Syreföreningar

Vatten (H 2 O) är den mest kända syreföreningen

Oxidationstillståndet för syre är −2 i nästan alla kända syreföreningar . Oxidationstillståndet −1 finns i ett fåtal föreningar som peroxider . Föreningar som innehåller syre i andra oxidationstillstånd är mycket ovanliga: − 1 ⁄ 2 ( superoxider ), − 1 ⁄ 3 ( ozonider ), 0 (elementär, hypofluorsyra ), + 1 ⁄ 2 ( dioxygenyl ), +1 ( dioxygen difluorid ), och +2 ( syredifluorid ).

Syre är reaktivt och bildar oxider med alla andra grundämnen utom ädelgaserna helium , neon , argon och krypton .

Oxider

Vatten ( H
2 O ) är oxiden av väte och den mest kända syreföreningen. Dess bulkegenskaper är delvis ett resultat av interaktionen mellan dess beståndsdelar atomer, syre och väte, med atomer av närliggande vattenmolekyler. Väteatomer är kovalent bundna till syre i en vattenmolekyl men har också en ytterligare attraktion (ca 23,3 kJ·mol −1 per väteatom) till en intilliggande syreatom i en separat molekyl. Dessa vätebindningar mellan vattenmolekyler håller dem ungefär 15 % närmare än vad som skulle förväntas i en enkel vätska med bara Van der Waals-krafter .

Oxider, såsom järnoxid eller rost , Fe
2 O
3 , bildas när syre kombineras med andra grundämnen

På grund av sin elektronegativitet bildar syre kemiska bindningar med nästan alla andra fria grundämnen vid förhöjda temperaturer för att ge motsvarande oxider . Vissa grundämnen, såsom järn som oxiderar till järnoxid eller rost, Fe
2 O
3 , oxiderar dock lätt vid standardförhållanden för temperatur och tryck (STP). Ytan på metaller som aluminium och titan oxideras i närvaro av luft och blir belagda med en tunn film av oxid som passiverar metallen och bromsar ytterligare korrosion . Så kallade ädelmetaller, som guld och platina , motstår direkt kemisk kombination med syre, och ämnen som guld(III)oxid ( Au
2 O
3 ) måste bildas på en indirekt väg.

Alkalimetallerna och jordalkalimetallerna reagerar alla spontant med syre när de utsätts för torr luft för att bilda oxider och bildar hydroxider i närvaro av syre och vatten. Som ett resultat finns inget av dessa element i naturen som en fri metall. Cesium är så reaktivt med syre att det används som en getter i vakuumrör . Fast magnesium reagerar långsamt med syre vid STP, men det kan brinna i luft, generera mycket höga temperaturer, och dess metallpulver kan bilda explosiva blandningar med luft.

Syre finns som föreningar i atmosfären i spårmängder i form av koldioxid ( CO
2 ) och kväveoxider (NO x ). Jordskorpan består till stor del av oxider av kisel ( kiseldioxid SiO
2 , som finns i granit och sand ), aluminium ( aluminiumoxid Al 2
O 3
, i bauxit och korund ), järn ( järn ( III) oxid Fe
2 O
3 , i hematit och rost ) och andra oxider av metaller .

Andra oorganiska föreningar

Kvarts är ett vanligt kristallint mineral tillverkat av kiseldioxid eller kiseldioxid ( SiO
2 )

Resten av jordskorpan bildas också av syreföreningar, viktigast av allt kalciumkarbonat (i kalksten ) och silikater (i fältspat ). Vattenlösliga silikater i form av Na
4 SiO
4 , Na
och SiO
3 2 och Na
2 Si
2 O
5 används som rengöringsmedel lim .

Peroxider behåller en del av syrets ursprungliga molekylstruktur (( − OO − ). Vit eller ljusgul natriumperoxid ( Na
2 O
2 ) bildas när metalliskt natrium förbränns i syre. Varje syreatom i sin peroxidjon kan ha en hel oktett på 4 par elektroner Superoxider är en klass av föreningar som är mycket lika peroxider, men med bara en oparad elektron för varje par syreatomer ( O
− 2 ) . Dessa föreningar bildas genom oxidation av alkalimetaller med större jonradier (K) Till exempel är kaliumsuperoxid ( KO
2 ) ett orangegult fast ämne som bildas när kalium reagerar med syre.

Väteperoxid ( H
2 O
2 ) kan framställas genom att en volym på 96 % till 98 % väte och 2 till 4 % syre passerar genom en elektrisk urladdning. En mer kommersiellt gångbar metod är att tillåta autooxidation av en organisk mellanprodukt, H2O2
2 -
. etylantrahydrokinon löst i ett organiskt lösningsmedel, för att oxidera till och 2-etylantrakinon 2-etylantrakinonen reduceras sedan och återförs tillbaka till processen.

