Oxygen là chất gì? Đặc điểm, tính chất và vai trò quan trọng của oxygen

Oxygen, cũng được gọi là oxy, là một nguyên tố hóa học vô cùng quan trọng trong tự nhiên và đời sống. Với ký hiệu hóa học là O và số nguyên tử 8, oxy là nguyên tố phổ biến thứ ba trong vỏ Trái Đất, sau hydro và heli. Oxygen tồn tại ở dạng khí, lỏng và rắn, và đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh học, hóa học và vật lý. Thắc mắc oxygen là chất gì sẽ được giải đáp ngay sau đây!

Oxygen là chất gì là thắc mắc của nhiều người. Oxygen là chìa khóa cho mọi hoạt động sống trên Trái Đất. Không màu, không mùi, không vị, oxygen len lỏi vào từng hơi thở, từng tế bào của con người, động vật và thực vật, là nguồn năng lượng vô giá cho mọi hoạt động sinh học. Chủ đề hôm nay sẽ đưa chúng ta đi khám phá về oxygen, tìm hiểu về tính chất, vai trò và tầm quan trọng của nó trong đời sống.

Oxygen là chất gì?

Vậy bạn có biết oxygen là chất gì không? Oxygen là một nguyên tố hóa học phổ biến cùng với carbon, hydro và nitơ. Nó cũng là nguyên tố phong phú thứ ba sau hydro và heli.

Các thông tin cơ bản về oxygen như sau:

• Trong bảng tuần hoàn, oxygen thuộc nhóm chalcogen và là một nguyên tố thiết yếu trong quá trình đốt cháy.
• Oxygen là nguyên tố hóa học phổ biến nhất trong lớp vỏ Trái Đất.
• Số hiệu nguyên tử của oxygen là 8.
• Ký hiệu hóa học của oxygen là O.
• Khối lượng trung bình của oxygen là 15.994.
• Mật độ trung bình của oxygen khoảng 0,001429 gam/cm³.
• Ở nhiệt độ phòng, oxygen tồn tại ở thể khí.
• Điểm nóng chảy của oxygen là -218,79°C.
• Điểm sôi của oxygen là -182,95°C.
• Cấu hình electron của oxygen là 1s²2s²2p⁴.

Đặc điểm của oxygen

Đặc điểm vật lý của oxygen

Ở điều kiện bình thường, oxygen là một loại khí không màu, không mùi và không vị. Oxygen ở trạng thái lỏng và rắn có màu xanh nhạt. Oxygen ít tan trong nước và có khối lượng riêng lớn hơn không khí.

• Oxygen cần thiết cho quá trình hô hấp của con người và động vật.
• Oxygen cũng là một yếu tố quan trọng trong việc duy trì sự cháy và quá trình đốt cháy nhiên liệu.
• Oxygen chiếm 21% tổng thể tích khí quyển của Trái Đất, trong khi khí quyển Sao Hỏa chứa khoảng 0,15% oxygen.
• Trong cơ thể người, oxygen chiếm 2/3 khối lượng cơ thể, và trong nước, oxygen chiếm khoảng 9/10.

Đặc điểm hóa học của oxygen

Oxygen là một phi kim có tính hoạt động cao, dễ dàng phản ứng với nhiều phi kim và kim loại khác.

Đầu tiên là phản ứng của oxygen với kim loại:

Ví dụ như: 3Fe + 2O2 → Fe3O4 (Với điều kiện ở nhiệt độ cao).

Tiếp theo là phản ứng của oxygen với phi kim:

• S + O2 → SO2 (Với điều kiện ở nhiệt độ cao).
• 4P + 5O2 → 2P2O5 (Với điều kiện ở nhiệt độ cao).
• C + O2 → CO2 (Với điều kiện ở nhiệt độ cao).

Phản ứng của oxygen với hợp chất:

• CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O (Với điều kiện ở nhiệt độ cao).
• 2CO + O2 → 2CO2.
• C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O.

Đồng vị của oxygen là chất gì?

Trong tự nhiên, oxygen tồn tại dưới một số đồng vị như: Oxy-16, Oxy-17 và Oxy-18. Cả ba đồng vị này đều ổn định.

Oxy-16 có 8 proton và 8 neutron, là đồng vị phổ biến nhất của oxygen, chiếm khoảng 99,762%.

Oxy-17 có 8 proton và 9 neutron.

Oxy-18 có 8 proton và 10 neutron.

Biến thể Ozon của oxygen

Ozon, ký hiệu là O3, là một phân tử có trong tầng ozon của tầng bình lưu. O3 có khả năng ngăn chặn các bức xạ tia cực tím từ Mặt Trời. Ozon là một biến thể của oxygen.

