산소 화합물

Oxygen compounds
물(HO2)은 가장 친숙한 산소 화합물이다.

산소의 산화 상태는 거의 모든 알려진 산소 화합물에서 -2이다. 산화상태 -1은 과산화물과 같은 몇몇 화합물에서 발견된다. 다른 산화 상태의 산소를 포함하는 화합물은 매우 드물다. -½(슈퍼옥시드), -1⁄3(오조니드), 0(황산, 하이포플루오르산), +1(다이옥시겐 디플루오라이드), +2(황산 이플루오라이드), +2(황산 이플루오라이드).

산소는 반응하며, 고귀한 가스 헬륨, 네온, 아르곤을 제외한 다른 모든 원소와 함께 산소를 형성할 것이다.[1]

산화제

물(HO
2)은 수소와 가장 친숙한 산소 화합물의 산화물이다. 그것의 대량 성질은 부분적으로 그것의 성분 원자들, 산소 그리고 수소의 상호작용에 의해 발생한다, 그리고 근처의 물 분자의 원자들. 수소 원자는 물 분자 내 산소와 균일하게 결합되지만 별도의 분자 내 인접한 산소 원자에 대한 추가적인 매력(수소 원자당 약 23.3 kJ·mol−1)[2]도 갖는다. 물 분자 사이의 이러한 수소 결합은 반 데르 발스 힘만으로 단순한 액체에서 기대되는 것보다 약 15% 가까이 유지된다.[3][4]

산화철이나 녹, FeO와 같은 산화물은 산소가
2
3 다른 원소와 결합할 때 형성된다.

그것의 전기성 때문에 산소는 높은 온도에서 거의 모든 다른 자유 원소와 화학적 결합을 형성하여 그에 상응하는 산소를 공급한다. 그러나 산화철로 산화하는 철이나 녹인 FeO와
2
3 같은 일부 원소는 온도 및 압력(STP)의 표준 조건에서 쉽게 산화한다. 알루미늄이나 티타늄과 같은 금속의 표면은 공기가 있는 곳에서 산화되어 금속을 통과시키고 더 많은 부식을 늦추는 얇은 산화막으로 코팅된다.[5] 금이나 백금 같은 소위 고귀한 금속은 산소와 직접적인 화학적 결합에 저항하며, 금(III)옥사이드(AuO
2
3)와 같은 물질은 간접적인 경로에 의해 형성되어야 한다.

알칼리 금속과 알칼리 접지 금속은 모두 건조한 공기에 노출되면 산소와 자연적으로 반응하여 산소를 형성하고, 산소와 물이 있는 곳에서 수산화물을 형성한다. 그 결과, 이 원소들 중 어느 것도 자연에서 자유 금속으로서 발견되지 않는다. 세슘은 산소와 반응하여 진공관에서 게터로 사용된다. 고체 마그네슘은 STP에서 산소와 천천히 반응하지만 공기 중에 연소해 매우 높은 온도를 발생시킬 수 있으며, 금속 가루가 공기와 폭발성 혼합물을 형성할 수 있다.

산소는 대기 중에 이산화탄소
2(CO)와 질소산화물x(NO)의 형태로 미량적으로 화합물로 존재한다. 지각암은 실리콘(실리카 SiO
2, 화강암과 모래에서 발견), 알루미늄(알루미늄산화물
2
3 AlO, 보크사이트와 코런덤에서 발견), 철(III)산화물 FeO
2
3, 헤마이트와 녹에서 발견), 기타 금속의 산화물로 구성된다.

기타 무기 화합물

쿼츠는 실리카 또는 이산화 규소(SiO
2)로 만들어진 일반적인 결정광물이다.

지구의 나머지 지각은 또한 산소 화합물로 이루어져 있는데, 가장 중요한 것은 탄산칼슘과 규산염이다. NaSiO
4
4, NaSiO
2
3, NaSiO
2
2
5 형태의 수용성 규산염은 세제와 접착제로 사용된다.[6]

과산화물은 산소의 원래 분자 구조(−O-O−) 일부를 보존한다. 흰색 또는 연한 황색 과산화나트륨(NaO
2
2)은 금속 나트륨이 산소에 연소될 때 형성된다. 과산화수소 이온의 각 산소 원자는 4쌍의 전자로 된 완전한 옥텟을 가질 수 있다.[6] 슈퍼옥시드는 과산화물과 매우 유사하지만 각 산소원자(O−
2) 쌍에 대해 단 한 쌍의 전자가 손상되지 않은 화합물이다.[6] 이들 화합물은 더 큰 이온 방사(K, Rb, Cs)를 가진 알칼리 금속의 산화에 의해 형성된다. 예를 들어, 과산화칼륨(KO
2)은 칼륨이 산소와 반응할 때 형성되는 오렌지색-노란색 고체다.

과산화수소(HO
2
2)는 96%~98%의 수소와 2~4%의 산소를 방전시켜 만들 수 있다.[7] 보다 상업적으로 사용할 수 있는 방법은 유기 용매에 용해된 유기 중간 2-에틸란트라하이드로퀴논을 자동산화하여 HO와
2
2 2-에틸란트라퀴논으로 산화시키는 것이다.[7] 그리고 나서 2-에틸란트라퀴논은 감소되고 그 과정에 다시 재활용된다.

