Disambiguazione – Se stai cercando altri significati del termine, vedi ossigeno (disambigua). Ossigeno   8 O                                                                                                                                                                                                                                                                                   azoto ← ossigeno → fluoro Aspetto Ossigeno liquido con bolle di ossigeno gassoso Linea spettrale Generalità Nome, simbolo, numero atomico ossigeno, O, 8 Serie non metalli Gruppo, periodo, blocco 16 (VIA), 2, p Densità, durezza 1,429 kg/m³ a 273K, Configurazione elettronica Proprietà atomiche Peso atomico 15,9994 amu Raggio atomico (calc.) 60 pm Raggio covalente 73 pm Raggio di van der Waals 152 pm Configurazione elettronica [He]2s22p4 e− per livello energetico 2, 6 Stati di ossidazione −2, −1 (neutro) e −½ (superossido) Struttura cristallina cubica Proprietà fisiche Stato della materia gassoso (paramagnetico) Punto di fusione 50,35 K (−222,8 °C) Punto di ebollizione 90,18 K (−182,97 °C) Punto critico −118,57 °C a 5,04295 MPa[1] Punto triplo −218,787 °C a 151,99 Pa[1] Volume molare 17,36 · 10−3  m³/mol Entalpia di vaporizzazione 3,4099 kJ/mol Calore di fusione 0,22259 kJ/mol Velocità del suono 317,5 m/s 293 K Altre proprietà Numero CAS 7782-44-7 Elettronegatività 3,44 (scala di Pauling) Calore specifico 920 J/(kg K) Conducibilità termica 0,02674 W/(m K) Energia di prima ionizzazione 1313,9 kJ/mol Energia di seconda ionizzazione 3 388,3 kJ/mol Energia di terza ionizzazione 5 300,5 kJ/mol Energia di quarta ionizzazione 6 222,7 kJ/mol Energia di quinta ionizzazione 7 469,2 kJ/mol Isotopi più stabili iso NA TD DM DE DP 16O 99,762% È stabile con 8 neutroni 17O 0,038% È stabile con 9 neutroni 18O 0,2% È stabile con 10 neutroni iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento L'ossigeno è l'elemento chimico della tavola periodica degli elementi, che ha come simbolo O e come numero atomico 8. Il nome viene dal greco: οξύς (oxys) (acido, letteralmente: appuntito) e la radice γεν che significa "generare".[2] L'elemento è comune e si trova non solo sulla Terra ma in tutto l'universo. L'ossigeno libero, come lo si trova sulla Terra, è termodinamicamente instabile, ma esiste grazie all'azione della fotosintesi delle piante. L'ossigeno è l'elemento chimico più comune della crosta terrestre rappresentandone circa il 47% della massa, mentre nell'atmosfera è in percentuale del 21%. Indice 1 Cenni storici 2 Caratteristiche 3 Disponibilità 4 Produzione 4.1 Preparazione in laboratorio 4.2 Preparazione industriale 5 Composti 6 Isotopi 7 Applicazioni 8 Biologia 9 Precauzioni 9.1 Pericolo di esplosione o combustione 9.1.1 Ossigenocompatibilità 9.2 Tossicità ossigeno 9.2.1 Tossicità composti 10 Note 11 Bibliografia 12 Voci correlate 13 Altri progetti 14 Collegamenti esterni modifica Cenni storici L'ossigeno venne scoperto dal farmacista svedese Karl Wilhelm Scheele nel 1771, ma la sua scoperta non venne immediatamente riconosciuta, e quella indipendente fatta nel 1774 da Joseph Priestley ricevette maggiore riconoscimento pubblico. Nello stesso anno Antoine Laurent Lavoisier diede il nome all'elemento, ma solo nel 1777 Scheele lo riconobbe come un componente dell'aria. Nel 1781 Antoine Lavoisier ne accertò la funzione indispensabile per i fenomeni di respirazione e di combustione. modifica Caratteristiche A temperatura e pressione standard, l'ossigeno si trova in forma di gas costituito da due atomi O2 (numero CAS: 7782-44-7). Questa molecola è un importante componente dell'aria prodotta dalle piante durante la fotosintesi, ed è necessaria per la respirazione degli esseri viventi. L'ossigeno liquido e solido hanno colore azzurro e sono entrambi altamente paramagnetici. La teoria degli orbitali molecolari ha spiegato il fenomeno del paramagnetismo e ha confermato che il legame è da considerarsi doppio: i due elettroni meno legati in O2 occupano orbitali degeneri di simmetria π ed hanno spin paralleli. Ciò porta ad uno stato fondamentale di tripletto che ha come conseguenza una straordinaria inerzia cinetica nelle reazioni di ossidazione di molecole organiche diamagnetiche perché tali reazioni avvengono senza la conservazione del numero quantico totale di spin (le reazioni avvengono solo se si ha conservazione del numero quantico di spin). modifica Disponibilità L'ossigeno è l'elemento più abbondante della crosta terrestre,[3] si stima che ammonti al 46,7%. L'ossigeno forma l'87% degli oceani (in quanto componente dell'acqua, H2O) e il 20% dell'atmosfera terrestre (come O2 o O3, ozono). I composti di ossigeno, in particolare ossidi metallici, silicati (SiO44-) e carbonati (CO32-), si trovano comunemente nelle rocce e nel terreno. L'acqua ghiacciata è un solido comune sui pianeti e le comete. Le calotte polari di Marte sono composte da anidride carbonica congelata. I composti di ossigeno si trovano in tutto l'universo e lo spettro dell'ossigeno è spesso rintracciabile nelle stelle. Di solito, l'ossigeno è ben scarso nei pianeti gassosi. modifica Produzione modifica Preparazione in laboratorio La preparazione dell'ossigeno in laboratorio avviene attraverso reazioni endotermiche che coinvolgono composti ossigenati, ad esempio:[4] 2KClO3 → 2KCl + 3O2 tale reazione ha carattere esplosivo, per cui viene condotta a bassa temperatura su catalizzatore a base di biossido di manganese (MnO2).[4] modifica Preparazione industriale A livello industriale, l'ossigeno si ottiene attraverso la distillazione frazionata dell'aria liquida (che è costituita principalmente da azoto e ossigeno). Tale operazione unitaria viene svolta intorno a 77,35 K (pari a -195,8 °C), in quanto a tale temperatura l'ossigeno è liquido mentre l'azoto è gassoso, per cui è possibile separarli.[5] Essendo un farmaco a tutti gli effetti (D.L.vo 219/06), l'Ossigeno utilizzato in ambito ospedaliero, dopo essere stato prodotto per distillazione frazionata, viene trattato ulteriormente ed analizzato. Una volta verificate le caratteristiche riportate nella Farmacopea Ufficiale, viene "etichettato" con un numero di lotto, come avviene per i farmaci, e consegnato alle strutture sanitarie attraverso un'operazione di "rilascio del lotto", sotto la completa responsabilità del Farmacista dell'azienda che ha prodotto l'Ossigeno. modifica Composti A causa della sua elettronegatività, l'ossigeno forma legami chimici con quasi tutti gli altri elementi (e questa è l'origine della definizione di ossidazione). Gli unici elementi che sfuggono l'ossidazione sono i gas nobili (tra cui elio, neon e argon).[3] Gli ossidi, come la ruggine, si formano quando l'ossigeno reagisce con altri elementi. L'ossigeno si lega in modi diversi a seconda dell'elemento e delle condizioni: crea infatti ossidi, perossidi, superossidi o idrossidi. L'ossido più comune è il "monossido d'idrogeno", che altro non è che l'acqua (H2O). Altri esempi includono i composti di carbonio e ossigeno quali: il biossido di carbonio (CO2), gli alcoli (R-OH), le aldeidi (R-CHO), e gli acidi carbossilici (R-COOH). Radicali ossigenati - quali i clorati (ClO3-), i perclorati (ClO4-), i cromati (CrO42-), i dicromati (Cr2O72-), i permanganati (MnO4-), e i nitrati (NO3-) - sono forti agenti ossidanti. Molti metalli come il ferro si legano ad atomi di ossigeno, generando vari composti come l'ossido di ferro(3+) (Fe2O3), comunemente chiamato ruggine. Oltre alla molecola O2, l'ossigeno si può trovare in natura sotto forma di ozono (O3): esso viene formato da scariche elettrostatiche in presenza di ossigeno molecolare.[6] Un dimero della molecola di ossigeno (O2)2 si trova come componente minore nell'ossigeno liquido. modifica Isotopi L'ossigeno ha tre isotopi stabili, con numero di massa 16, 17 e 18, e dieci isotopi radioattivi. Tutti i radioisotopi hanno tempi di decadimento inferiori a tre minuti. La massa atomica dell'ossigeno è però inferiore a 16, nonostante questo isotopo sia presente per circa il 99%: questa è una conseguenza del fatto che come riferimento per il calcolo delle masse è stato scelto il carbonio-12 e che per motivi relativistici si ha un difetto di massa nella sintesi degli elementi più pesanti. La formazione del nucleo avviene infatti con una diminuzione di massa e una liberazione di energia, causata dalla fusione nucleare. modifica Applicazioni L'ossigeno trova un impiego considerevole come ossidante e comburente;[3] solo il fluoro possiede un'elettronegatività superiore.[2] L'ossigeno liquido è utilizzato come ossidante nella propulsione dei razzi. L'ossigeno è essenziale per la respirazione, e quindi viene utilizzato in medicina, e come riserva d'aria negli aeroplani o per le ascensioni alpinistiche ad alta quota. L'ossigeno è usato nella saldatura, e nella produzione di acciaio e metanolo. Per la sua proprietà di mantenersi allo stato liquido se mantenuto ad una pressione blanda (4 bar), può venire stoccato in grandi quantità in tank opportunamente predisposti; attraverso un corpo vaporizzante (o riscaldatore), viene poi gassificato per essere immesso in linee di distribuzione in forma gassosa. L'ossigeno è un blando euforizzante. Nel XIX secolo, veniva usata una miscela di ossigeno e protossido d'azoto (il cosiddetto "gas esilarante") per ottenere una specie di effetto analgesico. Altra utilizzi dell'Ossigeno sono in miscele chiamate "stimolanti