Oxi là gì? Tính chất đặc trưng, điều chế và ứng dụng

Chu Văn An

Như chúng ta đã biết, oxy rất cần thiết cho sự sống của con người và sinh vật. Trong bài viết dưới đây LabTrường Chu Văn An muốn chia sẻ đến bạn đọc về nguyên tử oxy, cách điều chế nó và vai trò của nó trong cuộc sống.

1. Oxy là gì?

– Trong bảng tuần hoàn, Oxy là nguyên tố phi kim thuộc nhóm VIa, có khối lượng nguyên tử 15,9994.

– Trong khí quyển chiếm 20,9% và trong vỏ trái đất tồn tại dưới dạng khoáng oxit chiếm 45%. Ngoài ra, nó còn tồn tại rất nhiều trong tự nhiên dưới dạng các khoáng chất sunfat, photphat, cacbonat,… Đây cũng là một trong những nguyên tố phổ biến thứ ba, sau hydro và heli.

Oxi là nguyên tố phi kim

– Khí O2 là liên kết đôi giữa hai nguyên tử oxy, có độ âm điện và phản ứng mạnh.

2. Tính chất của oxy

2.1. Tính chất vật lý

– Trạng thái: Oxi tồn tại chủ yếu ở dạng khí không màu, không mùi, không vị có công thức O2. Ở dạng lỏng nó có màu xanh nhạt, phát ra ánh sáng tím ở dạng plasma.

– Độ hòa tan: Dễ tan trong nước.

– Nhiệt độ nóng chảy: -218,79 độ C tương ứng với 54,36K hoặc -361,82 độ F.

– Nhiệt độ sôi: -182,95 độ C tương ứng với 90,20 K hoặc -297,31 độ F.

– Mật độ ở 0 độ C, 101,325 kPa là 1,429 g/cm3.

– Khí oxy sẽ hóa lỏng ở -183 độ C tạo thành màu xanh nhạt.

2.2. Tính chất hóa học

Một số đặc tính nổi bật của khí Oxy bao gồm:

– Tác dụng với phi kim loại (S, C, P,…):

S+02 –> SO2

P + O2 –> P2O5

– Phản ứng với hầu hết kim loại. Đối với những kim loại có nhiều số oxi hóa, tùy theo điều kiện phản ứng có giàu oxy hay không mà sẽ tạo ra các oxit khác nhau, như:

2Fe + 02 –> 2FeO

4Fe + 302 –> 2Fe2O3

3Fe + 202 –> Fe3O4

– Phản ứng cháy: Tham gia phản ứng cháy với hầu hết các chất như CH4, CO, C2H5OH…

C6H12O6 + 2O2 –> CO2 + 2H2O

3. Phương pháp điều chế O2

3.1. Trong phòng thí nghiệm

Để tạo ra khí O2, người ta có thể tiến hành phản ứng nhiệt phân các hợp chất chứa nhiều oxy ở nhiệt độ cao. Chẳng hạn như:

2KMnO4 (t°) → K2MnO4 + MnO2 + O2

2KClO3 (t°) → 2KCl + 3O2

3.2. Trong công nghiệp

Nguyên liệu chính để sản xuất oxy là không khí và nước. Thông thường, oxy dùng trong công nghiệp được hóa lỏng ở áp suất cao và chứa trong các thùng thép.

Khí oxy được chứa trong thùng thép

– Sản xuất khí O2 từ không khí: Hóa lỏng không khí ở nhiệt độ thấp trong điều kiện áp suất cao. Ở những nhiệt độ khác nhau chúng ta sẽ thu được những loại khí khác nhau. Đầu tiên chúng ta thu khí N2 ở -196 độ C và sau đó chúng ta thu khí O2 ở -183 độ C.

– Sản xuất oxy từ nước: Điện phân nước trong bể điện phân. Cuối cùng, chúng ta sẽ thu được hai loại khí riêng biệt là O2 và H2.

H2O → O2 + H2

4. Vai trò của oxy trong cuộc sống

4.1. Đối với con người

– Khí O2 rất cần thiết cho đời sống con người và động vật. Cơ thể sẽ hấp thụ khí O2 và chuyển hóa thành khí CO2. Còn đối với thực vật, chúng sẽ sử dụng CO2 và chuyển hóa thành O2 rồi thải vào khí quyển.

– Tất cả các tế bào trong cơ thể đều cần oxy để hô hấp hiếu khí.

Bình oxy cho thợ lặn

– Càng lên cao, không khí càng loãng và nồng độ oxy càng giảm. Để chống lại áp suất O2 ở độ cao lớn, những người leo núi ở độ cao lớn thường sử dụng bình oxy nén.

– Trong quá trình phẫu thuật hoặc đối với những bệnh nhân có chức năng hô hấp khó khăn cần phải thở oxy để đảm bảo duy trì hoạt động của cơ thể.

– Mặc dù oxy có vai trò quan trọng đối với con người nhưng hấp thụ quá nhiều oxy cũng không tốt. Nếu tiếp xúc với khí O2 trong thời gian dài có thể gây tổn thương phổi. Có quá nhiều oxy cũng không tốt. Nếu một người tiếp xúc với lượng lớn oxy trong thời gian dài, nó có thể gây tổn thương phổi.

4.2. Trong công nghiệp

Oxy cần thiết cho nhiều hoạt động sản xuất công nghiệp, cụ thể:

– Luyện thép: Cần O2 cho phản ứng chuyển C thành khí CO. Khí CO sinh ra giúp khử oxit sắt thành hợp chất sắt tinh khiết hơn.

– Hàn kim loại: Được sử dụng trong đèn khò oxy-axetylen.

Đèn pin oxy-axetylen

– Dùng làm chất oxy hóa cho nhiên liệu tên lửa: Nó kết hợp với hydro lỏng tạo ra lực đẩy cực lớn giúp tên lửa phóng lên bầu trời.

– Đối với bộ đồ du hành vũ trụ, oxy gần như tinh khiết sẽ được sử dụng để đảm bảo quá trình hô hấp diễn ra suôn sẻ.

– Oxy hóa lỏng kết hợp với than bột có thể tạo ra chất nổ.

– Thông thường oxy sẽ được sử dụng để phân hủy các hợp chất HC, nhưng nó cũng được sử dụng để tổng hợp ethylene oxit, metanol và amoniac…

– Nhà máy xử lý nước thải và lọc nước: Khí O2 hòa tan trong nước giúp tăng sản sinh vi khuẩn chuyển hóa tạp chất trong nước. Loại bỏ chất rắn lơ lửng.

– Ngoài ra, nó còn là nguyên liệu cho các quá trình sản xuất năng lượng như máy phát điện.

Những thông tin về khí O2 cũng như vai trò của nó đã được LabTrường Lê Hồng Phong chia sẻ trong bài viết trên. Nếu có thắc mắc gì hãy để lại thông tin của bạn bên dưới bài viết để đội ngũ chuyên gia của chúng tôi giải đáp.