ஆக்ஸிஜன் (O): வேதியியல் பண்புகள் மற்றும் வினைகள்

வேதியியல் பண்புகளின் கண்ணோட்டம்

ஆக்ஸிஜன் (O, அணு எண் 8) மிகவும் வினைத்திறன் கொண்ட ஒரு அலோகமாகும். இது தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 16 (சல்கோஜன்கள்) ஐச் சார்ந்தது.

• வினைத்திறன்: ஆக்ஸிஜன் (ஃப்ளூரின்னை அடுத்து) இரண்டாவது அதிக எலெக்ட்ரான் கவர்ச்சி கொண்ட தனிமமாகும், மேலும் இது ஒரு சக்திவாய்ந்த ஆக்ஸிஜனேற்ற காரணி. இது கிட்டத்தட்ட மற்ற எல்லா தனிமங்களுடனும் சேர்மங்களை எளிதாக உருவாக்குகிறது.
• எலெக்ட்ரான் கவர்ச்சி: அதிக எலெக்ட்ரான் கவர்ச்சி (பாலிங் அளவு: 3.44) முனைவுப் பிணைப்புகளை உருவாக்குவதற்கும், எலெக்ட்ரான்களைப் பெறுவதற்கான வலுவான போக்கிற்கும் வழிவகுக்கிறது.
• ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலைகள்: பெரும்பாலான சேர்மங்களில் பொதுவாக -2 ஆக்ஸிஜனேற்ற நிலையைக் காட்டுகிறது, ஆனால் -1 (பெராக்சைடுகள்), -1/2 (சூப்பராக்சைடுகள்) மற்றும் +2 (ஆக்ஸிஜன் டைஃப்ளூரைடு, OF₂) ஆகியவற்றையும் காட்டலாம்.
• புறவேற்றுமைத் திரிபுகள்: டைஆக்ஸிஜன் (O₂) மற்றும் ஓசோன் (O₃) ஆகியவை இரண்டு முக்கிய புறவேற்றுமைத் திரிபுகள் ஆகும்.

காற்று மற்றும் ஆக்ஸிஜனின் செயல்பாடு (எரிதல்/ஆக்ஸிஜனேற்றம்)

ஆக்ஸிஜன் எரிதலுக்கு துணை புரிகிறது மற்றும் பல தனிமங்கள் மற்றும் சேர்மங்களுடன், குறிப்பாக வெப்பப்படுத்தும்போது, தீவிரமாக வினைபுரிகிறது.

அலோகங்களுடன்

1. கார்பன் (C):
   • முழுமையான எரிதல்:

     C(s) + O₂(g) → CO₂(g)
     

   • குறைவான ஆக்ஸிஜனில் (முழுமையற்ற எரிதல்):

     2C(s) + O₂(g) → 2CO(g)
     

2. சல்ஃபர் (S):

   S(s) + O₂(g) → SO₂(g)
   

3. பாஸ்பரஸ் (P₄):
   • அதிகப்படியான ஆக்ஸிஜனில் (பாஸ்பரஸ் பென்டாக்சைடு உருவாக்க):

     P₄(s) + 5O₂(g) → P₄O₁₀(s)
     

   • குறைவான ஆக்ஸிஜனில் (பாஸ்பரஸ் ட்ரைஆக்சைடு உருவாக்க):

     P₄(s) + 3O₂(g) → P₄O₆(s)
     

உலோகங்களுடன்

1. மெக்னீசியம் (Mg):

   2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s)
   

2. இரும்பு (Fe):
   • இரும்பு எரிதல் (தூய ஆக்ஸிஜனில், அல்லது நுண்ணிய இரும்புடன்):

     3Fe(s) + 2O₂(g) → Fe₃O₄(s)
     

   • துருப்பிடித்தல் (ஈரப்பதம் முன்னிலையில் மெதுவான ஆக்ஸிஜனேற்றம்):

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

3. சோடியம் (Na):
   • சோடியம் பெராக்சைடு உருவாகிறது (அதிகப்படியான ஆக்ஸிஜனுடன் முக்கிய விளைபொருள்):

     2Na(s) + O₂(g) → Na₂O₂(s)
     

   • சோடியம் ஆக்சைடு உருவாகிறது (குறைவான விளைபொருள், அல்லது குறைவான ஆக்ஸிஜனுடன்):

     4Na(s) + O₂(g) → 2Na₂O(s)
     

4. பொட்டாசியம் (K):
   • பொட்டாசியம் சூப்பராக்சைடு உருவாகிறது:

     K(s) + O₂(g) → KO₂(s)
     

சேர்மங்களுடன் (ஹைட்ரோகார்பன்கள், அம்மோனியா)

1. மெத்தேன் (CH₄):

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

2. எத்தனால் (C₂H₅OH):

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

3. அம்மோனியா (NH₃):
   • வினையூக்கி ஆக்ஸிஜனேற்றம் (நைட்ரிக் அமிலம் தயாரிப்பதற்கான ஆஸ்ட்வால்ட் செயல்முறை, Pt/Rh வினையூக்கியுடன் உயர் வெப்பநிலையில்):

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

   • முழுமையான ஆக்ஸிஜனேற்றம் (வினையூக்கி அல்லாத, அதிகப்படியான ஆக்ஸிஜனில்):

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

நீர் மற்றும் நீராவியின் செயல்பாடு

தனிம ஆக்ஸிஜன் வாயு (O₂) நீர் அல்லது நீராவிடன் வேதியியல் ரீதியாக வினைபுரிவதில்லை. இது நீரில் குறைவாகவே கரையும், இது நீர்வாழ் உயிரினங்களுக்கு இன்றியமையாத ஒரு பண்பாகும். நீரில் ஆக்ஸிஜனின் கரைதிறன் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது குறைகிறது.

அமிலங்கள் மற்றும் காரங்கள் செயல்பாடு

தனிம ஆக்ஸிஜன் வாயு (O₂) ஒரு நடுநிலை வாயு ஆகும், மேலும் இது பொதுவான அமிலங்கள் அல்லது காரங்களுடன் வினைபுரிவதில்லை. இருப்பினும், அதன் ஆக்சைடுகள் அமிலத்தன்மை (எ.கா., CO₂, SO₂), காரத்தன்மை (எ.கா., Na₂O, MgO), இருநிலைத்தன்மை (எ.கா., Al₂O₃, ZnO) அல்லது நடுநிலைத்தன்மை (எ.கா., CO, NO) கொண்டதாக இருக்கலாம்.

முக்கிய ஆய்வக சோதனை/அடையாள வினைகள்

ஆக்ஸிஜன் வாயுவை பின்வரும் சோதனையின் மூலம் கண்டறியலாம்:

1. மங்கும் பிசிறு சோதனை (Glowing Splint Test):
   • ஆக்ஸிஜன் உள்ள ஒரு வாயு ஜாரில் ஒரு மங்கும் (தீப்பிடிக்காத) மர பிசிறு செருகப்படும்போது, அந்த பிசிறு உடனடியாக மீண்டும் தீப்பிடித்து எரியும். இது ஆக்ஸிஜன் எரிதலுக்கு துணைபுரியும் திறனைக் கொண்டிருப்பதால்தான்.
   • கவனிப்பு: மங்கும் பிசிறு மீண்டும் தீப்பிடித்து எரிகிறது.