OKSIGEN MOLEKULER: STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The molekul oksigen atau dioksigen , juga disebut oksigen atau gas diatomik, adalah cara dasar yang paling umum adalah elemen ini di Bumi. Rumusnya adalah O ₂ , karena itu merupakan molekul diatomik dan homonuklear, seluruhnya apolar.

Udara yang kita hirup terdiri dari sekitar 21% oksigen sebagai molekul O ₂ . Saat kita naik, konsentrasi gas oksigen menurun, dan keberadaan ozon, O3 _{, meningkat} . Tubuh kita memanfaatkan O ₂ untuk mengoksidasi jaringannya dan melakukan respirasi sel.

Tanpa oksigen yang memperkaya atmosfer kita, kehidupan akan menjadi fenomena yang tidak berkelanjutan. Sumber: Pixabay.

O ₂ juga bertanggung jawab atas keberadaan api: tanpanya hampir tidak mungkin ada api dan pembakaran. Ini karena sifat utamanya adalah menjadi agen pengoksidasi yang kuat, mendapatkan elektron atau mereduksi dirinya sendiri dalam molekul air, atau dalam anion oksida, O ^2- .

Oksigen molekuler sangat penting untuk proses aerobik yang tak terhitung jumlahnya, memiliki aplikasi dalam metalurgi, kedokteran, dan pengolahan air limbah. Gas ini secara praktis identik dengan panas, respirasi, oksidasi, dan sebaliknya, dengan suhu beku saat berada dalam keadaan cair.

Struktur molekul oksigen

Struktur molekul gas oksigen. Sumber: Benjah-bmm27 melalui Wikipedia.

Pada gambar atas kita memiliki struktur molekul gas oksigen yang diwakili dengan berbagai model. Dua yang terakhir menunjukkan karakteristik ikatan kovalen yang mengikat atom oksigen: ikatan rangkap O = O, di mana setiap atom oksigen melengkapi oktet valensinya.

Molekul O ₂ linier, homonuklir, dan simetris. Ikatan rangkapnya memiliki panjang 121 pm. Jarak pendek ini berarti bahwa beberapa energi yang cukup besar (498 kJ / mol) diperlukan untuk memutus ikatan O = O, dan oleh karena itu merupakan molekul yang relatif stabil.

Jika tidak, oksigen di atmosfer akan benar-benar terdegradasi seiring waktu, atau udara akan terbakar entah dari mana.

Properti

Penampilan fisik

Oksigen molekuler adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau, tetapi ketika mengembun dan mengkristal, warnanya menjadi kebiruan.

Masa molar

32 g / mol (nilai dibulatkan)

Titik lebur

-218 ºC

Titik didih

-183

Kelarutan

Oksigen molekuler sulit larut dalam air, tetapi cukup untuk mendukung fauna laut. Jika kelarutan Anda lebih tinggi, kecil kemungkinan Anda meninggal karena tenggelam. Di sisi lain, kelarutannya jauh lebih tinggi pada minyak dan cairan nonpolar, mampu mengoksidasi secara perlahan dan dengan demikian mempengaruhi sifat aslinya.

Status energi

Oksigen molekuler adalah zat yang tidak dapat sepenuhnya dijelaskan oleh teori ikatan valensi (VTE).

Konfigurasi elektronik oksigen adalah sebagai berikut:

2s² 2p⁴

Ia memiliki sepasang elektron tidak berpasangan (O :). Ketika dua atom oksigen bertemu, mereka terikat untuk membentuk ikatan rangkap O = O, keduanya melengkapi oktet valensi.

Oleh karena itu, molekul O ₂ harus diamagnetik, dengan semua elektronnya berpasangan. Namun, ini adalah molekul paramagnetik, dan ini dijelaskan oleh diagram orbital molekulnya:

Diagram orbital molekul untuk gas oksigen. Sumber: Anthony.Sebastian / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Dengan demikian, teori orbital molekul (TOM) paling menggambarkan O ₂ . Dua elektron yang tidak berpasangan terletak di orbital molekul π ^* berenergi lebih tinggi, dan memberikan oksigen karakter paramagnetiknya.

