 |
|
|
Oxygène
L’oxygène est un gaz incolore, inodore. Il est antisoluble à l’eau et beaucoup plus lourd que l’air. Au refroidissement jusqu’à −183 °C l’oxygène devient un liquide bleuâtre transparent avec la densité dépassant celle de l’eau. L’oxygène réagit avec tous les éléments, sauf les gaz inertes, en formant toute une classe des combinaisons, nommées oxydes.
L’oxygène est un oxydant typique, en cas d’augmentation de sa concentration dans l’air jusqu’à 30 % et plus presque toutes les autres matières dans l’atmosphère brûlent. A l’oxygène brûlent divers métaux, non-métaux et corps composés, par exemple, carbone, souffre, magnésium, fer, hydrosulfure. C’est à ces propriétés que ce gaz doit sa large utilisation dans de diverses industries.
|
|
Histoire de la découverte
Oxygenium (Oxygen)(O), 8
| Présentation du corps simple |
gaz incolore, insipide et inodore
liquide bleuâtre
(sous de basses températures) |
| Propriétés de l’atome |
| Nom, symbole, numéro | Oxygène / Oxygenium (Oxygen)(O), 8 |
| Masse d’atome (poids atomique) | 15,9994 u (g/mol) |
| Configuration électronique | [He] 2s2 2p4 |
| Rayon atomique | 60 (48) pm |
| Propriétés chimiques |
| Rayon covalent | 73 pm |
| Rayon ionique | 132 (-2e) pm |
| Electronégativité | 3,44 (échelle de Pauling) |
| Potentiel d’électrode | 0 |
| Degrés d’oxydation | -2, -1, 0,+1, +2, -½ |
| Energie d’ionisation (premier électron) | 1313,1 (13,61) kJ/mol (eV) |
| Propriétés thermodynamiques de corps simple |
| Densité (conditions normales) | 0,00142897 g/cm3 |
| Température de fusion | 54,8 K |
| Température d’ébullition | 90,19 K |
| Chaleur de fusion | 0,444 kJ/mol |
| Chaleur d’évaporation | 3,4099 kJ/mol |
| Capacité thermique molaire | 29,4 J/(K mol) |
| Volume molaire | 14,0 cm3/mol |
| Réseau cristallin simple |
| Structure du réseau | monoklin |
| monoclinique | a=5,403 b=3,429 c=5,086 β=135,53 Å |
| Température de Debye | 155 K |
| Autres caractéristiques |
| Conductibilité thermique | (300 K) 0,027 W/(m•К) |
Il est officiellement considéré que l’oxygène a été découvert par le chimiste anglais Joseph Priestley le 1 août 1774, par le biais de décomposition de l’oxyde de mercure dans un récipient hermétiquement fermé (Priestley y a focalisé les rayons du soleil à l’aide d’une lentille puissante.)
2HgO (t) → 2Hg + O2↑
Néanmoins, Priestley au début n’a pas compris qu’il a découvert un corps simple nouveau, il a cru qu’il a dégagé un des composants de l’air (qu’il a appelé « air déphlogisiqué ».) Priestley a communiqué sa découverte au chimiste connu français Antoine Lavoisier. En 1775 A. Lavoisier a établi que l'oxygène est un composant de l'air, des acides et se trouve également dans différentes matières.
Quelques années auparavant (en 1771) l’oxygène a été obtenu par le chimiste suédois Carl Scheele. Il a chauffé au rouge le salpêtre avec de l’acide sulfurique et ensuite, il a décomposé l’air nitreux obtenu. Scheele a appelé ce gaz « air de feu » et a décrit sa découverte dans le livre publié en 1777. (C’est parce que ce livre a été publié plus tard que Priestley a communiqué sur sa découverte que ce dernier est considéré comme découvreur de l’oxygène.) Scheele a communiqué son expérience à Lavoisier.
Un jalon important ayant contribué à la découverte de l’oxygène représentaient les travaux du chimiste français Pierre Bayen traitant sur l’oxydation du mercure et la décomposition ultérieure de son oxyde.
Finalement, c’était A. Lavoisier qui, à l’aide des données de Priestley et Scheele, a compris la nature du gaz obtenu. Son travail était très important, car c’est grâce à lui que la théorie du phlogiston dominante à l'époque, mais entravant le développement de la chimie, a été renversée. Lavoisier a réalisé une expérience de combustion de différentes matières et a réfuté la théorie du phlogiston, en ayant publié les résultats démontrant le poids des éléments brûlés. Le poids de la cendre a dépassé le poids initial du corps, ce qui a donné à Lavoisier le droit d’affirmer qu’il s’agit d’une réaction chimique (oxydation) du corps, et c’est pour cette raison que le poids initial augmente, ce qui renverse la théorie du phlogiston.
Ainsi, la découverte de l’oxygène est en fait partagée entre Priestley, Scheele et Lavoisier.
Usage principal
Soudage au gaz, coupage et brasage des métaux
Est utilisé lors des travaux avec la flamme de gaz, comme soudage, coupage et brasage des métaux, c’est une des applications les plus demandées de l'oxygène.
Industrie métallurgique
Il augmente la température de combustion pour la production des métaux ferreux et non-ferreux, ce qui permet d’augmenter notablement l’efficacité de la production. Le carbone est lié à l'oxygène en formant le gaz carbonique.
Industrie chimique et pétrochimique
L’oxydation des agents initiaux visant à obtenir l'acide nitrique, l’oxyde d'éthylène, l’oxyde de propylène, la chlorure de vinyle et d’autres combinaisons chimiques.
Industrie pétrolière et gazière
Il augmente la viscosité et améliore le flux du pétrole et du gaz des puits. Augmentation de la productivité des usines de craquage du pétrole, traitement plus efficace des composants d'octane élevé, diminution des dépôts de souffre sur la raffinerie.
Alevinage, élevage de crevettes, de crabes et de moules
L’enrichissement de l’eau par l’oxygène dissous contribue à la survie et à la sortie des jeunes spécimens et diminue aussi notablement les délais d'incubation.
Industrie du verre
L’augmentation de la température dans les fours et l’amélioration des procédés de combustion permettent d’augmenter la productivité.
Recyclage des déchets
L’augmentation de la température de la flamme dans les incinérateurs contribue à une meilleure économie et à la productivité des incinérateurs.
|
Ceci n’est pas une offre publique
|
|
