आणविक ऑक्सीजन: संरचना, गुण, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

आणविक ऑक्सीजन या dioxygen, यह भी द्विपरमाणुक ऑक्सीजन या गैस कहा जाता है, सबसे आम प्राथमिक तरीका पृथ्वी पर इस तत्व है। इसका सूत्र O _{2 है}, इसलिए एक डायटोमिक और होमोन्यूक्लियर अणु, पूरी तरह से एपोलर है।

हम जिस हवा में सांस लेते हैं वह O ₂ अणुओं के रूप में लगभग 21% ऑक्सीजन से बनी होती है । जैसा कि हम चढ़ते हैं, ऑक्सीजन गैस की सांद्रता कम हो जाती है, और ओजोन, ओ ₃ की उपस्थिति _{बढ़ जाती है} । हमारा शरीर अपने ऊतकों को ऑक्सीजन देने और सेलुलर श्वसन करने के लिए O ₂ का लाभ उठाता है ।

ऑक्सीजन हमारे वातावरण को समृद्ध किए बिना, जीवन एक अनिश्चित घटना होगी। स्रोत: पिक्साबे

ओ ₂ आग के अस्तित्व के लिए भी जिम्मेदार है: इसके बिना आग और दहन होना लगभग असंभव होगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि इसकी मुख्य संपत्ति एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट होने के नाते, इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करना या पानी के अणु में या ऑक्साइड आयनों में खुद को कम करना है, हे ^2- ।

आणविक ऑक्सीजन अनगिनत एरोबिक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है, जिसमें धातु विज्ञान, चिकित्सा और अपशिष्ट जल उपचार में अनुप्रयोग होते हैं। यह गैस व्यावहारिक रूप से गर्मी, श्वसन, ऑक्सीकरण और दूसरी ओर, ठंड के तापमान के साथ, जब यह अपनी तरल अवस्था में होती है, का पर्याय बन जाती है।

आणविक ऑक्सीजन की संरचना

गैसीय ऑक्सीजन की आणविक संरचना। स्रोत: बेन्जाह- bmm27 विकिपीडिया के माध्यम से

ऊपरी छवि में हमारे पास विभिन्न मॉडलों के साथ गैसीय ऑक्सीजन की आणविक संरचना है। अंतिम दो सहसंयोजक बंधन की विशेषताओं को दर्शाते हैं जो ऑक्सीजन परमाणुओं को एक साथ रखता है: एक डबल बांड ओ = ओ, जिसमें प्रत्येक ऑक्सीजन परमाणु अपनी वैलेंस ऑक्टेट को पूरा करता है।

O ₂ अणु रैखिक, होमोन्यूक्लियर और सममित है। इसके दोहरे बॉन्ड की लंबाई 121 बजे है। इस छोटी दूरी का मतलब है कि ओ = ओ बंधन को तोड़ने के लिए कुछ काफी ऊर्जा (498 kJ / mol) की आवश्यकता होती है, और इसलिए यह एक अपेक्षाकृत स्थिर अणु है।

यदि नहीं, तो वातावरण में ऑक्सीजन समय के साथ पूरी तरह से ख़राब हो जाती, या हवा कहीं से भी आग पकड़ लेती।

गुण

भौतिक उपस्थिति

आणविक ऑक्सीजन एक बेरंग, बेस्वाद और गंधहीन गैस है, लेकिन जब यह संघनित और क्रिस्टलीकृत होता है, तो यह नीले रंग के टन को प्राप्त करता है।

अणु भार

32 ग्राम / मोल (गोल मूल्य)

गलनांक

-218 ºसी

क्वथनांक

-183

घुलनशीलता

आणविक ऑक्सीजन पानी में खराब घुलनशील है, लेकिन समुद्री जीवों का समर्थन करने के लिए पर्याप्त है। यदि आपकी घुलनशीलता अधिक थी, तो आपके डूबने से मरने की संभावना कम होगी। दूसरी ओर, इसकी विलेयता गैर-तेल तेलों और तरल पदार्थों में बहुत अधिक है, जो उन्हें धीरे-धीरे ऑक्सीकरण करने में सक्षम है और इस प्रकार उनके मूल गुणों को प्रभावित करता है।

ऊर्जा बताती है

आणविक ऑक्सीजन एक ऐसा पदार्थ है जिसे वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत (VTE) द्वारा पूरी तरह से वर्णित नहीं किया जा सकता है।

ऑक्सीजन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास इस प्रकार है:

2s 2 2p²

इसमें एक जोड़ी अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन (O:) है। जब दो ऑक्सीजन परमाणु मिलते हैं, तो वे ओ = ओ डबल बॉन्ड बनाते हैं, दोनों वैलेंस ऑक्टेट को पूरा करते हैं।

इसलिए, ओ ₂ अणु को सभी चुंबकीय इलेक्ट्रॉनों के साथ, चुंबकीय होना चाहिए। हालांकि, यह एक अर्ध-चुंबकीय अणु है, और इसके आणविक कक्षा के आरेख द्वारा समझाया गया है:

ऑक्सीजन गैस के लिए आणविक कक्षीय आरेख। स्रोत: एंथोनी.सैबस्टियन / सीसी बाय-एसए (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

