El oxígeno es un elemento químico gaseoso, no metal, de símbolo O, número atómico 8 y peso atómico 15.9994.
OXÍGENO
El oxígeno es un elemento químico gaseoso, no metal, de símbolo O, número atómico 8 y peso atómico 15.9994. Resulta algo más pesado que el aire, donde se encuentra en estado libre. Existe, pero combinado, en el agua, en los óxidos y en casi todos los ácidos y sus sales; también forma parte de la mayoría de las substancias orgánicas.
Es de gran importancia por ser el elemento esencial en los procesos de respiración de la mayor parte de las células vivas y en los procesos de combustión. Es el elemento más abundante en la corteza terrestre. Cerca de una quinta parte (en volumen) del aire es oxígeno.
El oxígeno gaseoso no combinado suele existir en forma de moléculas diatómicas, O2, pero también existe en forma triatómica, O3, llamada ozono.
El oxígeno molecular (O2) representa el 20% de la atmósfera terrestre. Este oxígeno abastece las necesidades de todos los organismos terrestres y, cuando se disuelve en agua, cubre las necesidades de los organismos acuáticos. En el proceso de la respiración, el oxígeno actúa como aceptor final para los electrones retirados de los átomos de carbono de los alimentos. El ciclo se completa en la fotosíntesis cuando se captura la energía de la luz para alejar los electrones respecto de los átomos de oxígeno de las moléculas de agua.
Por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una molécula de dióxido de carbono. Inversamente, por cada molécula de dióxido de carbono absorbida en la fotosíntesis, se libera una molécula de oxígeno.
Oxígeno y atmósfera
La Tierra empezó con una atmósfera sin oxígeno (anaeróbica), pero algunas de las bacterias y otros organismos unicelulares que aparecieron hace 3.500 millones de años recogían la energía solar y descompusieron moléculas de agua en la primera etapa de la fotosíntesis. Estos organismos vertieron oxígeno a la atmósfera, el gas de desecho del proceso fotosintético, proliferando con decidida independencia debido a que pudieron prescindir de las fuentes no biológicas de materia orgánica hasta que su número fue lo suficientemente grande para llenar el aire de oxígeno.
Una atmósfera de oxígeno, aunque no reciba calor, provoca oxidación que corroe y desintegra lentamente la materia orgánica. El oxígeno es, por tanto, un veneno para las moléculas orgánicas y era venenoso para las especies primigenias de nuestro planeta.
Su introducción en la atmósfera provocó una crisis en la historia de la vida: el holocausto del oxígeno.
Actualmente la mayoría de los organismos del planeta han elaborado mecanismos que reparan los daños químicos que causa el oxígeno cuando se utiliza para oxidar los alimentos, extraer energía y hacer funcionar al organismo con gran eficiencia.
Aplicaciones
El oxígeno se separa del aire por licuefacción y destilación fraccionada. Las principales aplicaciones del oxígeno en orden de importancia son: 1) fundición, refinación y fabricación de acero y otros metales; 2) manufactura de productos químicos por oxidación controlada; 3) propulsión de cohetes; 4) apoyo a la vida biológica y medicina; 5) minería, producción y fabricación de productos de piedra y vidrio. Existen equipos capaces de concentrar el oxígeno del aire. Son los llamados generadores o concentradores de oxígeno, que son los utilizados en los bares de oxígeno y equipos generadores de ozono, los cuales son usados para oxidación de materias, para ozonización de piscinas, etc.
Propiedades y estado natural
En condiciones normales el oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido; se condensa en un líquido azul claro. El oxígeno es parte de un pequeño grupo de gases ligeramente paramagnéticos, y es el más paramagnético de este grupo. El oxígeno líquido es también ligeramente paramagnético.
Efectos del oxígeno sobre la salud
Todo ser humano necesita oxígeno para respirar, pero como ocurre con muchas sustancias, el exceso de oxígeno no es bueno. Si uno se expone a grandes cantidades de oxígeno durante mucho tiempo. Respirar un 50-100% de oxígeno a presión normal durante un período prolongado provoca daños en los pulmones. El oxígeno es normalmente almacenado a temperaturas muy bajas y por lo tanto se deben usar ropas especiales para prevenir la congelación de los tejidos corporales.
