Sebatian oksigen

Keadaan pengoksidaan oksigen ialah −2 dalam hampir kesemua sebatian oksigen yang diketahui. Keadaan pengoksidaan −1 terdapat dalam beberapa sebatian seperti peroksida. Sebatian yang mengandungi oksigen dalam keadaan pengoksidaan lain adalah sangat jarang berlaku seperti: −¹⁄₂ (superoksida), −¹⁄₃ (ozonid), 0 (elemen, asid hipofluorus), +¹⁄₂ (dioksigenil), +1 (dioksigen difluorida), dan +2 (oksigen difluorida).

Oksigen adalah sebuah sebatian yang reaktif dan akan membentuk oksida dengan semua unsur lain kecuali gas adi: helium, neon, argon dan kripton.^[1]

Oksida

Air (H₂O) ialah oksida hidrogen dan sebatian oksigen yang paling biasa. Sifat pukalnya sebahagiannya terhasil daripada interaksi atom komponennya iaitu oksigen dan hidrogen, dengan atom molekul air berdekatan. Atom hidrogen terikat secara kovalen kepada oksigen dalam molekul air tetapi juga mempunyai tarikan tambahan (kira-kira 23.3 kJ·mol⁻¹ bagi setiap atom hidrogen) kepada atom oksigen bersebelahan dalam molekul yang berasingan.^[2] Ikatan hidrogen antara molekul air ini menahannya kira-kira 15% lebih rapat daripada apa yang dijangkakan dalam cecair ringkas dengan hanya daya Van der Waals.^[3]^[4]

Oleh kerana keelektronegatifannya, oksigen membentuk ikatan kimia dengan hampir semua unsur bebas yang lain pada suhu tinggi untuk memberikan oksida yang sepadan. Walau bagaimanapun, beberapa unsur, seperti besi yang teroksida kepada oksida besi, atau karat, Fe₂O₃, mudah teroksida dalam suhu dan tekanan piawai (STP). Permukaan logam seperti aluminium dan titanium teroksida dengan kehadiran udara dan menjadi disalut dengan lapisan nipis oksida yang memasifkan logam dan memperlahankan kakisan selanjutnya.^[5] Apa yang dipanggil logam adi (noble metals), seperti emas dan platinum, menentang gabungan kimia langsung dengan oksigen, dan bahan seperti emas(III) oksida (Au₂O₃) mesti dibentuk melalui laluan tidak langsung.

Kedua-dua Logam alkali dan logam alkali bumi bertindak balas secara spontan dengan oksigen apabila terdedah kepada udara kering untuk membentuk oksida, dan membentuk hidroksida dengan kehadiran oksigen dan air. Akibatnya, tiada unsur-unsur ini ditemui di alam semula jadi dalam keadaan logam bebas. Cesium sangat reaktif dengan oksigen sehingga ia digunakan sebagai pengambil dalam tiub vakum. Walaupun magnesium pepejal bertindak balas dengan perlahan dengan oksigen di STP, ia mampu terbakar di udara, menghasilkan suhu yang sangat tinggi, dan serbuk logamnya boleh membentuk campuran mudah letupan dengan udara.

Oksigen hadir sebagai sebatian di atmosfera dalam kuantiti surih dalam bentuk karbon dioksida (CO₂) dan oksida nitrogen (NO_x). Batu kerak bumi terdiri daripada sebahagian besar oksida silikon (silika SiO₂, terdapat dalam granit dan pasir), aluminium (aluminium oksida Al₂O₃, dalam bauksit dan korundum), besi (besi (III) oksida Fe₂O₃ dalam hematit dan karat) dan oksida logam lain.

Sebatian tak organik lain

Selebihnya kerak bumi juga terbentuk daripada sebatian oksigen, yang paling penting kalsium karbonat (dalam batu kapur) dan silikat (dalam feldspars). Silikat larut air dalam bentuk Na₄SiO₄, Na₂SiO₃, dan Na₂Si₂O₅, dan digunakan sebagai detergen dan pelekat.^[6]

Peroksida mengekalkan beberapa struktur molekul asal oksigen (OO⁻). Natrium peroksida putih atau kuning muda (Na₂O₂) terbentuk apabila natrium logam dibakar dalam oksigen. Setiap atom oksigen dalam ion peroksidanya mungkin mempunyai oktet penuh 4 pasang elektron.^[6] Superoksida ialah kelas sebatian yang hampir sama dengan peroksida, tetapi dengan hanya satu elektron tidak berpasangan untuk setiap pasangan atom oksigen (O⁻
₂).^[6] Sebatian ini terbentuk melalui pengoksidaan logam alkali dengan jejari ionik yang lebih besar (K, Rb, Cs). Sebagai contoh, kalium superoksida (KO₂) ialah pepejal jingga-kuning yang terbentuk apabila kalium bertindak balas dengan oksigen.

