ऑक्सिजन (O): रासायनिक गुणधर्म आणि अभिक्रिया

रासायनिक गुणधर्मांचे विहंगावलोकन

ऑक्सिजन (O, अणुक्रमांक 8) हे एक अत्यंत क्रियाशील अधातू आहे, जे आवर्त सारणीतील गट 16 (कॅल्कोजेन्स) चा सदस्य आहे.

अभिक्रियाशीलता: ऑक्सिजन हा दुसरा सर्वात जास्त ऋणविद्युत (फ्लोरिननंतर) घटक आहे आणि एक शक्तिशाली ऑक्सिडीकारक अभिकर्ता आहे. तो इतर जवळजवळ सर्व घटकांसह सहजपणे संयुगे तयार करतो.
ऋणविद्युतता: उच्च ऋणविद्युतता (पॉलिंग स्केल: 3.44) ध्रुवीय बंधांच्या निर्मितीस आणि इलेक्ट्रॉन मिळविण्याच्या तीव्र प्रवृत्तीस कारणीभूत ठरते.
ऑक्सिडीकरण अवस्था: बहुतेक संयुगांमध्ये सामान्यतः -2 ऑक्सिडीकरण अवस्था दर्शवते, परंतु -1 (पेरॉक्साईड्स), -1/2 (सुपरऑक्साईड्स), आणि +2 (ऑक्सिजन डायफ्लोराईड, OF₂) देखील दर्शवू शकते.
अपरूप: डायऑक्सिजन (O₂) आणि ओझोन (O₃) हे दोन मुख्य अपरूप आहेत.

हवा आणि ऑक्सिजनची क्रिया (ज्वलन/ऑक्सिडीकरण)

ऑक्सिजन ज्वलनास मदत करतो आणि अनेक घटक व संयुगांशी, विशेषतः गरम केल्यावर, जोरदारपणे अभिक्रिया करतो.

अधातूंशी

कार्बन (C):
- पूर्ण ज्वलन:
```
C(s) + O₂(g) → CO₂(g)
```
- मर्यादित ऑक्सिजनमध्ये (अपूर्ण ज्वलन):
```
2C(s) + O₂(g) → 2CO(g)
```
सल्फर (S):
```
S(s) + O₂(g) → SO₂(g)
```
फॉस्फरस (P₄):
- अतिरिक्त ऑक्सिजनमध्ये (फॉस्फरस पेंटॉक्साईड तयार करण्यासाठी):
```
P₄(s) + 5O₂(g) → P₄O₁₀(s)
```
- मर्यादित ऑक्सिजनमध्ये (फॉस्फरस ट्रायॉक्साईड तयार करण्यासाठी):
```
P₄(s) + 3O₂(g) → P₄O₆(s)
```

धातूंशी

मॅग्नेशियम (Mg):
```
2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s)
```
लोह (Fe):
- जळणारे लोह (शुद्ध ऑक्सिजनमध्ये, किंवा बारीक केलेल्या लोहाने):
```
3Fe(s) + 2O₂(g) → Fe₃O₄(s)
```
- गंजणे (आर्द्रतेच्या उपस्थितीत मंद ऑक्सिडीकरण):
```
4Fe(s) + 3O₂(g) + nH₂O(l) → 2Fe₂O₃·nH₂O(s)
```
सोडियम (Na):
- सोडियम पेरॉक्साईड तयार करते (अतिरिक्त ऑक्सिजनसह मुख्य उत्पादन):
```
2Na(s) + O₂(g) → Na₂O₂(s)
```
- सोडियम ऑक्साईड तयार करते (अल्प उत्पादन, किंवा मर्यादित ऑक्सिजनसह):
```
4Na(s) + O₂(g) → 2Na₂O(s)
```
पोटॅशियम (K):
- पोटॅशियम सुपरऑक्साईड तयार करते:
```
K(s) + O₂(g) → KO₂(s)
```

संयुगांशी (हायड्रोकार्बन्स, अमोनिया)

मिथेन (CH₄):

CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(g)

इथेनॉल (C₂H₅OH):

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

अमोनिया (NH₃):
- उत्प्रेरकी ऑक्सिडीकरण (नाइट्रिक आम्ल उत्पादनासाठी ओस्टवाल्ड प्रक्रिया, उच्च तापमानावर Pt/Rh उत्प्रेरकासह):
```
4NH₃(g) + 5O₂(g) \xrightarrow{Pt/Rh, 800^\circ C} 4NO(g) + 6H₂O(g)
```
- पूर्ण ऑक्सिडीकरण (उत्प्रेरकविहीन, अतिरिक्त ऑक्सिजनमध्ये):
```
4NH₃(g) + 3O₂(g) → 2N₂(g) + 6H₂O(g)
```

पाणी आणि वाफेची क्रिया

मूलभूत ऑक्सिजन वायू (O₂) पाणी किंवा वाफेशी रासायनिकरित्या अभिक्रिया करत नाही. तो पाण्यात कमी प्रमाणात विद्राव्य असतो, हा गुणधर्म जलचर जीवनासाठी अत्यंत महत्त्वाचा आहे. पाण्याची ऑक्सिजनमधील विद्राव्यता तापमान वाढल्यास कमी होते.

आम्ल आणि आम्लारींची क्रिया

मूलभूत ऑक्सिजन वायू (O₂) एक तटस्थ वायू आहे आणि सामान्य आम्ल किंवा आम्लारींशी अभिक्रिया करत नाही. तथापि, त्याचे ऑक्साईड्स आम्लीय (उदा. CO₂, SO₂), आम्लारीय (उदा. Na₂O, MgO), उभयधर्मी (उदा. Al₂O₃, ZnO), किंवा तटस्थ (उदा. CO, NO) असू शकतात.

मुख्य प्रयोगशाळा चाचणी/ओळख अभिक्रिया

ऑक्सिजन वायू खालील चाचणीद्वारे ओळखला जाऊ शकतो:

पेटलेली लाकडी काडी चाचणी:
- जेव्हा चमकणारी (जळणारी नाही) लाकडी काडी ऑक्सिजन असलेल्या वायूच्या भांड्यात ठेवली जाते, तेव्हा ती काडी त्वरित पुन्हा पेट घेते आणि ज्वालांनी भरते. हे ऑक्सिजनच्या ज्वलनास मदत करण्याच्या क्षमतेमुळे होते.
- निरीक्षण: चमकणारी लाकडी काडी पुन्हा पेट घेते.