I  - CẤU TẠO PHÂN TỬ OXI

Nguyên tử oxi có cấu hình electron  1s²2s²2p⁴, lớp ngoài cùng có  2  electron độc thân. Hai nguyên tử  O  liên kết cộng hóa trị không cực, tạo thành phân tử  O2. Công thức cấu tạo của phân tử oxi có thể viết là:  O=O

II - TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN CỦA OXI

1. Tính chất vật lí

Oxi là chất khí không màu, không mùi, nặng hơn không khí  (d=32/29≈1,1). Dưới áp suất khí quyển, oxi hóa hỏng ở nhiệt độ  −183^oC.

Khí oxi ít tan trong nước  (100ml  nước ở  20^oC  và  1atm  hòa tan được  3,1ml  khí oxi. Độ tan S=0,0043g/100gH₂O).

2. Trạng thái tự nhiên

Oxi trong không khí là sản phẩm của quá trình quang hợp. Cây xanh là nhà máy sản xuất cacbohiđrat và oxi từ cacbon đioxit và nước dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Nhờ sự quang hợp của cây xanh mà lượng khí oxi trong không khí hầu như không đổi:

6CO₂+6H₂O −→ (ánhsáng)C₆H₁₂O₆+6O₂

III - TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA OXI

Nguyên tố oxi có độ âm điện lớn  (3,44), chỉ đứng sau flo  (3,98). Khi tham gia phản ứng, nguyên tử  O  dễ dàng nhận thêm  2e. Do vậy, oxi là nguyên tố phi kim hoạt động, có tính oxi hóa mạnh. Trong các hợp chất (trừ hợp chất với flo và hợp chất peoxit), nguyên tố oxi có số oxi hóa là  −2.

Oxi tác dụng với hầu hết các kim loại  (trừ  Au,Pt...)  và phi kim (trừ halogen). Oxi tác dụng với nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ.

Quá trình oxi hóa các chất đều tỏa nhiệt, phản ứng có thể xảy ra nhanh hay chậm khác nhau phụ thuộc vào các điều kiện: nhiệt độ, bản chất và trạng thái của chất.

Dưới đây là một số thí dụ minh họa cho tính oxi hóa của oxi.

1. Tác dụng với kim loại

Na  và  Mg  cháy sáng chói trong khí oxi, tạo ra hợp chất ion là oxit.

2. Tác dụng với phi kim

Nhiều phi kim cháy khí oxi tạo ra oxit, là những hợp chất liên kết cộng hóa trị có cực

3. Tác dụng với hợp chất

Ở nhiệt độ cao, nhiều hợp chất cháy trong khí oxi tạo ra oxit, là những hợp chất liên kết cộng hóa trị có cực.

IV - ỨNG DỤNG CỦA OXI

Oxi có vai trò quyết định đối với sự sống của con người và động vật. Mỗi người mỗi ngày cần từ  20−20m3  không khí để thở.

Hàng năm, trên thế giới sản xuất hàng chục triệu tấn oxi để đáp ứng nhu cầu đời sống và sản xuất.

V - ĐIỀU CHẾ OXI

1. Trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế oxi bằng phản ứng phân hủy những hợp chất chứa oxi, kém bền với nhiệt như  KMnO₄,KClO₃,H₂O₂...

Thí dụ:

Đun nóng  KMnO₄  hoặc  KClO₃  với chất xúc tác là  MnO₂:

                      2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑

                      2KClO₃ → (xúctác:MnO₂) 2KCl+3O₂↑

Phân hủy hiđro peoxit  H₂O2  với chất xúc tác là  MnO₂:

                      2H₂O₂→(xúctác:MnO₂) 2H₂O + O₂↑

2. Trong công nghiệp

a) Từ không khí

Không khí sau khi đã loại bỏ  CO₂, bụi và hơi nước, được hóa lỏng. Chưng cất phân đoạn không khí lỏng, thu được khí oxi  ở  −183^oC. Khí oxi được vận chuyển trong những bình thép có dung tích  100lít  dưới áp suất  150atm  (xem sơ đồ sản xuất oxi từ không khí)

b) Từ nước

Điện phân nước (nước có hòa tan chất điện li, như  H₂SO₄  hoặc  NaOH  để tăng tính dẫn điện của nước )  người ta thu được khí oxi ở cực dương (anot)  và khí hiđro ở cực âm (catot):