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

Như chúng ta đã biết, khí oxi rất cần thiết đối với sự sống của con người và sinh vật. Bài viết dưới đây, LabVIETCHEM muốn chia sẻ tới bạn đọc về nguyên tử oxi, cách điều chế và vai trò của nó đối với đời sống. 

1. Khí Oxi là gì?

- Trong bảng tuần hoàn, Oxi là 1 nguyên tố phi kim thuộc nhóm VIa, với khối lượng nguyên tử là 15,9994.

- Trong bầu khí quyển, nó chiếm 20,9% còn trong vỏ trái đất, nó tồn tại dạng khoáng chất oxit chiếm đến 45%. Ngoài ra, nó còn tồn tại rất nhiều trong tự nhiên dưới dạng khoáng chất sunphat, phosphat, cacbonat,… Đây cũng là một trong những nguyên tố phổ biến thứ 3, chỉ sau khí hidro và heli.

Oxi là nguyên tố phi kim 

- Khí O2 là sự liên kết đôi giữa 2 nguyên tử oxi, có độ âm điện và phản ứng mạnh. 

2. Tính chất của oxi

2.1. Tính chất vật lý

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

- Độ hoà tan: Dễ hoà tan trong nước.

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

- Nhiệt độ sôi: -182,95 độ C 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 nhiệt độ -183 độ C cho màu xanh nhạt.

2.2. Tính chất hóa học

Một số tính chất nổi bật của khí Oxi bao gồm:

- Tác dụng với các phi kim (S, C, P,…):

S + 02 --> SO2

P + O2 --> P2O5

- Tác dụng với hầu hết với các kim loại. Đối với những kim loại nhiều số oxi hoá thì tuỳ thuộc vào điều kiện phản ứng có giàu oxi hay không mà chúng sẽ tạo ra những oxit khác nhau, chẳng hạn như:

2Fe + 02 --> 2FeO

4Fe + 302 --> 2Fe2O3

3Fe + 202 --> Fe3O4

- Phản ứng đốt cháy: Nó tham gia phản ứng đốt cháy với phần lớn các chất như CH4, CO, C2H5OH...

C6H12O6 + 2O2 --> CO2 + 2H2O

3. Các phương pháp điều chế O2 

3.1. Trong phòng thí nghiệm

Để tạo ra khí O2, người ta có thể tiến hành các phản ứng nhiệt phân các hợp chất có chứa nhiều oxi 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 oxi là không khí và nước. Thông thường khí oxi sử dụng trong công nghiệp thường được hóa lỏng ở áp suất cao rồi đựng trong bình thép.

Khí oxi được đựng trong bình thép

- Sản xuất khí O2 từ không khí: Tiến hành hoá lỏng không khí ở nhiệt độ thấp trong điều kiện áp suất cao. Ở nhiệt độ khác nhau ta sẽ thu được các khí các nhau. Đầu tiên ta thu khí N2 ở -196 độ C rồi tiếp theo ta thu khí O2 ở -183 độ C. 

- Sản xuất oxi từ nước: Tiến hành điện phân nước trong các bình điện phân. Cuối cùng ta sẽ thu được 2 khí riêng biệt là O2 và H2.

H2O → O2 + H2

4. Vai trò của oxi trong đời sống

4.1. Đối với con người

- Khí O2 cần thiết đối với sự sống của con người và động vật. Cơ thể sẽ hấp thụ khí O2 và chuyển hoá thành khí CO2. Còn đối với thực vật thì chúng sẽ dùng khí CO2 và chuyển hoá thành O2 thải vào trong bầu khí quyển. 

- Các tế bào trong cơ thể đều cần oxi cho quá trình hô hấp hiếu khí. 

Bình dưỡng khí cho thợ lặn

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

- Trong phẫu thuật hoặc đối với những bệnh nhân có chức năng hô hấp khó khăn, cần phải thở bình oxi để đảm bảo duy trì các hoạt động trong cơ thể. 

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

4.2. Trong công nghiệp

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

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

- Hàn kim loại: Nó được sử dụng trong ngọn đuốc oxy-axetylen. 

Ngọn đuốc oxy-axetylen

- Sử dụng làm chất oxy hóa cho nhiên liệu tên lửa: Nó kết hợp với hydro lỏng để tạo ra lực đẩy khủng khiếp giúp tên lửa phóng lên được bầu trời.

- Đối với bộ đồ du hành vũ trụ sẽ có sử dụng khí oxi gần như tinh khiết để đảm bảo quá trình hô hấp diễn ra thuận lợi. 

- Oxi hoá lỏng kết hợp với than bột có thể chế tạo ra chất nổ. 

- Thông thường oxi sẽ được sử dụng để phân huỷ các hợp chất H-C nhưng bên cạnh đó nó cũng được sử dụng để tổng hợp ra các chất ethylene oxide, methanol và amoniac…

- Nhà máy xử lý nước thải và lọc nước: Khí O2 hoà tan trong nước giúp tăng sản sinh vi khuẩn chuyển hóa các chất cặn bẩn trong nước. Loại bỏ các chất rắn lơ lửng. 

- Ngoài ra, nó cũng là nguyên liệu cho quá trình sản xuất năng lượng như máy phát điện.

Những thông tin về khí O2 cũng như vai trò của nó đã được, LabVIETCHEM chia sẻ ở bài viết trên. Nếu còn điều gì thắc mắc hãy để lại thông tin bên dưới bài viết để đội ngũ chuyên viên của chúng tôi giải đáp.