물에 용해되면 많은 금속 산화물이 알칼리 용액을 형성하는 반면, 비금속 산화물 다수는 산성 용액을 형성한다. 예를 들어 용액의 산화 나트륨은 강한 염기 수산화 나트륨을 형성하는 반면 용액의 오산화 인은 인산을 형성한다.[7]

염소산염(ClO−
3), 과염소산염(ClO−
4), 색소산염(CrO2−
4), 이크롬산염(CrO
22−
7), 과망간산염(MnO−
4), 질산염(NO−
3) 등 산소가 함유된 음이온이 강한 산화제다. 산소는 텅스텐, 몰리브덴, 그리고 인광성산(HPWO)
3
12
40과 옥타드카몰리브도인산(HPMO
6
2
18
62)과 같은 다른 전이 금속과 함께 이단성산과 폴리옥소메탈산 이온을 형성한다.

예상치 못한 산소 화합물 중 하나는 백금 헥사플루오르플라테이트인 디옥시게닐 헥사플루오르플라테이트(OPtF+
2−
6)로, 백금 헥사플루오르화이트(PTF
6)의 성질을 연구하면서 발견되었다.[8] 이 화합물이 대기 중 공기에 노출되었을 때의 색상의 변화는 이산화질소가 산화되고 있음을 시사했다(역주 산소 산화 난이도는 제논이 PtF에
6 의해 산화될 수 있다는 가설을 낳았고, 그 결과 최초의 제논 화합물 제논 헥사플루오로플라틴 XePtF가+
−
6 발견되었다). 산소의 양이온은 산소보다 강한 산화제가 존재하는 경우에만 형성되는데, 이는 불소와 특정 불소 화합물의 작용으로 제한된다. 단순 산소 불소화물은 알려져 있다.[9]

유기 화합물

아세톤은 화학 산업에서 중요한 공급원료다.
(수소는 빨간색, 탄소는 검은색, 수소는 흰색)

Among the most important classes of organic compounds that contain oxygen are (where "R" is an organic group): alcohol (R-OH); ethers (R-O-R); ketones (R-CO-R); aldehydes (R-CO-H); carboxylic acids (R-COOH); esters (R-COO-R); acid anhydrides (R-CO-O-CO-R); amides (R-C(O)-NR2). 산소를 함유한 중요한 유기용제로는 아세톤, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 후란, THF, 디에틸에테르, 다이옥산, 에틸아세테이트, DMF, DMSO, 아세트산, 폼산 등이 있다. 아세톤((CH
3)
2CO)과 페놀(CHOH
6
5)은 여러 가지 다른 물질의 합성에 있어 피더 재료로 사용된다. 산소를 함유한 다른 중요한 유기 화합물은 글리세롤, 포름알데히드, 글루타알데히드, 구연산, 아세트아미드 등이다. 에폭시드는 산소 원자가 세 개의 원자로 이루어진 고리의 일부인 에테르를 말한다.

산소는 자동산소화라고 불리는 과정에서 상온 이하에서 많은 유기 화합물과 자연적으로 반응한다.[7] 피로갈롤, 벤젠-1,2,3-트리올의 알칼리성 용액은 공기 중의 산소를 흡수하며, 대기 중의 산소 농도를 결정하는 데 사용된다. 산소를 함유한 유기 화합물의 대부분은 산소의 직접 작용에 의해 만들어지지 않는다. 산업과 상업에서 중요한 유기 화합물은 전구체의 직접 산화에 의해 만들어진다.[6]

CH
2
4 + ½
2 O + CHO
2
4
CHCHO
3
2 + O + CHC
3(O)-OOh

생체 분자

산소는 ATP 분자의 분자 중량의 40% 이상을 나타낸다.

이 원소는 생명체에 중요하거나 생명체에 의해 생성되는 거의 모든 생체 분자에서 발견된다. 스칼린과 카로틴과 같은 몇 개의 일반적인 복합 생체분자만이 산소를 함유하지 않는다. 생물학적 관련성이 있는 유기 화합물 중 탄수화물은 산소 질량(약 50%)에 의해 가장 큰 비중을 차지한다. 모든 지방, 지방산, 아미노산, 단백질은 산소를 함유한다(이 산과 에스테르 잔여물에 카보닐 그룹이 있기 때문에). 게다가, 단백질에 통합된 7개의 아미노산은 측면 체인에 산소를 포함하고 있다. 산소는 생물학적으로 중요한 에너지 운반 분자 ATP와 ADP의 인산염(PO43−) 그룹, 백본과 청백(아데닌 제외) 및 RNA와 DNA의 피리미딘, 그리고 인산칼슘과 히드록시라파타이트로서의 뼈에서도 발생한다.

참고 항목

참조

  1. ^ 산소[1], 레넌텍의 화학적 특성. 2008년 1월 25일에 접속. "산소는 반응성이 있으며 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤을 제외한 다른 모든 원소와 함께 산화물을 형성할 것이다."
  2. ^ P. 막시우텐코, T. R. 리조, O. V. 보야르킨(2006). "수분해 에너지의 직접 측정", J. Chem. 물리 125도이 181101
  3. ^ Chaplin, Martin (2008-01-04). "Water Hydrogen Bonding". Retrieved 2008-01-06.
  4. ^ 또한 산소는 수소보다 전기가중성이 높기 때문에 전하차는 극성분자로 만든다. 각 분자의 서로 다른 쌍극자 사이의 상호작용은 순유인력을 유발한다.
  5. ^ 알루미늄 산화층은 전해질 양극화 과정에 의해 더 큰 두께로 만들어질 수 있다.
  6. ^ Jump up to: a b c d 요리사 1968, 페이지 507
  7. ^ Jump up to: a b c d 조리사 1968, 페이지 506
  8. ^ 조리사 1968, 페이지 505
  9. ^ 면, F. 앨버트와 윌킨슨, 제프리(1972년). 고급 무기 화학: 포괄적인 텍스트. (제3판) 뉴욕, 런던, 시드니, 토론토: 인터사이언스 출판사. ISBN 0-471-17560-9