Bài 29: Oxi-Ozon

A. OXI

I. VỊ TRÍ VÀ CẤU TẠO

• Cấu hình electron của ₈O: 1s²2s²2p⁴ → Oxi thuộc chu kì 2, nhóm VIA trong bảng tuần hoàn hóa học.
• Phân tử O₂ gồm 2 nguyên tử oxi liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị không cực, công thức cấu tạo của phân tử oxi là O=O.

II. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

• Khí oxi không màu, không mùi, không vị, hơi nặng hơn không khí (d= \(\dfrac{32}{29}\) ≃ 1,1).
• Hóa lỏng ở -183^oC.
• Khí oxi ít tan trong nước.

Oxi ở dạng rắn.

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC 

• Do có 6 electron ở lớp ngoài cùng, oxi có xu hướng nhận thêm 2 electron khi tham gia phản ứng hóa học để đạt cấu hình electron bền.
• Oxi có độ âm điện lớn (3,44) và chỉ kém flo. Do vậy, oxi là nguyên tố phi kim hoạt động hóa học, có tính oxi hóa mạnh.
• Trong các hợp chất (ngoại trừ với flo), nguyên tố oxi có số oxi hóa là -2.

1. Tác dụng với kim loại

Oxi tác dụng được với hầu hết các kim loại (trừ Au,Pt) khi đun nóng tạo thành các oxit kim loại tương ứng.

2Mg  +  O₂    2MgO

3Fe  +  2O₂    Fe₃O₄

2. Tác dụng với phi kim 

Oxi cũng tác dụng được với đa số các phi kim ở nhiệt độ cao (ngoại trừ nhóm halogen).

S  +  O₂    SO₂ 

4P  +  5O₂    2P₂O₅ 

C  + O₂   CO₂

3. Tác dụng với hợp chất

VI. ỨNG DỤNG

Oxi có vai trò quyết định tới sự sống của con người và động vật. Nếu không có oxi sẽ không tồn tại sự sống trên trái đất, mỗi người cần từ 20-30 m³ không khí để thể mỗi ngày.

Ngoài ra oxi còn có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Hằng năm, các nước trên thế giới sản xuất hàng chục triệu tấn oxi để đáp ứng nhu cầu cho các ngành công nghiệp.

V. ĐIỀU CHẾ

1. Trong phòng thí nghiệm

Oxi được điều chế bằng cách nhiệt phân những hợp chất giàu oxi và ít bền với nhiệt như KMnO₄ (rắn) và KClO₃ (rắn)...

Ví dụ: 

2KMnO₄    K₂MnO₄  + MnO₂  + O₂

2. Trong công nghiệp

• Từ không khí 

Oxi được điều chế bằng cách chưng cất phân đoạn không khí lỏng sau khi đã loại bỏ hết hơi nước, bụi, khí cacbon đioxit. Oxi sau đó được vận chuyển trong những bình thép có có dung tích 100 lít dưới áp suất 150 atm.

• Từ nước

Điện phân nước có hòa tan một ít H₂SO₄ hoặc NaOH để tăng tính dẫn điện của nước. Khí oxi sau đó thoát ra ở cực dương và khí hidro thoát ra ở cực âm.

B. OZON

I. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

• Ozon là một dạng thù hình của oxi.
• Khí ozon màu xanh nhạt, mùi đặc trưng, hóa lỏng ở -112^oC. 
• Khí ozon tan tốt trong nước hơn oxi (100 ml nước ở 0^oC hòa tan được 49 ml khí ozon).

II. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

• Ozon có tính oxi hóa rất mạnh và mạnh hơn oxi. 
• Ở điều kiện thường oxi không oxi hóa được bạc, nhưng ozon oxi hóa được bạc thành bạc oxit:

2Ag   +   O₃    →   Ag₂O   +   O₂ 

• Phản ứng với dung dịch KI

2KI  +  H₂O  +  O₃  →  I₂   +   2KOH  + O₂

III. OZON TRONG TỰ NHIÊN

• Được tạo thành trong khí quyển khi có sự phóng điện (tia chớp, sét).
• Ozon tập trung nhiều ở lớp khí quyển trên cao, cách mặt đất từ 20 - 30 km. Tầng ozon được hình thành do tia tử ngoại của mặt trời chuyển hóa các phân tử oxi thành ozon.

• Tầng ozon hấp thụ tia tử ngoại, bảo vệ con người và sinh vật tránh được tác hại của tia này.

IV. ỨNG DỤNG

• Không khí chứa một lượng rất nhỏ ozon (dưới 1 phần triệu theo thể tích) có tác dụng làm không khí trong lành. Nhưng nếu với lượng lớn sẽ gây hại cho sức khỏe con người.
• Trong công nghiệp, ozon được dùng để tẩy trắng tinh bột, dầu ăn và nhiều vật phẩm khác...
• Trong y học, ozon dùng để chữa sâu răng.
• Trong đời sống, ozon dùng để sát trùng nước sinh hoạt.

Trong quá trình học tập, nếu có bất kỳ thắc mắc nào, các em hãy để lại câu hỏi ở mục hỏi đáp để cùng thảo luận và trả lời nhé. Chúc các em học tốt!