Seguro que has estudiado alguna vez una de las funciones vitales que llevamos a cabo todos los seres vivos: la respiración. Pues bien, uno de los elementos clave que necesitamos para poder respirar es el oxígeno. En realidad, el oxígeno es necesario en numerosas reacciones químicas que se llevan a cabo en nuestro cuerpo. Los animales, en concreto, introducimos aire en nuestro cuerpo por nuestras vías respiratorias, con el fin de obtener el oxígeno que se encuentra en él, y expulsamos dióxido de carbono.
- Este artículo trata sobre el oxígeno.
- En primer lugar, veremos qué es el oxígeno.
- Posteriormente, analizaremos las propiedades del oxígeno.
- A continuación, veremos cuáles son las características de este elemento químico.
- Para terminar, estudiaremos qué compuestos puede formar el oxígeno.
¿Qué es el oxígeno?
El oxígeno es un elemento químico que se encuentra en el periodo 2 y en el grupo 16 de la tabla periódica. Su número atómico es 8, lo que significa que tiene 8 protones y 8 neutrones en su núcleo. Al ser un elemento neutro, esto significa también que tiene 8 electrones distribuidos en 3 capas.
Observa dónde se encuentra situado en la tabla periódica:
Fig. 1: Tabla periódica de los elementos. El oxígeno se encuentra en el periodo 2 y en el grupo 16.
Veamos ahora su estructura atómica:
Fig. 2: El oxígeno tiene ocho electrones repartidos en dos capas electrónicas (en la primera tiene dos electrones y en la segunda, seis).
Propiedades del oxígeno
Estas son las propiedades del oxígeno:
- Es un compuesto diatómico (O2).
- En condiciones normales, es un gas.
- Es muy electronegativo.
- Tiene buena capacidad de disolución en agua.
Compuesto diatómico
El oxígeno es un compuesto diatómico, lo que significa que las moléculas de oxígeno están compuestas de dos átomos de oxígeno (O2). Ya hemos visto que el oxígeno tiene 8 electrones repartidos en dos capas electrónicas, y 6 de ellos se encuentran en la última capa. Al ser una molécula diatómica, esto permite que rellenen su última capa, llegando a tener 8 electrones en la capa de valencia; esto hace que sea un elemento mucho más estable.
Observa la siguiente figura, en la que puedes observar cómo comparten los electrones los dos átomos de oxígeno de cada uno (en total son cuatro, entre los dos, para formar un enlace doble):
Fig. 3: Enlaces que se dan entre los dos átomos de oxígeno.
El objetivo de estos enlaces es que los átomos compartan electrones para llenar su capa de valencia.
Gas en condiciones normales
En condiciones normales —es decir, a 1 atm y a 0 ºC— el oxígeno es un gas.
Electronegatividad
El oxígeno es uno de los elementos más electronegativos de la tabla periódica. De hecho, solamente es superado por el flúor (F), que es el compuesto más electronegativo que existe.
El valor exacto de la electronegatividad del oxígeno es de 3,44.
Buena capacidad de disolución en agua
El oxígeno tiene una buena capacidad de disolución en agua. Esto es muy importante para la presencia de seres vivos acuáticos —ya sean animales o plantas— ya que todos los seres vivos necesitan que haya oxígeno en el medio para vivir.
La solubilidad del oxígeno en el agua depende de la temperatura a la que se encuentre:
- A medida que aumenta la temperatura, la cantidad de oxígeno disuelto en el agua disminuye.
- A medida que disminuye la temperatura, la cantidad de oxígeno disuelto es mayor.
Características del oxígeno
Ya hemos visto qué es el oxígeno y sus propiedades, por lo que ahora veremos cuáles son las características principales de este elemento tan importante:
- Su masa atómica es de 15,9994 g/mol.
- Su densidad es de 1,429 g/mL.
- Es un elemento muy abundante en el universo.
- Es fundamental para la vida en la Tierra.
Masa atómica
La masa atómica del oxígeno es de 15,994 g/mol, esto significa que cada mol de oxígeno tiene una masa de 15,994 g; aunque generalmente, para simplificar los cálculos, se dice que su masa atómica es de 16.
Densidad
La densidad del oxígeno es de 1,429 g/mL, lo que significa que por cada ml de oxígeno tendremos 1,429 g de átomos de oxígeno. Si lo comparamos con la densidad del aire, que es de 1,29 g/mL, nos damos cuenta de que es ligeramente más denso que este.
Abundancia
El oxígeno es el tercer elemento más abundante en el universo, superado solamente por el hidrógeno (H) y el helio (He). Forma parte de muchos de los compuestos que vemos en nuestro día a día, además de hacer parte del aire. Esto permite que los seres vivos podamos usarlo para llevar a cabo la respiración.