När de löses i vatten bildar många metalloxider alkaliska lösningar, medan många oxider av icke-metaller bildar sura lösningar . Till exempel natriumoxid i lösning den starka basen natriumhydroxid , medan fosforpentoxid i lösning bildar fosforsyra .

Oxygenerade anjoner såsom klorater ( ClO
− 3 ), perklorater ( ClO
− 4 ), kromater ( CrO
2− 4 ), dikromater ( Cr
2 O
2− 7 ), permanganater ( MnO
− 4 ) och nitrater ( NO
− 3 ) är starka oxidationsmedel. Syre bildar heteropolysyror och polyoxometalatjoner med volfram , molybden och några andra övergångsmetaller , såsom fosfovolframsyra ( H
3 PW
12 O
40 ) och oktadekamolybdofosforsyra ( H
6 P
2 Mo
18 O
62 ).

Syre kan bilda oxider med tyngre ädelgaser xenon och radon , även om detta kräver indirekta metoder. Även om inga oxider av krypton är kända, kan syre bilda kovalenta bindningar med krypton i en instabil förening Kr(OTeF 5 ) 2 .

En oväntad syreförening är dioxygenylhexafluorplatinat , O
+ 2 PtF
− 6 , som upptäcktes vid studier av egenskaperna hos platinahexafluorid ( PtF
6 ). En förändring i färg när denna förening exponerades för atmosfärisk luft antydde att dioxygen oxiderades (i sin tur ledde svårigheten att oxidera syre till hypotesen att xenon kan oxideras av PtF6, vilket resulterade i första
upptäckten av den xenonföreningen xenonhexafluorplatinat Xe +
PtF
- 6 ). Katjonerna av syre bildas endast i närvaro av starkare oxidanter än syre, vilket begränsar dem till verkan av fluor och vissa fluorföreningar. Enkla syrefluorider är kända.

Organiska föreningar


Aceton är ett viktigt matarmaterial i den kemiska industrin. (syre är i rött, kol i svart och väte i vitt)

Bland de viktigaste klasserna av organiska föreningar som innehåller syre är (där "R" är en organisk grupp): alkohol (R-OH); etrar (ROR); ketoner (R-CO-R); aldehyder (R-CO-H); karboxylsyror (R-COOH); estrar (R-COO-R); syraanhydrider (R-CO-O-CO-R); amider (RC(O)-NR2 ) . Det finns många viktiga organiska lösningsmedel som innehåller syre, bland annat: aceton , metanol , etanol , isopropanol , furan , THF , dietyleter , dioxan , etylacetat , DMF , DMSO , ättiksyra , myrsyra . Aceton ( (CH
3 )
2 CO ) och fenol ( C
6 H
5 OH ) används som matarmaterial vid syntes av många olika ämnen. Andra viktiga organiska föreningar som innehåller syre är: glycerol , formaldehyd , glutaraldehyd , citronsyra , ättiksyraanhydrid , acetamid , etc. Epoxider är etrar där syreatomen är en del av en ring med tre atomer.

Syre reagerar spontant med många organiska föreningar vid eller under rumstemperatur i en process som kallas autooxidation . Alkaliska lösningar av pyrogallol , bensen-1,2,3-triol absorberar syre från luften och används för att bestämma atmosfärens koncentration av syre. De flesta av de organiska föreningar som innehåller syre är inte gjorda av direkt inverkan av syre. Organiska föreningar som är viktiga inom industri och handel framställs genom direkt oxidation av en prekursor inkluderar:

C
2 H
4 + ½ O
2 +
katalysator ———→ C
2 H
4 O
CH
3 CHO + O
2 +
katalysator ———→ CH
3 C(O)-OOH

Biomolekyler

Syre representerar mer än 40 % av molekylvikten hos ATP- molekylen

Grundämnet finns i nästan alla biomolekyler som är viktiga för, eller genereras av, livet. Endast ett fåtal vanliga komplexa biomolekyler, såsom skvalen och karotener , innehåller inget syre. Av de organiska föreningarna med biologisk relevans kolhydrater den största andelen syre (cirka 50 %). Alla fetter , fettsyror , aminosyror och proteiner innehåller syre (på grund av närvaron av karbonylgrupper i dessa syror och deras esterrester ). Dessutom har sju av aminosyrorna som är inkorporerade i proteiner också syre införlivat i sina sidokedjor. Syre förekommer också i fosfatgrupper (PO 4 3− ) i de biologiskt viktiga energibärande molekylerna ATP och ADP , i ryggraden och purinerna (förutom adenin ) och pyrimidinerna i RNA och DNA , och i ben som kalciumfosfat och hydroxylapatit .

Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Oxygen_compounds&oldid=1113045053 "