Syre
Från Rilpedia
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
| Allmänt | |||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Namn, kemiskt tecken, nummer | syre, O, 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ämnesklass | icke-metaller | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupp, period, block | 16, 2, p | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Densitet | 1,429 kg/m3 (273 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Utseende | färglös |
||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomens egenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommassa | 15,9994 u | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradie (beräknad) | 60 (48) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Kovalent radie | 73 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| van der Waalsradie | 155 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronkonfiguration | [ He ]2s22p4 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| e− per skal | 2,6 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationstillstånd (oxid) | -2, -1 (neutral) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | kubisk | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ämnets fysiska egenskaper | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregationstillstånd | gas | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Magnetiska egenskaper | paramagnetisk | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Smältpunkt | 50,35 K (-218 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Kokpunkt | 90,18 K (-183 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Molvolym | 17,36 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ångbildningsvärme | 3,4099 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Smältvärme | 0,22259 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ljudhastighet | 317 m/s vid 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Diverse | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativitet | 3,44 (Paulingskalan) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Värmekapacitet | 920 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Värmeledningsförmåga | 0,02674 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 1a jonisationspotential | 1 313,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2a jonisationspotential | 3 388,3 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 3e jonisationspotential | 5 300,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 4e jonisationspotential | 7 469,2 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 5e jonisationspotential | 10 989,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 6e jonisationspotential | 13 326,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 7e jonisationspotential | 71 330 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 8e jonisationspotential | 84 078 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Mest stabila isotoper | |||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
| SI-enheter & STP används om ej annat angivits | |||||||||||||||||||||||||||||||
Syre eller oxygen (latinskt namn, Oxygenium) är grundämnet med atomnummer 8. För att minska risken för förväxling med syra och som en internationell anpassning till vad ämnet heter på andra språk, kallar man ibland, till exempel på gastuber, ämnet för oxygen. Syre är vid standardtryck och -temperatur (STP) en gas, syrgas, O2, som förekommer i atmosfären i en halt av cirka 21 volymprocent.
Innehåll |
Egenskaper
Syre förekommer vid standardtryck och -temperatur som en tvåatomig gas, O2 (syrgas). Syrets grundtillstånd är triplett, vari dess elektronkonfiguration har två oparade elektroner som ger två antibindande orbitaler. Tvåatomigt syre binds samman med denna konfiguration och bindningen kan mycket förenklat beskrivas som en kovalent dubbelbindning.
O2 är kemiskt starkt reaktivt, och bildar stabila kemiska föreningar med de flesta andra grundämnen. Syre är ett starkt oxidationsmedel och förbränning i luft är vanligen oxidering av brännbara material under stark värmeutveckling. Korrosion innebär i vissa fall en långsam oxidering med bildning av ett oxidskikt på metallen i fråga. Järnets korrosionsprodukter kallas rost.
En liten mängd syre kan lösa sig i vatten, denna mängd är dock tillräcklig för djurlivet i vattnet (se nedan). Syre i fast och vätskeform har en blå färg. Himlens blåa färg beror dock inte på detta utan på Rayleigh-spridning.
Allotropa former
På jorden är den vanligaste allotropa formen av syre O2, syrgas eller dioxygen. Den mindre vanliga formen är ozon (O3), en gas som har en frän lukt och är giftig för människor (se marknära ozon). Den treatomiga ozonmolekylen är termodynamiskt instabil gentemot den vanliga tvåatomiga formen. Ozon bildas dock kontinuerligt i övre delen av jordens atmosfär med hjälp av kortvågig ultraviolett strålning från solen. Ozon skyddar i sin tur livet på jorden genom att blockera en stor del av UV-strålningen. Syre kan även förekomma i en nyupptäckt tredje form kallad tetrasyre (O4) eller oxyzon[1].
Isotoper
Syre har sjutton kända isotoper med massor från 12,03 u till 28,06 u. Tre av dem är stabila, 16O, 17O och 18O, av vilka 16O är den allmänt förekommande (mer än 99,7%). De radioaktiva isotoperna har alla halveringstider på mindre än tre minuter.
Före atommassenheten u definierades (baserat på 12C) hade syre getts atommassan 16. Eftersom fysiker ofta endast syftade på 16O medan kemister talade om den naturliga blandningen av isotoper så förekom det olika viktskalor.
Förekomst
Syre är universums tredje vanligaste grundämne, endast överträffad av väte och helium. Syre bildas främst genom kärnreaktioner i massiva stjärnor.
