অক্সিজেন কি? অক্সিজেন যৌগ

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-17 05:18

অক্সিজেন (O) পর্যায় সারণির গ্রুপ 16 (VIa) এর একটি অধাতু রাসায়নিক উপাদান। এটি একটি বর্ণহীন, গন্ধহীন এবং স্বাদহীন গ্যাস যা জীবন্ত প্রাণীর জন্য অপরিহার্য - প্রাণী যেগুলি এটিকে কার্বন ডাই অক্সাইডে পরিণত করে এবং গাছপালা যেগুলি কার্বনের উত্স হিসাবে CO₂ ব্যবহার করে এবং O _{ফিরে আসে 2} বায়ুমন্ডলে। অক্সিজেন প্রায় অন্য কোন উপাদানের সাথে বিক্রিয়া করে যৌগ গঠন করে এবং রাসায়নিক উপাদানগুলিকে একে অপরের সাথে বন্ধন থেকে স্থানচ্যুত করে। অনেক ক্ষেত্রে, এই প্রক্রিয়াগুলি তাপ এবং আলোর মুক্তির সাথে থাকে। সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অক্সিজেন যৌগ হল জল।

আবিষ্কারের ইতিহাস

1772 সালে, সুইডিশ রসায়নবিদ কার্ল উইলহেম শেলি প্রথম পটাসিয়াম নাইট্রেট, পারদ অক্সাইড এবং অন্যান্য অনেক পদার্থ গরম করে অক্সিজেন প্রদর্শন করেন। তার থেকে স্বাধীনভাবে, 1774 সালে, ইংরেজ রসায়নবিদ জোসেফ প্রিস্টলি পারদ অক্সাইডের তাপীয় পচন দ্বারা এই রাসায়নিক উপাদানটি আবিষ্কার করেন এবং প্রকাশের তিন বছর আগে একই বছরে তার ফলাফল প্রকাশ করেন।শেল. 1775-1780 সালে, ফরাসি রসায়নবিদ আন্টোইন ল্যাভয়েসিয়ার শ্বসন এবং দহনে অক্সিজেনের ভূমিকা ব্যাখ্যা করেছিলেন, সেই সময়ে সাধারণত গৃহীত ফ্লোজিস্টন তত্ত্বকে প্রত্যাখ্যান করেছিলেন। তিনি বিভিন্ন পদার্থের সাথে মিলিত হলে অ্যাসিড তৈরির প্রবণতা লক্ষ্য করেন এবং মৌলটির নাম দেন অক্সিজেন, যার গ্রীক অর্থ "অ্যাসিড তৈরি করা"।

ব্যাপকতা

অক্সিজেন কি? পৃথিবীর ভূত্বকের ভরের 46% তৈরি করে, এটি তার সবচেয়ে সাধারণ উপাদান। বায়ুমণ্ডলে অক্সিজেনের পরিমাণ আয়তনের দিক থেকে 21% এবং সমুদ্রের জলে ওজন অনুসারে তা 89%।

শিলায়, উপাদানটি অক্সাইড আকারে ধাতু এবং অধাতুর সাথে মিলিত হয়, যা অম্লীয় (উদাহরণস্বরূপ, সালফার, কার্বন, অ্যালুমিনিয়াম এবং ফসফরাস) বা মৌলিক (ক্যালসিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম এবং লোহার লবণ), এবং লবণের মতো যৌগ যা অ্যাসিডিক এবং মৌলিক অক্সাইড যেমন সালফেট, কার্বনেট, সিলিকেট, অ্যালুমিনেট এবং ফসফেট থেকে গঠিত বলে বিবেচনা করা যেতে পারে। যদিও এগুলি অসংখ্য, এই কঠিন পদার্থগুলি অক্সিজেনের উত্স হিসাবে কাজ করতে পারে না, যেহেতু ধাতব পরমাণুর সাথে একটি উপাদানের বন্ধন ভেঙে দেওয়া খুব শক্তি-সাপেক্ষ৷