Hidrogen peroksida (H₂O₂) boleh dihasilkan dengan menghantar isipadu 96% hingga 98% hidrogen dan 2 hingga 4% oksigen melalui nyahcas elektrik.^[7] Kaedah yang lebih berdaya maju secara komersil adalah membenarkan pengautoksidaan perantaraan organik, 2-etilantrahidrokuinon yang dilarutkan dalam pelarut organik, untuk teroksida kepada H₂O₂ dan 2-etilantrakuinon.^[7] 2-etilantrakuinon kemudiannya dikurangkan dan dikitar semula ke dalam proses.

Apabila dilarutkan dalam air, banyak oksida logam membentuk larutan alkali, manakala banyak oksida bukan logam membentuk larutan berasid. Sebagai contoh, natrium oksida dalam larutan membentuk natrium hidroksida, yang merupakan suatu bes kuat, manakala fosforus pentoksida dalam larutan membentuk asid fosforik.^[7]

Anion beroksigen seperti klorat (ClO⁻
₃), perklorat (ClO⁻
₄), kromat (CrO²⁻
₄), dikromat (Cr₂O²⁻
₇), permanganat (MnO⁻
₄), dan nitrat (NO⁻
₃) adalah agen pengoksidaan yang kuat. Oksigen membentuk asid heteropoli dan ion polioxometalat dengan tungsten, molibdenum dan beberapa logam peralihan lain, seperti asid fosfotungstik (H₃PW₁₂O₄₀) dan asid oktadekamolibdofosforik (H₆P₂Mo₁₈O₆₂).

Oksigen boleh membentuk oksida dengan gas adi yang lebih berat seperti xenon dan radon, walaupun ini memerlukan kaedah tidak langsung. Walaupun tiada oksida kripton diketahui, oksigen mampu membentuk ikatan kovalen dengan kripton dalam sebatian tidak stabil Kr(OTeF₅)₂.

Satu sebatian oksigen yang tidak dijangka ialah dioksigenyl heksafluoroplatinat, O⁺
₂PtF⁻
₆, ditemui dalam mengkaji sifat platinum heksafluorida (PtF₆). ^[8] Perubahan warna apabila sebatian ini terdedah kepada udara atmosfera mencadangkan bahawa dioksigen sedang teroksida (seterusnya kesukaran mengoksidakan oksigen membawa kepada hipotesis bahawa xenon mungkin teroksida oleh PtF₆, menghasilkan penemuan sebatian xenon pertama xenon heksafluoroplatinat Xe⁺PtF⁻
₆). Kation oksigen terbentuk hanya dengan kehadiran oksidan yang lebih kuat daripada oksigen, yang menghadkannya kepada tindakan fluorin dan sebatian fluorin tertentu. Fluorida oksigen mudah diketahui. ^[9]

Sebatian organik

Aseton adalah bahan penyuap penting dalam industri kimia.(oksigen dalam warna merah, karbon dalam hitam dan hidrogen dalam putih)

Antara kelas paling penting bagi sebatian organik yang mengandungi oksigen ialah (di mana "R" ialah kumpulan organik): alkohol (R-OH); eter (ROR); keton (R-CO-R); aldehid (R-CO-H); asid karboksilik (R-COOH); ester (R-COO-R); asid anhidrida (R-CO-O-CO-R); amida (RC(O)-NR ₂). Terdapat banyak pelarut organik penting yang mengandungi oksigen, antaranya: aseton, metanol, etanol, isopropanol, furan, THF, dietil eter, dioksan, etilasetat, DMF, DMSO, asid asetik dan asid formik. Aseton ((CH₃)₂CO) dan fenol (C₆H₅OH) digunakan sebagai bahan penyuap dalam sintesis pelbagai bahan. Sebatian organik penting lain yang mengandungi oksigen ialah: gliserol, formaldehid, glutaraldehid, asid sitrik, anhidrida asetik, asetamida, dsb. Epoksida ialah eter di mana atom oksigen adalah sebahagian daripada cincin tiga atom.