Syre är den största grundämneskomponenten i jordskorpan, 49% av dess massa utgörs av syre. Syre är även den näst största komponenten av hela jorden (28% av massan), den största komponenten i oceanerna (86% av massan) samt den nästa största komponenten av atmosfären (20,947% av volymen), efter kväve. Som grundämne förekommer syre i atmosfären och löst i haven. Vid temperaturen 25°C och trycket 1 atm (av luft) kommer en liter vatten att lösa upp ungefär 6,04 kubikcentimeter (8,63 mg, 0,270 mmol) syre. Havsvatten kan lösa upp cirka 4,9 cm2 (7,0 mg, 0,22 mmol). Vid 0°C kommer lösligheten att öka till 10.29 cm2 för vatten och 8,0 cm2 för havsvatten. Denna skillnad är mycket viktigt för livet i haven, eftersom vatten nära polerna kan försörja mycket mera liv per volymenhet på grund av det höga innehållet syre.[2]
Biologisk betydelse
Trots syrets reaktivitet förekommer den i jordatmosfären i en unikt hög halt. Andra himlakroppar i solsystemet kan ha en låg syrehalt i sina atmosfärer - denna bildas då av kemisk fotodissociation p g a solens UV-ljus. Jordatmosfärens syre produceras nästan enbart genom biologisk fotosyntes. Rent syre tros ha dykt upp i stora mängder redan under tidiga proterozoikum, för cirka 2 miljarder år sedan. Syret löstes i haven och reagerade med järn, men för omkring 2,7 miljarder år sedan började syret frigöras till atmosfären, eftersom det från denna tid och framåt förekommer rostiga järnrika mineraler.
Syre är ett livsviktigt ämne för alla flercelliga organismer, eftersom det ingår både som byggmaterial och som energibuffert i cellandningens energiomvandling. Brist på syre leder till kvävning. Ren syrgas är dock mycket giftigt, då den orsakar massiv bildning av fria radikaler i den biologiska organismen. Det biologiska livet var i begynnelsen inte anpassat till syrets giftighet, men vissa grupper av mikrober anpassade sig till högre syrgashalt i atmosfären. Några grupper av bakterier och arkéer lever under syrefria förhållanden, t ex havsbottnar och dyiga sjöbottnar, och dessa har ofta bevarat sin ursprungliga känslighet för det giftiga syret.
Föreningar
På grund av sin höga elektronegativitet kan syre bilda föreningar med nästan alla andra grundämnen, av detta har fenomenet oxidation fått sitt namn. De enda grundämnen som inte kan oxideras är fluor samt några av ädelgaserna. Många av ädelmetallerna (till exempel guld och platina) är dock mycket motståndskraftiga mot direkta reaktioner med syre. De mest kända syreföreningarna är vatten (H2O) och sand.
Biologiskt viktiga syreföreningar är bland annat vatten och koldioxid (CO2). Organiska föreningar innehåller ofta syre i form av hydroxyl-radikaler -OH, bland annat alkoholer och socker, organiska syragrupper -COOH och aldehyder -CHO. Eftersom syre är det tredje vanligaste grundämnet i universum är också OH-radikalen och vattenmolekylen H2O universums vanligaste fleratomiga molekyler. Åtskilliga syror, såväl oorganiska som organiska innehåller syre.
Användningsområden
Eftersom målet med människors andning är att uppta syre används syre inom medicinen för att underlätta andning. Vid bestigning av berg på så hög höjd att lufttrycket blir för lågt för att människan ska kunna tillgodogöra sig tillräckligt med syre utnyttjas ofta medhavda syrgastuber. I rymddräkter används oftast rent syre vid ett reducerat tryck, omkring en tredjedel av trycket vid jordytan. Rymddräktens bärare får då normalt deltryck av syre i blodet.
Syrgas blandat med vätgas i proportionen 1:2 bildar knallgas. Precis som namnet antyder så blir det en stor knall när gasen antänds och restprodukten från den våldsamma reaktionen är vattenånga. Syre används också vid gassvetsning och vid tillverkning av stål och metanol. Syre kan också användas som oxideringsmedel i en raketmotor.
Historia
Syre beskrevs första gången vetenskapligt av den polske alkemisten Michael Sendivogius under slutet av 1500-talet. Han kallade gasen som avges av uppvärmt salpeter för "livets elixir".[4]
Syre upptäcktes mera kvantitativt av den svenske kemisten Carl Wilhelm Scheele någon gång före 1773, men upptäckten publicerades inte förrän efter att Joseph Priestley den 1 augusti 1774 upptäckte vad han kallade deflogistoniserad luft (se flogiston). Priestley publicerade sina upptäckter 1775 och Scheele 1777, varför Priestley ofta ges äran för upptäckten. Både Scheele och Priestley producerade syre genom att värma upp kvicksilveroxid.
Scheele kallade gasen 'eldluft' eftersom den var den enda kända gasen som kunde upprätthålla förbränning. Senare upptäcktes att gasen är nödvändig för allt djurliv och den kallades även "livsviktig luft". Slutligen gav Antoine Laurent Lavoisier gasen namnet oxygen, vilket betyder "syra-bildare" på grekiska. Man trodde då felaktigt att alla syror innehåller syre. Det svenska namnet syre härstammar även från detta.
Se även
- Aerob - en process eller organism som kräver syre
- Fotosyntes - den process på jorden som producerar syre
- Förbränning - en process där ett bränsle reagerar med ett oxidationsmedel, vanligtvis syrgas
Källor
- Artikeln Oxygen på engelskspråkiga Wikipedia
- Steven Zumdahl: Chemistry, 2006
Noter
- ↑ Philip Ball: New form of oxygen found, från news@nature.com, publicerad 16 november 2001
- ↑ Oxygen, occurence, 12 april 2007
- ↑ http://www.slv.se/upload/dokument/markning/tillsatser/E_nummer_06.doc besökt 2007-04-26
- ↑ Oxygen, history, 12 april 2007