EL HIDRÓGENO
Es un gas incoloro, inodoro, insípido, altamente inflamable y no es tóxico. De símbolo H, es un elemento gaseoso reactivo, incoloro e inodoro. Su número atómico es 1 y pertenece al grupo 1 (o IA) del sistema periódico.
El hidrógeno se quema en el aire formando una llama azul pálido casi invisible. Es el más ligero de los gases conocidos en función de su bajo peso específico con relación al aire. Por esta razón, su manipulación requiere de cuidados especiales para evitar accidentes. propenso a fugas debido a viscosidad y a su bajo peso molecular.
Propiedades y estado natural
Como la mayoría de los elementos gaseosos, el hidrógeno es diatómico (sus moléculas contienen dos átomos), pero a altas temperaturas se disocia en átomos libres. Sus puntos de ebullición y fusión son los más bajos de todas las sustancias, a excepción del helio. Su punto de fusión es de -259,2 °C y su punto de ebullición de 252,77 °C. A 0 °C y bajo una atmósfera de presión tiene una densidad de 0,089 g/l. Su masa atómica es 1,007. El hidrógeno líquido, obtenido por primera vez por el químico británico James Dewar, en 1898, es incoloro (excepto en capas gruesas, que tienen un aspecto azul pálido) y tiene una densidad relativa de 0,070. Si se deja evaporar rápidamente bajo poca presión se congela transformándose en un sólido incoloro.
El hidrógeno en estado libre sólo se encuentra en muy pequeñas cantidades en la atmósfera, aunque en el espacio interestelar abunda en el Sol y otras estrellas, siendo de hecho el elemento más común en el Universo. En combinación con otros elementos, se encuentra ampliamente distribuido en la Tierra, en donde el compuesto más abundante e importante del hidrógeno es el agua, H2O. El hidrógeno se halla en todos los componentes de la materia viva y de muchos minerales. También es parte esencial de todos los hidrocarburos. Todos los ácidos contienen hidrógeno.
Aplicaciones
El hidrógeno reacciona con una gran variedad de elementos no metálicos. Se combina con nitrógeno en presencia de un catalizador, formando amoníaco; con azufre formando sulfuro de hidrógeno; con cloro formando cloruro de hidrógeno y con oxígeno para formar agua. Para que se produzca la reacción entre oxígeno e hidrógeno a temperatura ambiente se necesita la presencia de un catalizador como el platino finamente dividido. Si se mezcla con aire u oxígeno y se prende, explota. También se combina con ciertos metales como sodio y litio, formando hidruros. Actúa como agente reductor de óxidos metálicos como el óxido de cobre, extrayendo el oxígeno y dejando el metal en estado puro.
Se obtiene en el laboratorio por la acción de ácidos diluidos sobre los metales, como el cinc, y por electrólisis del agua. Industrialmente se producen grandes cantidades de hidrógeno a partir de los combustibles gaseosos. El hidrógeno se separa del vapor de agua, del gas natural y del gas de hulla, bien por licuación de los demás componentes del gas, bien por conversión catalítica del monóxido de carbono en dióxido de carbono, que resulta fácilmente extraíble.
El hidrógeno es un producto derivado importante en muchas reacciones de electrólisis. Se emplean grandes cantidades de hidrógeno en la elaboración del amoníaco y en la síntesis de alcohol metílico. La hidrogenación de aceites para producir grasas comestibles, la de la hulla para producir petróleo sintético, y la que tiene lugar en el refinado del petróleo, requieren grandes cantidades de hidrógeno.
Es el gas menos pesado que existe y se ha utilizado para inflar globos y dirigibles. Sin embargo, arde fácilmente y varios dirigibles, como el Hindenburg, acabaron destruidos por incendios. El helio, que tiene un 92% de la capacidad de elevación del hidrógeno, y además no es inflamable, se emplea en su lugar siempre que es posible. Normalmente, el hidrógeno se almacena en cilindros de acero bajo presiones de 120 a 150 atmósferas. También se usa el hidrógeno en sopletes para corte, fusión y soldadura de metales.