Faktanya, keadaan energik ini berhubungan dengan oksigen triplet, ³ O ₂ , yang paling dominan dari semuanya. Keadaan energi lain dari oksigen, kurang melimpah di Bumi, adalah singlet, ¹ O ₂ .

Transformasi

Oksigen molekuler cukup stabil selama tidak bersentuhan dengan zat apa pun yang rentan terhadap oksidasi, apalagi jika tidak ada sumber panas yang kuat di dekatnya, seperti percikan api. Ini karena O ₂ memiliki kecenderungan tinggi untuk mereduksi dirinya sendiri, mendapatkan elektron dari atom atau molekul lain.

Ketika dikurangi, ia mampu membentuk spektrum tautan dan bentuk yang luas. Jika ia membentuk ikatan kovalen, ia akan melakukannya dengan atom yang kurang elektronegatif dari dirinya, termasuk hidrogen, untuk menghasilkan air, HOH. Ia juga dapat menyatukan karbon, menghasilkan ikatan CO dan berbagai jenis molekul organik beroksigen (eter, keton, aldehida, dll.).

O ₂ juga dapat memperoleh elektron untuk diubah menjadi anion peroksida dan superoksida , masing-masing O ₂ ^2- dan O ₂ ^- . Ketika diubah menjadi peroksida di dalam tubuh, hidrogen peroksida, H ₂ O ₂ , HOOH, diperoleh, senyawa berbahaya yang diproses oleh aksi enzim tertentu (peroksidase dan katalase).

Di sisi lain, dan tidak kalah penting, O ₂ bereaksi dengan materi anorganik menjadi anion oksida, O ^2- , membuat sebuah daftar tanpa akhir dari massa mineralogi yang menebal kerak bumi dan mantel.

Aplikasi

Pengelasan dan pembakaran

Oksigen digunakan untuk membakar asetilen dan mengeluarkan api yang sangat panas yang berharga dalam pengelasan. Sumber: Sheila / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

Oksigen digunakan untuk melakukan reaksi pembakaran, di mana suatu zat dioksidasi secara eksotermis, menghasilkan api. Api ini dan suhunya berbeda-beda tergantung dari zat yang dibakar. Jadi, nyala api yang sangat panas, seperti asetilena (di atas), dapat diperoleh dengan logam dan paduan yang dilas.

Jika bukan karena oksigen, bahan bakar tidak dapat membakar dan menyediakan semua energi kalorinya, digunakan untuk meluncurkan roket, atau untuk menyalakan mobil.

Agen pengoksidasi dalam kimia hijau

Berkat gas ini, segudang oksida organik dan anorganik disintesis atau diproduksi secara industri. Reaksi ini didasarkan pada kekuatan oksidasi oksigen molekuler, yang juga merupakan salah satu reagen paling layak dalam kimia hijau untuk memperoleh produk farmasi.

Pernapasan dengan bantuan dan pengolahan air limbah

Oksigen sangat penting untuk memenuhi kebutuhan pernapasan pada pasien dengan kondisi kesehatan yang serius, pada penyelam saat turun ke kedalaman yang dangkal, dan pada pendaki gunung, yang konsentrasi oksigennya berkurang drastis di ketinggian.

Juga, oksigen "memberi makan" bakteri aerobik, yang membantu memecah residu pencemar dari limbah, atau membantu ikan bernapas, dalam kultur air untuk perlindungan atau perdagangan.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2020). Alotrop oksigen. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Hone, CA, Kappe, CO (2019). Penggunaan Molekul Oksigen untuk Oksidasi Aerobik Fase Cair dalam Aliran Kontinyu. Curr Chem (Z) 377 teratas, 2. doi.org/10.1007/s41061-018-0226-z
4. Kevin Beck. (28 Januari 2020). 10 Kegunaan Oksigen. Diperoleh dari: sciencing.com
5. Catatan tebing. (2020). Biokimia I: Kimia Oksigen Molekuler. Diperoleh dari: cliffsnotes.com
6. Perlengkapan Industri GZ. (2020). Manfaat industri gas Oksigen. Dipulihkan dari: gz-supplies.com