বৈশিষ্ট্য

যদি অক্সিজেনের তাপমাত্রা -183 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে হয়, তবে এটি একটি ফ্যাকাশে নীল তরলে পরিণত হয় এবং -218 ডিগ্রি সেলসিয়াসে - কঠিন। বিশুদ্ধ O₂ বাতাসের চেয়ে ১.১ গুণ ভারী।

শ্বাস-প্রশ্বাসের সময়, প্রাণী এবং কিছু ব্যাকটেরিয়া বায়ুমণ্ডল থেকে অক্সিজেন গ্রহণ করে এবং কার্বন ডাই অক্সাইড ফেরত দেয়, যখন সালোকসংশ্লেষণের সময়, সূর্যালোকের উপস্থিতিতে সবুজ গাছপালা কার্বন ডাই অক্সাইড শোষণ করে এবং বিনামূল্যে অক্সিজেন ছেড়ে দেয়। প্রায়বায়ুমণ্ডলের সমস্ত O₂ সালোকসংশ্লেষণ দ্বারা উত্পাদিত হয়৷

20 ডিগ্রি সেলসিয়াসে, অক্সিজেনের প্রায় 3 আয়তনের অংশ মিঠা পানির 100 অংশে দ্রবীভূত হয়, সমুদ্রের পানিতে সামান্য কম। মাছ এবং অন্যান্য সামুদ্রিক জীবনের শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য এটি প্রয়োজনীয়।

প্রাকৃতিক অক্সিজেন তিনটি স্থিতিশীল আইসোটোপের মিশ্রণ: ¹⁶O (99.759%), ¹⁷O (0.037%) এবং¹⁸O (0.204%)। বেশ কিছু কৃত্রিমভাবে উত্পাদিত তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ পরিচিত। এর মধ্যে সবচেয়ে দীর্ঘজীবী হল ¹⁵O (124 সেকেন্ডের অর্ধ-জীবনের সাথে), যা স্তন্যপায়ী প্রাণীদের শ্বাস-প্রশ্বাস অধ্যয়ন করতে ব্যবহৃত হয়।

অ্যালোট্রপস

অক্সিজেন কী তার একটি পরিষ্কার ধারণা আপনাকে এর দুটি অ্যালোট্রপিক ফর্ম পেতে দেয়, ডায়াটমিক (O₂) এবং ট্রায়াটমিক (O₃ , ওজোন)। ডায়াটমিক ফর্মের বৈশিষ্ট্যগুলি নির্দেশ করে যে ছয়টি ইলেকট্রন পরমাণুকে আবদ্ধ করে এবং দুটি জোড়াবিহীন থাকে, যার ফলে অক্সিজেন প্যারাম্যাগনেটিজম হয়। ওজোন অণুর তিনটি পরমাণু সরলরেখায় থাকে না।

ওজোন সমীকরণ অনুযায়ী উত্পাদিত হতে পারে: 3O₂ → 2O₃.

প্রক্রিয়াটি এন্ডোথার্মিক (শক্তি প্রয়োজন); পরিবর্তনশীল ধাতু বা তাদের অক্সাইডের উপস্থিতি দ্বারা ওজোনকে ডায়াটমিক অক্সিজেনে রূপান্তর করা সহজতর হয়। বিশুদ্ধ অক্সিজেন একটি উজ্জ্বল বৈদ্যুতিক স্রাবের মাধ্যমে ওজোনে রূপান্তরিত হয়। প্রায় 250 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অতিবেগুনী আলোর শোষণের সময়ও প্রতিক্রিয়া ঘটে। উপরের বায়ুমণ্ডলে এই প্রক্রিয়াটির ঘটনা ঘটতে পারে এমন বিকিরণ দূর করেপৃথিবীর পৃষ্ঠে জীবনের ক্ষতি। ওজোনের তীব্র গন্ধ জেনারেটরের মতো স্পার্কিং বৈদ্যুতিক সরঞ্জামগুলির সাথে আবদ্ধ স্থানগুলিতে উপস্থিত থাকে। এটি একটি হালকা নীল গ্যাস। এর ঘনত্ব বাতাসের 1.658 গুণ, এবং বায়ুমণ্ডলীয় চাপে এর স্ফুটনাঙ্ক -112°C।

