ऑक्सीजन (O): रासायनिक गुणधर्म और अभिक्रियाएँ

रासायनिक गुणधर्मों का अवलोकन

ऑक्सीजन (O, परमाणु क्रमांक 8) एक अत्यंत अभिक्रियाशील अधातु है, जो आवर्त सारणी के समूह 16 (कैल्कोजन) का सदस्य है।

• अभिक्रियाशीलता: ऑक्सीजन (फ्लोरीन के बाद) दूसरा सबसे अधिक विद्युत् ऋणात्मक तत्व है और एक शक्तिशाली ऑक्सीकारक कारक है। यह लगभग सभी अन्य तत्वों के साथ आसानी से यौगिक बनाता है।
• विद्युत् ऋणात्मकता: उच्च विद्युत् ऋणात्मकता (पॉलिंग स्केल: 3.44) ध्रुवीय बंधों के निर्माण और इलेक्ट्रॉनों को ग्रहण करने की प्रबल प्रवृत्ति की ओर ले जाती है।
• ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: अधिकांश यौगिकों में आमतौर पर -2 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है, लेकिन -1 (परॉक्साइड), -1/2 (सुपरऑक्साइड), और +2 (ऑक्सीजन डाइफ्लोराइड, OF₂) भी दिखा सकता है।
• अपररूप: डाइऑक्साइड (O₂) और ओजोन (O₃) दो मुख्य अपररूप हैं।

वायु और ऑक्सीजन की क्रिया (दहन/ऑक्सीकरण)

ऑक्सीजन दहन का समर्थन करती है और कई तत्वों और यौगिकों के साथ, खासकर गर्म करने पर, तेज़ी से अभिक्रिया करती है।

अधातुओं के साथ

1. कार्बन (C):
   • पूर्ण दहन:

     C(s) + O₂(g) → CO₂(g)
     

   • सीमित ऑक्सीजन में (अपूर्ण दहन):

     2C(s) + O₂(g) → 2CO(g)
     

2. सल्फर (S):

   S(s) + O₂(g) → SO₂(g)
   

3. फास्फोरस (P₄):
   • अत्यधिक ऑक्सीजन में (फास्फोरस पेंटोक्साइड बनाने के लिए):

     P₄(s) + 5O₂(g) → P₄O₁₀(s)
     

   • सीमित ऑक्सीजन में (फास्फोरस ट्राइऑक्साइड बनाने के लिए):

     P₄(s) + 3O₂(g) → P₄O₆(s)
     

धातुओं के साथ

1. मैग्नीशियम (Mg):

   2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s)
   

2. लोहा (Fe):
   • जलना लोहा (शुद्ध ऑक्सीजन में, या बारीक विभाजित लोहे के साथ):

     3Fe(s) + 2O₂(g) → Fe₃O₄(s)
     

   • जंग लगना (नमी की उपस्थिति में धीमा ऑक्सीकरण):

     4Fe(s) + 3O₂(g) + nH₂O(l) → 2Fe₂O₃·nH₂O(s)
     

3. सोडियम (Na):
   • सोडियम परॉक्साइड बनाता है (अत्यधिक ऑक्सीजन के साथ प्रमुख उत्पाद):

     2Na(s) + O₂(g) → Na₂O₂(s)
     

   • सोडियम ऑक्साइड बनाता है (कम मात्रा में उत्पाद, या सीमित ऑक्सीजन के साथ):

     4Na(s) + O₂(g) → 2Na₂O(s)
     

4. पोटेशियम (K):
   • पोटेशियम सुपरऑक्साइड बनाता है:

     K(s) + O₂(g) → KO₂(s)
     

यौगिकों के साथ (हाइड्रोकार्बन, अमोनिया)

1. मीथेन (CH₄):

   CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)
   

2. इथेनॉल (C₂H₅OH):

   C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(g)
   

3. अमोनिया (NH₃):
   • उत्प्रेरक ऑक्सीकरण (नाइट्रिक एसिड उत्पादन के लिए ओस्टवाल्ड प्रक्रिया, उच्च तापमान पर Pt/Rh उत्प्रेरक के साथ):

     4NH₃(g) + 5O₂(g) \xrightarrow{Pt/Rh, 800^\circ C} 4NO(g) + 6H₂O(g)
     

   • पूर्ण ऑक्सीकरण (गैर-उत्प्रेरक, अत्यधिक ऑक्सीजन में):

     4NH₃(g) + 3O₂(g) → 2N₂(g) + 6H₂O(g)
     

जल और भाप की क्रिया

मौलिक ऑक्सीजन गैस (O₂) जल या भाप के साथ रासायनिक रूप से अभिक्रिया नहीं करती है। यह जल में अल्प विलेय होती है, यह गुणधर्म जलीय जीवन के लिए महत्वपूर्ण है। जल में ऑक्सीजन की विलेयता तापमान बढ़ने के साथ घटती जाती है।

अम्लों और क्षारों की क्रिया

मौलिक ऑक्सीजन गैस (O₂) एक उदासीन गैस है और सामान्य अम्लों या क्षारों के साथ अभिक्रिया नहीं करती है। हालाँकि, इसके ऑक्साइड अम्लीय (जैसे, CO₂, SO₂), क्षारीय (जैसे, Na₂O, MgO), उभयधर्मी (जैसे, Al₂O₃, ZnO), या उदासीन (जैसे, CO, NO) हो सकते हैं।

प्रमुख प्रयोगशाला परीक्षण/पहचान अभिक्रियाएँ

ऑक्सीजन गैस को निम्नलिखित परीक्षण द्वारा पहचाना जा सकता है:

1. जलती हुई तीली परीक्षण (Glowing Splint Test):
   • जब ऑक्सीजन वाले गैस जार में एक चमकती हुई (लपट वाली नहीं) लकड़ी की तीली डाली जाती है, तो तीली तुरंत फिर से जल उठती है और लपटों में बदल जाती है। यह ऑक्सीजन की दहन का समर्थन करने की क्षमता के कारण होता है।
   • अवलोकन: चमकती हुई तीली फिर से जल उठती है।