respiratori"; tali miscele sono composte principalmente dal 95% di Ossigeno in fase gassosa ed il resto Anidride Carbonica, e vengono utilizzate in ambito ospedaliero. modifica Biologia Per approfondire, vedi la voce Aerobiosi. La trasportabilità dell'ossigeno nel sangue aumenta con la pressione: questo rende possibile usare in medicina camere iperbariche per la cura di una serie di patologie (oltre a quelle da decompressione tipiche dei palombari e dei sommozzatori). Per pazienti con difficoltà respiratorie si usano maschere speciali ad ossigeno che ne aumentano la concentrazione nell'aria inspirata. modifica Precauzioni Simboli di rischio chimico frasi R: R 8 frasi S: S 2-17 Le sostanze chimiche vanno manipolate con cautela Avvertenze modifica Pericolo di esplosione o combustione Una forte pressione parziale di ossigeno può provocare combustioni spontanee, può accelerare le combustioni già in atto e produrre esplosioni se sono presenti buoni combustibili. Questo è vero anche per composti molto ricchi di ossigeno come clorati, perclorati dicromati, ecc. L'Ossigeno puro infatti è un potentissimo comburente (un "acceleratore di combustione"); ciò fa si che, in presenza di atmosfere pesantemente sovraossigenate (oltre al 25%), basta un innesco anche blando (una scarica elettrostatica, magari causata dallo sfregamento di un maglione sintetico), per scatenare un incendio molto difficile da domare. modifica Ossigenocompatibilità Etichettatura su una bombola d'ossigeno. Quando si maneggia ossigeno puro compresso, per evitare il rischio di combustioni o esplosioni, è necessario utilizzare attrezzature cosiddette ossigeno compatibili o pulite per ossigeno[7], cioè pulite accuratamente da ogni traccia di grassi e olii e nelle quali l'ossigeno compresso non entra mai in contatto con materiali combustibili (ad es. guarnizioni o metalli non compatibili). modifica Tossicità ossigeno Per approfondire, vedi la voce Tossicità dell'ossigeno. Occorre ricordare che l'ossigeno è fra i componenti più aggressivi e tossici esistenti in natura. Tale sua caratteristica deriva dalla sua instabilità che lo porta ad essere violentemente tendente a legarsi a quasi tutti i composti. La compatibilità con la vita in sua presenza è legata alla possibilità di adoperarlo come prezioso e potente reagente (è letteralmente un "pozzo di elettroni") senza esserne danneggiati. Il meccanismo dei viventi aerobi è quello di avere strutture metaboliche che ne neutralizzino gli effetti dannosi. Gli effetti dannosi sono chiaramente evidenti invece nei viventi anaerobi, che non hanno strutture di protezione fisiologiche, e che sono distrutti dall'ossigeno, o possono sopravvivere solo se dotati di barriere fisiche che ne impediscano il contatto. Un'esposizione prolungata all'ossigeno puro ad alte pressioni parziali è tossica, dato che supera i livelli di neutralizzazione, e può provocare, a seconda della pressione e del tempo di esposizione, conseguenze a livello polmonare e neurologico. Gli effetti polmonari includono perdita di capacità e danni ai tessuti. Gli effetti neurologici possono comprendere convulsioni, cecità e coma. modifica Tossicità composti Composti di ossigeno come l'ozono, i perossidi e i superossidi sono altamente tossici. modifica Note ^ a b Scheda ossigeno della Sapio ^ a b Rolla, op. cit., p. 283 ^ a b c Rolla, op. cit., p. 284 ^ a b Rolla, op. cit., p. 285 ^ Rolla, op. cit., p. 286 ^ Rolla, op. cit., p. 287 ^ (EN) U.S. Navy Diving Manual, United States. Naval Sea Systems Command. Pubblicata da Naval Sea Systems Command, 2008, 6a edizione. ISBN 1-57980-454-3 modifica Bibliografia Francesco Borgese, Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico, Roma, CISU, 1993. ISBN 88-7975-077-1 R. Barbucci, A. Sabatini, P. Dapporto, Tavola periodica e proprietà degli elementi, Firenze, Edizioni V. Morelli, 1998. ISBN 88-1020-000-0 Luigi Rolla, Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori, 29a ed., Dante Alighieri, 1987. modifica Voci correlate Ciclo dell'ossigeno Ossigeno liquido Ossigeno solido modifica Altri progetti Commons Wikizionario Wikimedia Commons contiene file multimediali su Ossigeno Wikizionario contiene la voce di dizionario «ossigeno» modifica Collegamenti esterni Preparazione dell'ossigeno v · d · m Tavola periodica degli elementi H                                                             He Li Be   B C N O F Ne Na Mg   Al Si P S Cl Ar K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo Uue Ubn Unbibidi Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto Ute Uqn Superattinidi Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Portale Chimica: Il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia