O Oxigênio é um gás reativo incolor e inodoro, o elemento químico de número atômico 8 e o componente do ar que sustenta a vida. É um membro do grupo calcogênio na tabela periódica, um não-metal altamente reativo e um agente oxidante que prontamente forma óxidos com a maioria dos elementos, bem como com outros compostos.
Usos comuns de Oxigênio incluem produção de aço, plásticos e têxteis, brasagem, soldagem e corte de aços e outros metais, propelente de foguetes, terapia de Oxigênio e sistemas de suporte à vida em aeronaves, submarinos, voos espaciais e mergulho.
Cem milhões de toneladas de oxigênio são extraídas do ar para uso industrial anualmente por dois métodos principais. O método mais comum é a destilação fracionada de ar liquefeito, com Nitrogênio destilando como um vapor enquanto o Oxigênio é deixado como um líquido. O outro método primário de produção de Oxigênio é passar uma corrente de ar limpo e seco através de um leito de um par de peneiras moleculares de zeólita idênticas, que absorvem o Nitrogênio e fornecem uma corrente de gás que contém 90% a 93% de Oxigênio.
Prótons e nêutrons no Oxigênio
O Oxigênio é um elemento químico com número atômico 8, o que significa que existem 8 prótons em seu núcleo. O número total de prótons no núcleo é chamado de número atômico do átomo e recebe o símbolo Z. A carga elétrica total do núcleo é, portanto, +Ze, onde e (carga elementar) é igual a 1,602 x 10-19 coulombs.
O número total de nêutrons no núcleo de um átomo é chamado de número de nêutrons do átomo e recebe o símbolo N. O número de nêutrons mais o número atômico é igual ao número de massa atômica: N+Z=A . A diferença entre o número de nêutrons e o número atômico é conhecida como excesso de nêutrons: D = N – Z = A – 2Z.
Para elementos estáveis, geralmente há uma variedade de isótopos estáveis. Isótopos são nuclídeos que possuem o mesmo número atômico e, portanto, são o mesmo elemento, mas diferem no número de nêutrons. Números de massa de isótopos típicos de Oxigênio são 16; 17; 18.
Principais isótopos de Oxigênio
O Oxigênio natural é composto de três isótopos estáveis, 16O, 17O e 18O, sendo o 16O o mais abundante (99,762% de abundância natural).
O Oxigênio-16 é composto de 8 prótons, 8 nêutrons e 8 elétrons. A maior parte do 16O é sintetizada no final do processo de fusão do hélio nas estrelas; a reação triplo-alfa cria 12C, que captura 4 He adicionais para produzir 16O. A abundância relativa e absoluta de 16O é alta porque é o principal produto da evolução estelar.
O Oxigênio-17 é composto de 8 prótons, 9 nêutrons e 8 elétrons. Ambos 17O e 18O são isótopos secundários, o que significa que sua nucleossíntese requer núcleos de sementes.
O Oxigênio-18 é composto de 8 prótons, 10 nêutrons e 8 elétrons.
O Oxigênio-15, que é um isótopo instável do oxigênio, é composto de 8 prótons, 7 nêutrons e 8 elétrons. É freqüentemente usado em tomografia por emissão de pósitrons ou imagens PET. O oxigênio-15 é sintetizado através do bombardeamento de nitrogênio-14 com deutério usando um ciclotron.
Isótopos Estáveis
| Isótopo | Abundância | número de nêutrons |
| 16O | 99,76% | 8 |
| 17O | 0,04% | 9 |
| 18O | 0,20% | 10 |
Isótopos Instáveis Típicos
| Isótopo | Meia-vida | Modo Decaimento | produtos |
| 13O | 8,58 (5) ms | decaimento beta positivo | 13N |
| 15O | 122,24 (16) s | decaimento beta positivo | 15N |
Elétrons e configuração eletrônica
O número de elétrons em um átomo eletricamente neutro é o mesmo que o número de prótons no núcleo. Portanto, o número de elétrons no átomo neutro de Oxigênio é 8. Cada elétron é influenciado pelos campos elétricos produzidos pela carga nuclear positiva e os outros (Z – 1) elétrons negativos no átomo.
Como o número de elétrons e seu arranjo são responsáveis pelo comportamento químico dos átomos, o número atômico identifica os vários elementos químicos. A configuração desses elétrons segue os princípios da mecânica quântica. O número de elétrons nas camadas de elétrons de cada elemento, particularmente na camada de valência mais externa, é o fator primário na determinação de seu comportamento de ligação química. Na tabela periódica, os elementos são listados em ordem crescente de número atômico Z.
A configuração eletrônica do Oxigênio é [He] 2s2 2p4.
Possíveis estados de oxidação são -2.
O Oxigênio é muito reativo quimicamente para permanecer um elemento livre no ar sem ser continuamente reabastecido pela ação fotossintética dos organismos vivos. É um forte agente oxidante com alta eletronegatividade e forma O2 em temperatura e pressão padrão (STP). Os óxidos de metal normalmente contêm um ânion de oxigênio no estado de oxidação de -2. A maior parte da crosta terrestre consiste em óxidos sólidos, resultado da oxidação de elementos pelo oxigênio do ar ou da água. Mesmo materiais considerados elementos puros frequentemente desenvolvem uma camada de óxido. Por exemplo, a folha de alumínio desenvolve uma película fina de Al2O3 (chamada de camada de passivação) que protege a folha de corrosão adicional. Devido à sua eletronegatividade, o oxigênio forma ligações químicas estáveis com quase todos os elementos para dar os óxidos correspondentes.
Composto Químico Mais Comum de Oxigênio
A água é o composto químico mais comum de hidrogênio e Oxigênio. Sua fórmula química é H2O, o que significa que cada uma de suas moléculas contém um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio, ligados por ligações covalentes. Dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de Oxigênio em um ângulo de 104,45°.
Um próton é uma das partículas subatômicas que compõem a matéria. No universo, os prótons são abundantes, constituindo cerca de metade de toda a matéria visível. Tem uma carga elétrica positiva (+1e) e uma massa de repouso igual a 1,67262 × 10−27 kg (938,272 MeV/c2) — ligeiramente mais leve que a do nêutron, mas quase 1,836 vezes maior que a do elétron. O próton tem um raio quadrado médio de cerca de 0,87 × 10−15 m, ou 0,87 fm, e é um spin – ½ férmion.
Os prótons existem nos núcleos de átomos típicos, junto com suas contrapartes neutras, os nêutrons. Nêutrons e prótons, comumente chamados de núcleons, estão unidos no núcleo atômico, onde representam 99,9% da massa do átomo. A pesquisa em física de partículas de alta energia no século 20 revelou que nem o nêutron nem o próton não são o menor bloco de construção da matéria.
A tabela periódica é uma exibição tabular dos elementos químicos organizados com base em seus números atômicos, configurações eletrônicas e propriedades químicas. A configuração eletrônica é a distribuição de elétrons de um átomo ou molécula (ou outra estrutura física) em orbitais atômicos ou moleculares. O conhecimento da configuração eletrônica de diferentes átomos é útil para entender a estrutura da tabela periódica dos elementos.
Todo sólido, líquido, gás e plasma é composto de átomos neutros ou ionizados. As propriedades químicas do átomo são determinadas pelo número de prótons, na verdade, pelo número e disposição dos elétrons. A configuração desses elétrons segue os princípios da mecânica quântica. O número de elétrons nas camadas de elétrons de cada elemento, particularmente na camada de valência mais externa, é o fator primário na determinação de seu comportamento de ligação química. Na tabela periódica, os elementos são listados em ordem crescente de número atômico Z.
É o princípio de exclusão de Pauli que exige que os elétrons de um átomo ocupem diferentes níveis de energia, em vez de todos se condensarem no estado fundamental. A ordenação dos elétrons no estado fundamental de átomos multieletrônicos começa com o estado de energia mais baixo (estado fundamental) e se move progressivamente a partir daí na escala de energia até que cada um dos elétrons do átomo receba um conjunto único de números quânticos. Este fato tem implicações importantes para a construção da tabela periódica dos elementos.
As duas primeiras colunas do lado esquerdo da tabela periódica são onde os subníveis s estão sendo ocupados. Por causa disso, as duas primeiras linhas da tabela periódica são rotuladas como o bloco s. Da mesma forma, o bloco p são as seis colunas mais à direita da tabela periódica, o bloco d são as 10 colunas intermediárias da tabela periódica, enquanto o bloco f é a seção de 14 colunas que normalmente é descrita como separada do corpo principal da tabela periódica. Poderia ser parte do corpo principal, mas então a tabela periódica seria bastante longa e complicada.
Para átomos com muitos elétrons, essa notação pode se tornar extensa e, portanto, uma notação abreviada é usada. A configuração eletrônica pode ser visualizada como os elétrons do núcleo, equivalentes ao gás nobre do período anterior, e os elétrons de valência (por exemplo, [Xe] 6s2 para o bário).
Estados de Oxidação
Os estados de oxidação são tipicamente representados por números inteiros que podem ser positivos, zero ou negativos. A maioria dos elementos tem mais de um estado de oxidação possível. Por exemplo, o carbono tem nove possíveis estados inteiros de oxidação de -4 a +4.
A definição atual do IUPAC Gold Book de estado de oxidação é:
“O estado de oxidação de um átomo é a carga desse átomo após a aproximação iônica de suas ligações heteronucleares…”
e o termo número de oxidação é quase sinônimo. Um elemento que não é combinado com nenhum outro elemento diferente tem um estado de oxidação de 0. O estado de oxidação 0 ocorre para todos os elementos – é simplesmente o elemento em sua forma elementar. Um átomo de um elemento em um composto terá um estado de oxidação positivo se tiver seus elétrons removidos. Da mesma forma, a adição de elétrons resulta em um estado de oxidação negativo. Também distinguimos entre os estados de oxidação possíveis e comuns de cada elemento. Por exemplo, o silício tem nove possíveis estados inteiros de oxidação de -4 a +4, mas apenas -4, 0 e +4 são estados de oxidação comuns.
Resumo
| Elemento | Oxigênio |
| Número de prótons | 8 |
| Número de nêutrons (isótopos típicos) | 16; 17; 18 |
| Número de elétrons | 8 |
| configuração eletrônica | [Ele] 2s2 2p4 |
| Estados de oxidação | -2 |
Fonte: www.luciteria.com
Outras propriedades do Oxigênio