इस प्रकार, आणविक कक्षीय सिद्धांत (टीओएम) ओ _{2 का} सबसे अच्छा वर्णन करता है । दो अप्रभावित इलेक्ट्रॉन उच्च-ऊर्जा or ^* आणविक कक्षा में स्थित हैं, और ऑक्सीजन को अपने अर्ध-चुंबकीय चरित्र देते हैं।

वास्तव में, यह ऊर्जावान राज्य ट्रिपल ऑक्सीजन, ³ ओ ₂, सभी के सबसे प्रमुख से मेल खाती है । ऑक्सीजन की दूसरी ऊर्जा स्थिति, पृथ्वी पर कम प्रचुर मात्रा में है, सिंगलेट है, ¹ O ₂ ।

रूपांतरण

आणविक ऑक्सीजन काफी स्थिर है जब तक कि यह किसी भी पदार्थ के संपर्क में नहीं है जो ऑक्सीकरण के लिए अतिसंवेदनशील है, अगर चिंगारी जैसे तीव्र गर्मी का कोई नजदीकी स्रोत नहीं है, तो बहुत कम है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ओ ₂ में खुद को कम करने, अन्य परमाणुओं या अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने की एक उच्च प्रवृत्ति है।

कम होने पर, यह लिंक और आकृतियों की एक विस्तृत स्पेक्ट्रम स्थापित करने में सक्षम है। यदि यह सहसंयोजक बंधन बनाता है, तो यह हाइड्रोजन सहित स्वयं की तुलना में कम विद्युतीय से परमाणुओं के साथ ऐसा करेगा, पानी को जन्म देगा, एचओएच। आप सीओ बांड और विभिन्न प्रकार के ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक अणुओं (इथर, केटोन्स, एल्डीहाइड्स, आदि) को बनाने के लिए कार्बन का उपयोग भी कर सकते हैं।

ओ ₂ भी क्रमशः पेरोक्साइड और सुपरऑक्साइड ऑयन्स, ओ ₂ ^2- और ओ ₂ ^- में बदलने के लिए इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त कर सकता है। जब यह शरीर के भीतर पेरोक्साइड में परिवर्तित हो जाता है, तो हाइड्रोजन पेरोक्साइड, एच ₂ ओ ₂, एचओओएच, प्राप्त होता है, एक हानिकारक यौगिक जो विशिष्ट एंजाइमों (पेरोक्सिडेस और उत्प्रेरक) की कार्रवाई से संसाधित होता है।

दूसरी ओर, और कोई कम महत्वपूर्ण नहीं, ओ ₂ अकार्बनिक पदार्थ के साथ ऑक्साइड आयन बन जाता है, हे ^2-, खनिज पदार्थों की एक अंतहीन सूची बनाता है जो पृथ्वी की पपड़ी और मेंटल को मोटा करता है।

अनुप्रयोग

वेल्डिंग और दहन

ऑक्सीजन का उपयोग एसिटिलीन को जलाने के लिए किया जाता है और वेल्डिंग में मूल्यवान एक अत्यंत गर्म लौ को बंद कर देता है। स्रोत: शीला / सीसी BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)

ऑक्सीजन का उपयोग दहन प्रतिक्रिया को करने के लिए किया जाता है, जिसके द्वारा एक पदार्थ को एक्सटॉर्मा रूप से ऑक्सीकरण किया जाता है, जिससे आग बुझती है। यह आग और उसका तापमान जलने वाले पदार्थ के आधार पर भिन्न होता है। इस प्रकार, बहुत गर्म लपटें, जैसे कि एसिटिलीन (ऊपर) प्राप्त की जा सकती हैं, जिसके साथ धातुओं और मिश्र धातुओं को वेल्डेड किया जाता है।

यदि ऑक्सीजन के लिए नहीं, तो ईंधन जला नहीं सकते थे और अपनी सभी कैलोरी ऊर्जा प्रदान करते थे, रॉकेट लॉन्च करने के लिए, या कारों को शुरू करने के लिए।

हरे रसायन में ऑक्सीकरण एजेंट

इस गैस के लिए धन्यवाद, कार्बनिक और अकार्बनिक ऑक्साइड के असंख्य को संश्लेषित या औद्योगिक रूप से उत्पादित किया जाता है। ये प्रतिक्रियाएं आणविक ऑक्सीजन की ऑक्सीकरण शक्ति पर आधारित हैं, जो फार्मास्यूटिकल उत्पादों को प्राप्त करने के लिए हरे रसायन में सबसे व्यवहार्य अभिकर्मकों में से एक है।

सांस लेने में मदद और अपशिष्ट उपचार

ऑक्सीजन गंभीर स्वास्थ्य स्थितियों के साथ रोगियों में श्वसन की मांग को कवर करने के लिए महत्वपूर्ण है, गोताखोरों में जब उथले गहराई तक उतरते हैं, और पहाड़ के पर्वतारोहियों में, जिनकी ऊंचाई पर ऑक्सीजन की एकाग्रता नाटकीय रूप से कम हो जाती है।

इसके अलावा, ऑक्सीजन "खिलाता है" एरोबिक बैक्टीरिया, जो सीवेज से प्रदूषण फैलाने वाले अवशेषों को तोड़ने में मदद करते हैं, या संरक्षण या व्यापार के लिए जलीय संस्कृतियों में मछली को सांस लेने में मदद करते हैं।

संदर्भ

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