Oksigen bertindak balas secara spontan dengan banyak sebatian organik pada atau di bawah suhu bilik dalam proses yang dipanggil autooksidasi.^[7] Larutan alkali pyrogallol, benzena-1,2,3-triol menyerap oksigen dari udara, dan digunakan dalam penentuan kepekatan oksigen atmosfera. Kebanyakan sebatian organik yang mengandungi oksigen tidak dibuat oleh tindakan langsung oksigen. Sebatian organik yang penting dalam industri dan perdagangan dibuat melalui pengoksidaan langsung prekursor termasuk: ^[6]

Etilena oksida (digunakan untuk membuat antibeku etilena glikol) diperoleh melalui pengoksidaan langsung etilena :

C₂H₄ + ½ O₂ +
_———→ C₂H₄O

Asid peracetic (bahan penyuap untuk pelbagai sebatian epoksi) diperoleh daripada asetaldehid :

CH₃CHO + O₂ +
_———→ CH₃C(O)-OOH

Biomolekul

Unsur ini terdapat dalam hampir kesemua biomolekul yang penting kepada, atau dijana oleh, kehidupan. Hanya beberapa biomolekul kompleks biasa, seperti skualena dan karotena, yang tidak mengandungi oksigen. Daripada sebatian organik dengan perkaitan biologi, karbohidrat mengandungi bahagian terbesar dengan jisim oksigen (kira-kira 50%). Semua lemak, asid lemak, asid amino dan protein mengandungi oksigen (disebabkan oleh kehadiran kumpulan karbonil dalam asid ini dan sisa esternya). Tambahan pula, tujuh daripada asid amino yang digabungkan ke dalam protein, mempunyai oksigen yang digabungkan ke dalam rantai sampingannya juga. Oksigen juga terdapat dalam kumpulan fosfat (PO₄³⁻) dalam molekul pembawa tenaga utama: ATP dan ADP, dalam tulang belakang dan purina (kecuali adenina) serta pirimidina di RNA dan DNA, dan dalam tulang sebagai kalsium fosfat dan hidroksilapatit.

Lihat juga

Rujukan

^ Chemical properties of Oxygen, Lenntech. Accessed January 25, 2008. "Oxygen is reactive and will form oxides with all other elements except helium, neon, argon and krypton."
^ P. Maksyutenko, T. R. Rizzo, and O. V. Boyarkin (2006). "A direct measurement of the dissociation energy of water", J. Chem. Phys. 125 doi 181101.
^ Chaplin, Martin (2008-01-04). "Water Hydrogen Bonding". Dicapai pada 2008-01-06.
^ Also, since oxygen has a higher electronegativity than hydrogen, the charge difference makes it a polar molecule. The interactions between the different dipoles of each molecule cause a net attraction force.
^ The aluminium oxide layer can be built to greater thickness by the process of electrolytic anodizing.
^ ^a ^b ^c ^d Cook 1968, p.507
^ ^a ^b ^c ^d Cook 1968, p.506
^ Cook 1968, p.505
^ Cotton, F. Albert and Wilkinson, Geoffrey (1972). Advanced Inorganic Chemistry: A comprehensive Text. (3rd Edition). New York, London, Sydney, Toronto: Interscience Publications. ISBN 0-471-17560-9.

Cook, Gerhard A.; Lauer, Carol M. (1968). "Oxygen". Dalam Clifford A. Hampel (penyunting). The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation. m/s. 499–512. LCCN 68-29938.

Templat:Oxygen compounds Templat:Chemical compounds by element

[1] Chemical properties of Oxygen, Lenntech. Accessed January 25, 2008. "Oxygen is reactive and will form oxides with all other elements except helium, neon, argon and krypton."

[2] P. Maksyutenko, T. R. Rizzo, and O. V. Boyarkin (2006). "A direct measurement of the dissociation energy of water", J. Chem. Phys. 125 doi 181101.

[3] Chaplin, Martin (2008-01-04). "Water Hydrogen Bonding". Dicapai pada 2008-01-06.

[4] Also, since oxygen has a higher electronegativity than hydrogen, the charge difference makes it a polar molecule. The interactions between the different dipoles of each molecule cause a net attraction force.

[5] The aluminium oxide layer can be built to greater thickness by the process of electrolytic anodizing.

[ECE507-6] Cook 1968, p.507

[ECE506-7] Cook 1968, p.506

[ECE505-8] Cook 1968, p.505

[cotton-wilkinson-9] Cotton, F. Albert and Wilkinson, Geoffrey (1972). Advanced Inorganic Chemistry: A comprehensive Text. (3rd Edition). New York, London, Sydney, Toronto: Interscience Publications. ISBN 0-471-17560-9.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]