ওজোন হল একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজিং এজেন্ট, যা সালফার ডাই অক্সাইডকে ট্রাইঅক্সাইডে, সালফাইডকে সালফেটে, আয়োডিনকে আয়োডিনে রূপান্তর করতে সক্ষম (এটির মূল্যায়নের জন্য একটি বিশ্লেষণী পদ্ধতি প্রদান করে), এবং অনেক জৈব যৌগকে অক্সিজেনযুক্ত ডেরাইভেটিভ যেমন অ্যালডিহাইড এবং অ্যাসিড। গাড়ির নিষ্কাশন থেকে হাইড্রোকার্বনকে ওজোন দ্বারা এই অ্যাসিড এবং অ্যালডিহাইডে রূপান্তর করার ফলেই ধোঁয়াশা সৃষ্টি হয়। শিল্পে, ওজোন একটি রাসায়নিক এজেন্ট, জীবাণুনাশক, বর্জ্য জল চিকিত্সা, জল পরিশোধন এবং ফ্যাব্রিক ব্লিচিং হিসাবে ব্যবহৃত হয়৷

পাওয়ার পদ্ধতি

অক্সিজেন যেভাবে উৎপন্ন হয় তা নির্ভর করে কতটা গ্যাস প্রয়োজন তার উপর। পরীক্ষাগার পদ্ধতি নিম্নরূপ:

1. কিছু লবণের তাপীয় পচন যেমন পটাসিয়াম ক্লোরেট বা পটাসিয়াম নাইট্রেট:

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂.
2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂.

পটাসিয়াম ক্লোরেটের পচন ট্রানজিশন মেটাল অক্সাইড দ্বারা অনুঘটক হয়। ম্যাঙ্গানিজ ডাই অক্সাইড (পাইরোলুসাইট, MnO₂) প্রায়ই এর জন্য ব্যবহৃত হয়। অনুঘটকটি 400 থেকে 250 ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে অক্সিজেন বিবর্তনের জন্য প্রয়োজনীয় তাপমাত্রা কমিয়ে দেয়।

2. ধাতব অক্সাইডের তাপমাত্রা পচন:

2HgO → 2Hg +ও₂।
2Ag₂O → 4Ag + O₂.

শিল এবং প্রিস্টলি এই রাসায়নিক উপাদানটি পেতে অক্সিজেন এবং পারদ (II) এর একটি যৌগ (অক্সাইড) ব্যবহার করেছিলেন৷

৩. ধাতব পারক্সাইড বা হাইড্রোজেন পারক্সাইডের তাপীয় পচন:

2BaO + O₂ → 2BaO₂.
2BaO₂ → 2BaO +O₂.
BaO₂ + H₂SO₄ → H₂ O₂ + BaSO₄.
2H₂O₂ → 2H₂O +O _2.

বায়ুমন্ডল থেকে অক্সিজেন আলাদা করার জন্য বা হাইড্রোজেন পারক্সাইড তৈরির প্রথম শিল্প পদ্ধতিগুলি অক্সাইড থেকে বেরিয়াম পারক্সাইড গঠনের উপর নির্ভর করে।

৪. লবণ বা অ্যাসিডের ছোট অমেধ্য সহ জলের তড়িৎ বিশ্লেষণ, যা বৈদ্যুতিক প্রবাহের পরিবাহিতা প্রদান করে:

2H₂O → 2H₂ + O₂

শিল্প উৎপাদন

যদি প্রচুর পরিমাণে অক্সিজেন পাওয়ার প্রয়োজন হয়, তরল বাতাসের ভগ্নাংশ পাতন ব্যবহার করা হয়। বায়ুর প্রধান উপাদানগুলির মধ্যে, এটির স্ফুটনাঙ্ক সর্বোচ্চ এবং তাই নাইট্রোজেন এবং আর্গনের তুলনায় কম উদ্বায়ী। প্রক্রিয়াটি প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে গ্যাসের শীতলকরণ ব্যবহার করে। অপারেশনের প্রধান ধাপগুলো নিম্নরূপ:

বায়ু কণা অপসারণ করতে ফিল্টার করা হয়;
আর্দ্রতা এবং কার্বন ডাই অক্সাইড ক্ষার শোষণের মাধ্যমে অপসারণ করা হয়;
বায়ু সংকুচিত হয় এবং কম্প্রেশনের তাপ স্বাভাবিক ঠাণ্ডা পদ্ধতির মাধ্যমে অপসারণ করা হয়;
তারপর এটি অবস্থিত কয়েলে প্রবেশ করেক্যামেরা;
সংকুচিত গ্যাসের অংশ (প্রায় 200 atm চাপে) চেম্বারে প্রসারিত হয়, কুণ্ডলীকে ঠান্ডা করে;
প্রসারিত গ্যাস কম্প্রেসারে ফিরে আসে এবং পরবর্তী সম্প্রসারণ ও সংকোচনের বিভিন্ন ধাপ অতিক্রম করে, যার ফলে -196 ডিগ্রি সেলসিয়াসে একটি তরল বায়ু তরলে পরিণত হয়;
প্রথম হালকা নিষ্ক্রিয় গ্যাস, তারপর নাইট্রোজেন এবং তরল অক্সিজেনকে পাতন করার জন্য তরলকে উত্তপ্ত করা হয়। একাধিক ভগ্নাংশ বেশিরভাগ শিল্প উদ্দেশ্যে যথেষ্ট বিশুদ্ধ (99.5%) একটি পণ্য উত্পাদন করে৷

শিল্প ব্যবহার

ধাতুবিদ্যা হল উচ্চ-কার্বন ইস্পাত উৎপাদনের জন্য বিশুদ্ধ অক্সিজেনের সবচেয়ে বড় ভোক্তা: কার্বন ডাই অক্সাইড এবং অন্যান্য অধাতুর অমেধ্য বায়ু ব্যবহারের চেয়ে দ্রুত এবং সহজে পরিত্রাণ পান।

অক্সিজেন বর্জ্য জল চিকিত্সা অন্যান্য রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলির তুলনায় তরল বর্জ্যকে আরও দক্ষতার সাথে চিকিত্সা করার প্রতিশ্রুতি রাখে। বিশুদ্ধ O₂.

. ব্যবহার করে বন্ধ সিস্টেমে বর্জ্য পোড়ানো ক্রমশ গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠছে

তথাকথিত রকেট অক্সিডাইজার হল তরল অক্সিজেন। বিশুদ্ধ O₂ সাবমেরিন এবং ডাইভিং বেলে ব্যবহৃত হয়।

রাসায়নিক শিল্পে, অ্যাসিটিলিন, ইথিলিন অক্সাইড এবং মিথানলের মতো পদার্থের উৎপাদনে অক্সিজেন স্বাভাবিক বাতাসকে প্রতিস্থাপন করেছে। মেডিকেল অ্যাপ্লিকেশনের মধ্যে রয়েছে অক্সিজেন চেম্বার, ইনহেলার এবং শিশুর ইনকিউবেটরে গ্যাসের ব্যবহার। একটি অক্সিজেন-সমৃদ্ধ অবেদনিক গ্যাস সাধারণ এনেস্থেশিয়ার সময় জীবন সমর্থন প্রদান করে। এই রাসায়নিক উপাদান ছাড়া, একটি সংখ্যাগলনা চুল্লি ব্যবহার করে শিল্প. এটাই অক্সিজেন।

রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং প্রতিক্রিয়া

অক্সিজেনের উচ্চ বৈদ্যুতিক ঋণাত্মকতা এবং ইলেকট্রন সখ্যতা হল এমন উপাদানগুলির বৈশিষ্ট্য যা অধাতু বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে। সমস্ত অক্সিজেন যৌগের একটি নেতিবাচক জারণ অবস্থা আছে। দুটি অরবিটাল ইলেকট্রন দিয়ে পূর্ণ হলে একটি O^2- আয়ন তৈরি হয়। পারক্সাইডে (O₂^2-) প্রতিটি পরমাণুর চার্জ -1 আছে বলে ধরে নেওয়া হয়। মোট বা আংশিক স্থানান্তর দ্বারা ইলেকট্রন গ্রহণের এই বৈশিষ্ট্য অক্সিডাইজিং এজেন্ট নির্ধারণ করে। যখন এই ধরনের একটি এজেন্ট একটি ইলেক্ট্রন দাতা পদার্থের সাথে প্রতিক্রিয়া দেখায়, তখন তার নিজস্ব অক্সিডেশন অবস্থা হ্রাস পায়। অক্সিজেনের জারণ অবস্থায় শূন্য থেকে -2 পর্যন্ত পরিবর্তন (হ্রাস) কে হ্রাস বলা হয়।

স্বাভাবিক অবস্থার অধীনে, উপাদানটি ডায়াটমিক এবং ট্রায়াটমিক যৌগ গঠন করে। উপরন্তু, অত্যন্ত অস্থির চার-পরমাণু অণু আছে। ডায়াটমিক আকারে, দুটি জোড়াবিহীন ইলেকট্রন নন-বন্ডিং কক্ষপথে অবস্থিত। এটি গ্যাসের প্যারাম্যাগনেটিক আচরণ দ্বারা নিশ্চিত করা হয়৷

ওজোনের তীব্র প্রতিক্রিয়া কখনও কখনও এই ধারণা দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয় যে তিনটি পরমাণুর একটি "পারমাণবিক" অবস্থায় রয়েছে। বিক্রিয়ায় প্রবেশ করলে, এই পরমাণু O₃ থেকে বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়, আণবিক অক্সিজেন ছেড়ে যায়।

O₂ অণু স্বাভাবিক পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা এবং চাপে দুর্বলভাবে প্রতিক্রিয়াশীল। পারমাণবিক অক্সিজেন অনেক বেশি সক্রিয়। বিভাজন শক্তি (O₂ → 2O) উল্লেখযোগ্য এবংপ্রতি মোল 117.2 কিলোক্যালরি।

সংযোগ

অধাতু যেমন হাইড্রোজেন, কার্বন এবং সালফারের সাথে, অক্সিজেন বিস্তৃত সমযোজী বন্ধনযুক্ত যৌগ গঠন করে, যার মধ্যে রয়েছে জলের মতো অধাতুর অক্সাইড (H₂O), সালফার ডাই অক্সাইড (SO₂) এবং কার্বন ডাই অক্সাইড (CO₂); জৈব যৌগ যেমন অ্যালকোহল, অ্যালডিহাইড এবং কার্বক্সিলিক অ্যাসিড; সাধারণ অ্যাসিড যেমন কার্বনিক (H₂CO₃), সালফিউরিক (H₂SO4_{) এবং নাইট্রোজেন (HNO}3_{); এবং সংশ্লিষ্ট লবণ যেমন সোডিয়াম সালফেট (Na}2_SO4_{), সোডিয়াম কার্বনেট (Na}2 _CO 3_{) এবং সোডিয়াম নাইট্রেট (NaNO}3_{)। অক্সিজেন অক্সিজেন এবং ক্যালসিয়াম CaO এর যৌগ (অক্সাইড) এর মতো কঠিন ধাতব অক্সাইডের স্ফটিক কাঠামোতে O}2- ^{আয়ন আকারে উপস্থিত থাকে। মেটাল সুপারঅক্সাইডে (KO}2_{) O}2- ^{আয়ন থাকে, অন্যদিকে ধাতব পারঅক্সাইড (BaO) 2}), এতে O₂_2- আয়ন থাকে। অক্সিজেন যৌগগুলির প্রধানত একটি জারণ অবস্থা -2।