Veamos esto más profundamente en el siguiente apartado:
Oxígeno y vida en la Tierra
Los seres vivos necesitan el oxígeno para vivir. Los animales, las plantas y algunas bacterias utilizamos el oxígeno para llevar a cabo la respiración, que es el proceso mediante el cual absorbemos oxígeno y expulsamos dióxido de carbono. ¡El oxígeno es necesario para que podamos llevar a cabo el resto de funciones vitales!
Compuestos de oxígeno
El oxígeno es un compuesto muy reactivo, que puede reaccionar con casi cualquier elemento de la tabla periódica, —excepto con el helio (He) y el neón (Ne), que son dos elementos que forman parte del grupo de los gases nobles—. Principalmente, los compuestos que forma se denominan óxidos, aunque también pueden integrar otros tipos de compuestos.
Números de oxidación
Antes de empezar a ver los óxidos y los tipos de óxidos que podemos encontrar, es muy importante que sepamos qué son exactamente los números de oxidación:
Los números de oxidación son números asignados a los iones que muestran cuántos electrones ha perdido o ganado el ion, en comparación con el elemento en su estado no combinado.
Un número de oxidación positivo indica que el elemento ha perdido electrones, mientras que un número de oxidación negativo indica que ha ganado electrones. También pueden denominarse estados de oxidación.
Existen algunas reglas que pueden ayudar y simplificar la forma de calcular los números de oxidación.
- El número de oxidación de todos los elementos no combinados con otros (es decir, elementos aislados) es 0. La razón es que el elemento no ha perdido ni ganado electrones y, por lo tanto, es neutro.
- La suma de los números de oxidación de todos los átomos o iones de un compuesto neutro es igual a 0.
- Por ejemplo: en NaCl, el número de oxidación del Na es +1 y el número de oxidación del Cl es -1. Estos números se suman, y la suma da 0 (neutro).
- La suma de los números de oxidación de un ion es igual a la carga del ion.
- Por ejemplo: el número de oxidación del ion monoatómico F- es -1.
- Otro ejemplo es el ion CO32-: el C tiene un número de oxidación de +4 y los tres O tienen cada uno un número de oxidación de -2, +4, + 3·(-2) = -2, que es la carga del ion.
- En un ion o un compuesto, el elemento más electronegativo tiene generalmente el número de oxidación más negativo. Recuerda que la electronegatividad disminuye en un grupo y aumenta en un periodo.
- Por ejemplo: en F2O, el F es más electronegativo que el oxígeno, por lo que tiene el número de oxidación más negativo. Aquí, el F tiene un número de oxidación de -1 y el O tiene un número de oxidación de +2.
Muchos elementos tienen el mismo número de oxidación en todos sus compuestos. Fíjate en estas reglas:
- Todos los elementos del grupo 1 tienen el número de oxidación +1.
- Todos los elementos del grupo 2 tienen el número de oxidación +2.
- El aluminio (Al) siempre tiene el número de oxidación +3.
- El flúor (F) siempre tiene el número de oxidación -1.
- El hidrógeno (H) suele tener el número de oxidación +1, excepto en los hidruros metálicos.
- El oxígeno (O) suele tener el número de oxidación -2, excepto en los peróxidos y en los compuestos con flúor.
- El cloro (Cl) suele tener el número de oxidación -1, excepto en compuestos con oxígeno y flúor.
Excepciones de los números de oxidación del oxígeno
Como este artículo trata sobre el oxígeno, nos centraremos en las excepciones del oxígeno, aunque también existen excepciones en otros elementos.
Como ya hemos visto, el oxígeno suele tener un número de oxidación de -2. Pero, en los peróxidos como el H2O2 tiene un número de oxidación de -1. Una vez más, se trata de un compuesto neutro, por lo que la suma de los números de oxidación debe ser cero.
Por ejemplo, en el caso del H2O2, cada átomo de hidrógeno tiene el número de oxidación +1, por lo que cada átomo de oxígeno debe tener el número de oxidación -1.
El oxígeno también se desvía de su número de oxidación habitual en compuestos con flúor. Esto se debe a que sabemos que el elemento más electronegativo toma el número de oxidación más negativo, y el flúor es más electronegativo que el oxígeno.
Por ejemplo, en el F2O, el elemento más electronegativo es el flúor, por lo que adquiere el número de oxidación negativo -1. Tenemos dos átomos de flúor por cada oxígeno, por lo que el número de oxidación del oxígeno es +2.
Óxidos
Ahora sí, centrémonos en los óxidos.
Un óxido es un compuesto químico inorgánico formado por, al menos, un átomo de oxígeno (O) y un átomo de cualquier otro elemento de la tabla periódica.
