ELEMENTOS DEL GRUPO 16OXIGENO - OZONO - PERÓXIDO DE HIDROGENOPROFESOR: JOSE AVILA PARCO

ELEMENTO MASA MOLAROxígeno 16,00Azufre 32,06Selenio 78,96Telurio 127,60Polonio 210,00

O, S y Se son bioelementos

BIOELEMENTOS

Se consideran bioelementos a aquellos cuyos átomos forman parte de las moléculas que constituyen y que tienen una función fisiológica en los sistemas biológicos.

ABUNDANCIA DE LOS ELEMENTOS(en % de átomos)

Cuerpo humano Agua de mar Corteza terrestreH 63 H 66 O 47O 25.5 O 33 Si 28C 9.5 Cl 0.33 Al 7.9N 1.4 Na 0.28 Fe 4.5Ca 0.31 Mg 0.03 Ca 3.5P 0.22 S 0.017 Na 2.5Cl 0.08 Ca 0.006 K 2.5K 0.06 K 0.006 Mg 2.2

Electronegatividad de los elementos del bloque p, grupo 16

LA MOLÉCULA DE OXÍGENOO2; oxígeno molecular; dioxígeno

Se representa comúnmente como:

Sin embargo la unión no es covalente doble, ya que el oxígeno molecular es paramagnético.

La “estructura de Pauling” (1935) con su “unión de tres electrones” explica el paramagnetismo y su carácter de birradical

Descripto por Scheele (Estocolomo, 1772), Priestley (Londres, 1774) y por Lavoisier (París, 1781), quien lo llamó “oxygene” tomando del griego “oxy” (ácido) y “gene” (generador, fuente), y describiendo:

elemento + oxígeno = óxidoóxido + agua = ácido

S8 + 12O2 → 8SO3

SO3 + H2O → H2SO4

P4 + 5O2 → 2P2O5

P2O5 + 3H2O → 2H3PO4

2N2 + 3O2 → 2N2O3 N2O3 + H2O → 2HNO2

EL DESCUBRIMIENTO DEL OXÍGENO

• El oxígeno molecular constituye el 21 % del aire atmosférico seco• La vida en el planeta se desarrolla sobre el ciclo del oxígeno• Fotosíntesis → O2 → Respiración• El oxígeno molecular se origina (casi) exclusivamente por el

proceso biológico de la fotosíntesis

6CO2(g) + 6H2O(l) → C6H12O6(s) + 6 O2(g)

EL DESCUBRIMIENTO DEL OXÍGENO

Presiones parciales de oxígeno aumentadas (hiperoxia) son tóxicas a los seres vivos

104

106

102

20 100 1000

Sobrevida (min)

pO2 (kPa)

Sobrevida de ratones

0.2 atm 18 meses

1 atm 33 horas

10 atm 30 min

1. En el laboratorioa) Calentamiento del clorato de potasio

2KClO3 → KCl + 3O2

b) Por electrólisis del agua acidulada

H2O(l) → O2(l) (oxidación anódica)

2. IndustrialmentePor destilación fraccionada del aire líquido

(pe del N2 y del O2: -196 y –183 °C; 77 y 90 K)

PREPARACIÓN DEL OXIGENO

1. Con compuestos inorgánicos simples

8H2S(g) + 4O2(g) → S8 + 8H2O4Al(s) + 3O2(g) → 2Al2O3(s)

C(s) + O2(g) → CO2(g)

2. De combustión (octano, en automóviles; etanol, em automóviles y en consumo humano)

2C8H18(g) + 25O2(g) → 16CO2(g) + 18H2O(g)

2C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O

3. En la respiración animal (enzima citocromoxidasa)

4H+(aq) + 4e-

(enzima) + O2(g) → 2H2O(l)

REACCIONES DEL OXÍGENO MOLECULAROxidaciones con oxígeno molecular

OZONO

El ozono es un gas, alótropo del oxígeno, con una molécula lineal de 116.8°.

Se forma alrededor de las chispas eléctricas y tiene olor picante. El ozono es un poderoso oxidante; reacciona espontáneamente

(cosa que el O2 no hace) con H2, metano, octano, y con constituyentes de las membranas celulares. Las reacciones son a veces explosivas.

Se utiliza como desinfectante (ozonizadores)

• El ozono se forma en grandes cantidades en la estratósfera (10 – 25 km de altura) por acción de la luz solar de 240 nm:

O2 → 2O DH = 499 kJ

O + O2 → O3 DH = - 42 Kj

• La reacción de descomposición del ozono es producida por la luz solar de 290 nm y por CFC

O3 → O + O2 DH = 410 kJ

• La capa de ozono (300 Unidades Dobson, 3 mm de gas a PTN sobre la superficie del planeta), tiene la importancia biológica de una “pantalla solar” para el UV-B (290 – 320 nm)

hv: 240 nm

hv: 290 nm

EL OXÍGENO Y LOS ÓXIDOS

O2- superóxido • Solamente O2K, existe comoanión (O2-)

en solución

O22- peróxido(–O–O–)

• H2O2, peróxido de hidrógeno; Na2O2, peróxido de sodio; BaO2, peróxido de bario

• Peróxidos orgánicos (ROOR)

O2- óxido(–O–)

• Prácticamente con todos los metales, metaloides y no metales. ONa2; O3Fe2; SO2

EL PERÓXIDO DE HIDRÓGENOHOOH; H2O2

Liquido azul pálido (densidad 1.44; pf: - 0.4° C; pe: 152°C).

Poderoso oxidante, ya que se descompone generando radical hidroxilo (HO•) y oxígeno atómico (O) y molecular (O2).

Las soluciones comerciales se conocen como agua oxigenada, cuya concentración se expresa en volúmenes (de gas (O2), por ejemplo en litro/litro) liberados por la solución.

La solución concentrada comercial al 30 % tiene 100 volúmenes, y una concentración de 8.8 M.

• El agua oxigenada se utiliza masivamente como desinfectante (3 %, 10 vol), y para decolorar el cabello (6 %, 20 vol).

• Tiene usos industriales como oxidante en el tratamiento de efluentes contaminados biológicamente (igual que el NaOCl).

• Se utiliza en el laboratorio como reactivo muy sensible para detectar metales, y en el laboratorio forense para detectar manchas de sangre (el hierro de la hemoglogina de la sangre)

El H2O2, en una reacción catalizada por iones metálicos (Cu2+, Fe2+/3+, Co2+, etc.) reacciona con el luminol, oxidándolo a un producto quimioluminiscente

El oxígeno como base conceptual de la química inorgánica (Lavoisier, 1786)

No metal + Oxígeno = Óxido (de no-metal)S° + O2 → SO2

4P° + 3O2 → P4O6

Óxido (de no-metal) + Agua = ÁcidoSO2 + H2O → H2SO3

P4O6 + 6H2O → 4H3PO3

Ácido + Base = Sal + Agua

El oxígeno como base conceptual de la química inorgánica (Lavoisier, 1786)

Metal + Oxígeno = Óxido (de metal)4Na° + O2 → 2Na2O2Ba° + O2 → 2BaO

Óxido (de metal) + Agua = Base (álcali)Na2O + H2O → 2NaOHBaO + H2O → Ba(OH)2

Base + Ácido = Sal + Agua