Tính chất vật lý của ozon:

• Ở dạng khí, ozon có mùi đặc trưng và màu xanh nhạt.
• Ozon hóa lỏng ở -112°C và có màu xanh đậm.
• Ozon tan trong nước nhiều hơn so với oxygen.

Tính chất hóa học của ozon: Ozon có tính chất hóa học mạnh hơn oxygen. Nó oxy hóa hầu hết các kim loại ngoại trừ bạc (Ag) và bạch kim (Pt), cũng như các phi kim, hợp chất vô cơ và hữu cơ.

Trong không khí có một lượng nhỏ ozon, giúp làm cho không khí trong lành. Tuy nhiên, nếu ozon có nồng độ lớn sẽ gây hại cho con người.

Ozon được sử dụng để khử trùng các thiết bị y tế, chữa sâu răng và khử trùng nước sinh hoạt.

Điều chế oxygen

Điều chế oxy trong phòng thí nghiệm thường được thực hiện bằng cách phân hủy các hợp chất giàu oxy và không ổn định nhiệt độ như KMnO4, KClO3, ...

Ví dụ: 2KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2.

Điều chế oxy trong công nghiệp có thể được thực hiện như sau:

• Sản xuất oxy từ không khí: Sau khi loại bỏ hết nước, chưng cất phân đoạn không khí lỏng sẽ thu được oxy.
• Sản xuất oxy từ nước: Điện phân nước có hòa tan một lượng nhỏ H2SO4 hoặc NaOH để tăng tính dẫn điện của nước, sẽ thu được oxy ở cực dương và khí H2 ở cực âm.

Tầm quan trọng của Oxygen

Đối với con người, thiếu oxy cung cấp cho phổi có thể dẫn đến tử vong trong vài phút. Tuy nhiên, nếu có quá nhiều oxy, cũng có thể gây cản trở đến hoạt động bình thường của cơ thể. Vì vậy, xung quanh nơi chúng ta sống, cần phải có hệ thống thông gió đầy đủ và các biện pháp để đảm bảo rằng cung cấp oxy đủ mà không gây nồng độ quá cao.

Trong sinh học, oxy là nền tảng cho mọi quá trình sinh hóa và sinh lý khác nhau. Đây là một nguyên tố phong phú trong cơ thể con người, chiếm khoảng 65% tổng khối lượng cơ thể, xếp sau cacbon (khoảng 18,5%), hydro (khoảng 9,5%), nitơ (khoảng 3,2%), canxi (khoảng 1,5%) và phospho (khoảng 1%).

Oxy cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình hô hấp của con người và động vật. Oxy đi vào cơ thể con người và động vật qua phổi, sau đó sẽ kết hợp với hemoglobin trong các tế bào hồng cầu và được vận chuyển đến các bộ phận khác nhau trên cơ thể. Sau khi oxy tách ra khỏi hemoglobin và được khuếch tán vào các mô, khí cacbonic sẽ được đưa lên phổi và thải ra ngoài.

Khí oxy được mang vào các tế bào để sản xuất ATP thông qua quá trình hô hấp. Trong đó, oxy hoạt động như chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi vận chuyển điện tử của quá trình phosphoryl oxy hóa, hay còn gọi là chuỗi vận chuyển điện tử.

Cách đảm bảo an toàn trong môi trường thiếu oxy

Nhiều công việc như trong lĩnh vực dầu khí, khai thác mỏ và xây dựng đòi hỏi người lao động phải làm việc trong không gian hạn chế. Những nơi như vậy thường có bầu không khí thiếu oxy và cần được theo dõi liên tục. Để đảm bảo an toàn, người lao động phải được trang bị mặt nạ phòng độc cung cấp oxy để họ có đủ oxy để thở.

Có thể dễ dàng nhận ra một số môi trường thiếu oxy như hố gas, bể chứa, hầm chứa, đường hầm. Tuy nhiên, có một số không gian hạn chế rất khó để nhận ra như bể chứa chất tẩy dầu mỡ, hố hở,... Những nơi như vậy có khả năng cản trở quá trình thông gió tự nhiên diễn ra, điều này có thể dẫn đến nồng độ oxy giảm đáng kể. Điều này có thể gây nguy hiểm đối với người làm việc trong không gian đó, đặc biệt khi không có các biện pháp an toàn như sử dụng mặt nạ phòng độc cung cấp oxy.

Qua bài viết trên, hy vọng bạn hiểu được oxygen là chất gì. Tóm lại, oxygen là một trong những nguyên tố quan trọng nhất trong tự nhiên và đời sống. Với khả năng hỗ trợ quá trình hô hấp của con người và động vật, cũng như làm phong phú khí quyển Trái Đất, oxygen đóng vai trò không thể thiếu trong nhiều khía cạnh của cuộc sống. Ngoài ra, nó cũng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và y tế, từ sản xuất kim loại đến điều trị y tế và khử trùng.