En los óxidos, el oxígeno actúa con su número de oxidación -2, excepto cuando reacciona con el flúor (F).
Los óxidos se pueden clasificar en óxidos metálicos y óxidos no metálicos, en función de si el oxígeno se une a un elemento metálico o a un elemento no metálico. Veamos esto más en profundidad:
Óxidos metálicos
Los óxidos metálicos son compuestos formados por, al menos, un átomo de oxígeno y un átomo de un elemento metálico.
Los óxidos metálicos, generalmente, son conductores de la electricidad y del calor, son cristalinos y solubles en agua.
Veamos algunos ejemplos:
- Óxido de zinc (ZnO): Es un sólido semiconductor que podemos encontrar como polvo blanco. Se utiliza como aditivo en algunos materiales de conducción y pintura.
- Óxido de plata (I) (Ag2O): Es un polímero usado en los generadores eléctricos o circuitos eléctricos, ya que es conductor de electricidad.
- Óxido ferroso (FeO): Es un sólido de color negro empleado, sobre todo, como pigmento.
- Óxido férrico (Fe2O3): Es un sólido de color rojo-granate utilizado, también, como pigmento.
- Óxido cromoso (CrO): Es un sólido de color verde que se emplea, principalmente, como pigmento. Da como resultado el color conocido como verde cromo.
- Óxido niquélico (Ni2O3): Es un sólido de color marrón muy oscuro; se usa en baterías, ya que es conductor de la electricidad.
Óxidos no metálicos
Los óxidos no metálicos son elementos formados por, al menos, un átomo de oxígeno, y un átomo de un elemento no metálico.
Los óxidos no metálicos son generalmente gases, puesto que sus puntos de fusión y ebullición son bastante bajos, en comparación a los de los óxidos metálicos. A diferencia de los óxidos metálicos, no conducen bien ni el calor, ni la electricidad.
Aquí te dejamos algunos ejemplos de óxidos no metálicos:
- Monóxido de carbono (CO): Es un gas incoloro, muy tóxico para los animales, ya que puede provocar su muerte.
- Dióxido de carbono (CO2): Es un gas incoloro abundante en la atmósfera terrestre. Lo producimos los seres vivos cuando llevamos a cabo el proceso de respiración, y es uno de los gases responsables del efecto invernadero.
- Dióxido de azufre (SO2) (anhídrido sulfuroso): es un gas incoloro con un olor muy fuerte. Se usa como desinfectante.
Otros compuestos que forma el oxígeno
Peróxidos
Los peróxidos son compuestos químicos en los que el número de oxidación con el que actúa el oxígeno es -1. Se forman por el enlace entre un elemento metálico con el oxígeno.
Veamos el ejemplo más conocido de peróxidos:
Seguro que alguna vez, cuando eras pequeño, te has caído en el parque jugando. ¿Recuerdas que un adulto te echara un líquido transparente, que pica cuando entra en contacto con la herida, y que forma unas burbujas por encima de la zona en la que te hiciste daño? Bien, pues eso es el agua oxigenada, conocida científicamente como peróxido de hidrógeno.
Hidróxidos
Los hidróxidos son compuestos derivados del agua, en los que uno de los que uno de los átomos de hidrógeno se sustituye por un elemento metálico.
Por ejemplo:
- Fe(OH)3: hidróxido de hierro (III).
- Mg(OH)2: dihidróxido de magnesio.
El oxígeno - Puntos clave
- El oxígeno es un elemento químico que se encuentra en el periodo 2 y en el grupo 16 de la tabla periódica. Su número atómico es 8.
- Sus principales propiedades son que es un compuesto diatómico, es un gas en condiciones normales, es muy electronegativo y soluble en agua.
- Las principales características del oxígeno son que es un elemento muy abundante, su masa atómica es de 15,9994g/mol, su densidad es de 1,429g/ml y es un elemento esencial para la vida en la Tierra.
- Los números de oxidación son números asignados a los iones que muestran cuántos electrones ha perdido o ganado el ion, en comparación con el elemento en su estado no combinado.
- Los óxidos metálicos son compuestos formados por, al menos, un átomo de oxígeno y un átomo de un elemento metálico.
- Los óxidos no metálicos son elementos formados por, al menos, un átomo de oxígeno y un átomo de un elemento no metálico.
- Los peróxidos son compuestos químicos en los que el número de oxidación con el que actúa el oxígeno es -1. Se forman por el enlace entre un elemento metálico con el oxígeno.
- Los hidróxidos son compuestos derivados del agua, en los que uno de los que uno de los átomos de hidrógeno se sustituye por un elemento metálico.
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