Oxygen (O2) – Khái niệm, nguồn gốc, tính chất, ứng dụng

Chu Văn An

Oxy (O2) là nguyên tố thứ 8 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. O2 là nguyên tố có nhiều nhất trên thế giới, chiếm 89% khối lượng nước, 45% vỏ Trái đất và 20,9% khí quyển. Oxy được tìm thấy chủ yếu trong các khoáng chất tự nhiên. Yếu tố này có vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống cũng như sản xuất. Hãy cùng LabTrường Lê Hồng Phong tìm hiểu thêm thông tin về O2 qua bài viết sau.

1. Tổng quan về oxy

Oxy (O2) là nguyên tố thứ 8 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học.

Hình 1: Oxy được ký hiệu là O2, đứng thứ 8 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học

1.1. Oxy là gì?

Oxy có ký hiệu là O2, đứng thứ 8 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Nguyên tố này nằm trong nhóm chalcogen và là nguyên tố đa dạng thứ ba, sau hydro và heli.

Oxy chiếm tỷ lệ lớn nhất trong khí quyển, khoảng 20,9% và chiếm khoảng 45% khối lượng vỏ Trái đất cũng như gần như toàn bộ nước trên hành tinh (89%).

Ký hiệu của Oxi là gì? O2 là công thức hóa học của Oxi

1.2. Oxy tồn tại ở đâu?

Oxy ở đâu? Trong tự nhiên, oxy thường được tìm thấy trong các khoáng chất như cacbonat, sunfat, phốt phát và oxit. Nó tồn tại ở dạng phân tử O2 hay còn gọi là khí oxy. Cấu trúc Lewis của phân tử này thể hiện hai liên kết đôi giữa các nguyên tử oxy, tạo cho nó khả năng phản ứng mạnh và độ âm điện cao.

1.3. Đồng vị của oxy

Có hai hình dạng phổ biến của nguyên tử oxy: dioxygen (O2) và trioxygen (O3), còn được gọi là ozone. Ở tầng cao trong khí quyển, khi O2 tương tác với tia cực tím từ mặt trời, nó sẽ phân hủy thành oxy nguyên tử. Khí oxy này sau đó sẽ kết hợp với các phân tử O2 để tạo ra ozon.

2. Tính chất lý hóa nổi bật của oxy

Oxy sở hữu các tính chất vật lý và hóa học đặc trưng của hợp chất này. Các tính chất của oxy có những đặc điểm nổi bật như:

Hình 2: Tính chất lý hóa nổi bật của oxy

2.1. Tính chất vật lý của oxy

Oxi có những tính chất gì? Oxi thường tồn tại ở dạng khí, không màu, không mùi, không vị. Nó là nguyên tố có vai trò quan trọng trong đời sống của sinh vật. Tuy nhiên, nó cũng có thể tồn tại ở dạng lỏng và rắn, với màu xanh nhạt khi ở dạng này.

• Oxy dễ hòa tan trong nước lạnh và oxy lỏng có đặc tính thuận từ mạnh.
• Nhiệt độ -182,96 độ C là điểm chuyển từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng
• Ở -218,4 độ C, nó sẽ đóng băng hoặc chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn.
• Khối lượng trung bình của oxy là 15,994.

2.2. Tính chất hóa học của oxy

Oxy có tính phản ứng và có khả năng tạo thành oxit khi tương tác với hầu hết các nguyên tố. Ngoại trừ helium, argon, neon và krypton.

• Khi phản ứng với phi kim:
• Oxy phản ứng với cacbon tạo thành CO2: C + O2 –> CO2
• Oxy phản ứng với lưu huỳnh tạo thành SO2: S + O2 –> SO2
• Trong phản ứng với kim loại: Oxi tác dụng với sắt tạo ra oxit sắt (rỉ sét). Tuy nhiên, tùy theo mức độ giàu oxy có thể tạo ra các oxit như Fe2O3, FeO, Fe3O4.
• Trong phản ứng cháy: Oxy tham gia phản ứng cháy của hầu hết các chất như CO, CH4, C2H5OH…
• CH4 + 2O2 –> CO2 + 2H2O

3. Phương pháp điều chế oxy

Để điều chế oxy, có hai phương pháp thường được sử dụng:

3.1. Trong phòng thí nghiệm

Oxy thường được tạo ra thông qua quá trình phân hủy các muối giàu oxy như clorat, thuốc tím và nitrat. MnO2 thường được sử dụng làm chất xúc tác để tăng tốc độ phân hủy.

3.2. Trong công nghiệp

Trong công nghiệp có hai phương pháp sản xuất chính:

• Sử dụng phương pháp chưng cất không khí hóa lỏng: Bằng cách này, nitơ sôi lên trước tiên để lại oxy nguyên chất. Sau đó, thông qua các bước lọc và làm mát, oxy được tách ra khỏi không khí hóa lỏng.
• Sử dụng quá trình hấp thụ: Không khí được hấp thụ qua sàng phân tử zeolite để loại bỏ nitơ, từ đó thu được oxy tinh khiết.

4. Vai trò và ứng dụng của Oxy

Oxy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống cũng như công nghiệp sản xuất. Những ứng dụng nổi bật của Oxy bao gồm:

Hình 3: Vai trò và ứng dụng của Oxy

• Sinh học: Oxy là thành phần quan trọng trong cơ thể con người và động vật, tham gia vào các quá trình sinh lý, sinh hóa.
• Trong quá trình hô hấp: Oxy được hấp thụ qua phổi và tương tác với huyết sắc tố để cung cấp cho cơ thể. O2 còn tham gia vào quá trình tạo năng lượng trong tế bào. (C6H12O6+ 6O2 → 6CO2 + 6 H2O + 2880 kJ/mol)
• Chức năng miễn dịch: Hydrogen peroxide và ROS tự nhiên (Reactive Oxygen Species) có khả năng tiêu diệt vi khuẩn và mầm bệnh, đóng vai trò trong hệ thống miễn dịch.
• Quang hợp: Trong quá trình quang hợp của sinh vật quang dưỡng, oxy được tạo ra như một sản phẩm phụ, giúp tạo ra năng lượng và oxy cho môi trường. ( 6CO2 + 6H2O + photon → C6H12O6 + 6O2)
• Liệu pháp oxy: Oxy được sử dụng trong điều trị các tình trạng làm giảm khả năng hấp thụ oxy, chẳng hạn như khí thũng và viêm phổi.
• Trong công nghiệp: Oxy được sử dụng để sản xuất kim loại, khử trùng, tẩy trắng và sản xuất hóa chất.

LabTrường Chu Văn An vừa chia sẻ những thông tin liên quan đến Oxy đến các bạn qua nội dung bài viết. Hy vọng bài viết của chúng tôi đã mang đến những thông tin hữu ích về nguyên tố Oxy cho các bạn.