng cách giải đáp các câu hỏi như Oxy là gì? Tính chất lý hóa, phương pháp điều chế và ứng dụng quan trọng. Hy vọng những kiến thức hữu ích này sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về oxy.
Giáo sư Nguyễn Lân Dũng là nhà khoa học hàng đầu Việt Nam trong lĩnh vực vi sinh vật học (wiki), với hơn nửa thế kỷ cống hiến cho giáo dục và nghiên cứu. Ông là con trai Nhà giáo Nhân dân Nguyễn Lân, thuộc gia đình nổi tiếng hiếu học. Giáo sư giữ nhiều vai trò quan trọng như Chủ tịch Hội các ngành Sinh học Việt Nam, Đại biểu Quốc hội và đã được phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân năm 2010.
Open this in UX Builder to add and edit content