Oxigênio: tudo sobre elemento químico tão importante!
Entenda sobre o Oxigênio e suas propriedades com o Stoodi!
Do grego oxis (ácido) e genes (produtor), o oxigênio foi descoberto em 1773 pelo sueco Carl Wilhelm Scheele. Na ocasião, o farmacêutico realizava uma experiência de calcinação do nitrato de potássio. Porém, foi o estudioso inglês Joseph Priestley quem ganhou a fama pelo achado, publicando no ano seguinte seus escritos sobre “vários ares”.
Somente no ano de 1777 que o elemento ganha o nome que conhecemos hoje por conta dos estudos de Antoine Lavoisier — famoso químico francês se dedicou a compreender melhor as características do novo gás, além dos processos de combustão e oxidação.
Que tal saber mais sobre esse elemento polêmico e essencial para a existência da vida na Terra?
O que é oxigênio?
Representado pelo símbolo O, o oxigênio é um elemento químico pertencente ao segundo período da família VIA da tabela periódica, também conhecida como calcogênios. Assim, é classificado como um não metal radioativo, ou ametal, o que significa que ele pode ganhar elétrons.
Em Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP) — ou seja, na natureza — dois átomos de oxigênio se ligam, formando o dioxigênio, representado pela fórmula O2. Esse é o gás que respiramos e o terceiro elemento mais abundante do universo, perdendo apenas para o hidrogênio e o hélio. Também pode ser encontrado como trioxigênio, conhecido como ozônio — que falaremos mais abaixo.
Características do oxigênio
Em estado gasoso, é incolor — mas apresenta cor azulada em estado líquido e sólido. Também é inodoro (sem cheiro) e insípido (sem gosto). Mesmo sendo necessário para processos de combustão, ele não é combustível, além de ser pouco solúvel em água.
Apesar de ser conhecido como gás, quando encontra-se a -182,9 ºC apresenta estado líquido e congela aos -218,8 ºC.
O oxigênio líquido reage com boa parte dos metais, com exceção dos metais nobres, como ouro e platina. E por apresentar a segunda maior eletronegatividade de todos os elementos químicos, perdendo apenas para o flúor, a substância é tida como oxidante.
Por isso, pode formar composto com a maioria dos outros elementos, como o gás carbônico (CO2) e o peróxido de hidrogênio (H2O2), também conhecido como água oxigenada.
Número atômico do oxigênio
Número atômico (Z) é um termo utilizado tanto na física, quanto na química para designar a quantidade de prótons encontrados no núcleo de um átomo. Quando um elemento tem carga neutra, o número de elétrons é idêntico ao número atômico.
O número atômico do oxigênio é 8, portanto, apresenta 8 prótons em seu núcleo.
Massa atômica do oxigênio
Massa atômica é a média dos números de massa molecular (A) dos isótopos existentes de um elemento químico. Para seu cálculo, pondera-se também a ocorrência dos isótopos na natureza. Por sua vez, o número de massa é determinado pela soma de prótons e nêutrons existentes no núcleo, representado pela letra u.
Apesar de todos terem 8 prótons em seu núcleo, o oxigênio pode apresentar variações quanto ao número de nêutrons, influenciando a determinação de sua massa atômica.
Dessa forma, pode ser encontrado em três formas de isótopos estáveis: oxigênio 16, oxigênio 17 e oxigênio 18. Suas ocorrências no meio ambiente são de, respectivamente, 99,75%, 0,37% e 0,20%.
Assim, a configuração dos isótopos é:
- Oxigênio 16: tem 8 nêutrons em seu núcleo, resultado da subtração da massa atômica (16) pelo número atômico (8);
- Oxigênio 17: tem 9 nêutrons, resultado da subtração da massa atômica (17) pelo número atômico (8);
- Oxigênio 18: tem 10 nêutrons, resultado da subtração da massa atômica (17) pelo número atômico (8).
Devido sua abundância, a tabela periódica utiliza oficialmente como massa do oxigênio a do oxigênio 16.
Na distribuição eletrônica dos elétrons que compõem um átomo de oxigênio, observa-se que esse elemento tem três níveis de energia: 1s2; 2s2; 2p4. Também, observa-se que há seis elétrons na camada de valência.
Massa molar do oxigênio
Antes de entendermos massa molar, devemos compreender uma unidade de medida muito importante para a química: o mol.
Criado pelo químico alemão Wilherm Ostwald em 1896, o mol é uma das sete grandezas que compõem o Sistema Internacional de Unidades.
A massa molar, bem como o número de mol, está relacionado com a Constante de Avogadro. Ou seja, o número de entidades elementares contidas em 1 mol correspondem à constante de Avogadro, cujo valor é 6,02 × 1023 mol-1. Logo, a massa molar de um elemento químico corresponde à massa de 6,02 x 1023 entidades químicas. Sua representação se dá em g/mol.
A massa molecular é exatamente igual à massa atômica, diferenciando-se pela unidade de medida em que ela é expressa.
Sabemos que a massa atômica do oxigênio é 16u. Logo, sua massa molecular é 16 g/mol.
Qual a importância do oxigênio?
O oxigênio é muito importante para a existência da vida no planeta Terra. Além de ser estudado pela química, o elemento é fundamental para a biologia. Afinal, humanos e outros seres aeróbicos necessitam do gás para a respiração celular e, consequentemente, a produção de energia.
Nos animais, o processo respiratório é bastante complexo. Nas mitocôndrias, presentes no citoplasma, enzimas e coenzimas realizam diversas oxidações na moléculas de glicose. Como resultado final, são produzidos gás carbônico, água e moléculas energéticas de ATP (Adenosina Trifosfato).
Já os vegetais fazem a liberação de oxigênio no processo conhecido como fotossíntese. Presentes nas células vegetais, as moléculas de clorofila quebram as moléculas de água e de dióxido de carbono, liberando O2 e hidrogênio.
Ciclo do oxigênio
Conforme vimos nos tópicos anteriores, os animais e humanos consomem oxigênio durante a respiração. Por sua vez, as plantas emitem o gás no processo de fotossíntese. Essa interdependência recebe o nome de ciclo do oxigênio.
Diferente o que muitos acreditam, a maior produção de O2 em nosso planeta é feita pelos fitoplânctons. Eles são microrganismos que vivem em ambiente aquático e que fazem fotossíntese. Porém, por não terem mitocôndrias, não fazem respiração e não consomem oxigênio — diferentemente das plantas, que realizam o processo.
Por isso, a crença de que a floresta Amazônica é o pulmão do mundo está errada. Isso porque as plantas que lá existem são antigas e produzem O2 suficiente para seu próprio consumo, causando pouco impacto na atmosfera terrestre.
Ozônio e oxigênio
Conforme comentamos, o oxigênio é abundantemente encontrado na natureza na forma de dioxigênio (O2). Entretanto, na estratosfera, o elemento pode se ligar a outros dois átomos por conta da radiação ultravioleta emitida pelo Sol, formando o ozônio (O3). A reação inversa também é possível — ou seja, o O3 pode se quebrar, virando uma molécula de O2.
Durante a reação que origina o ozônio, há grande absorção de radiação. Já no processo inverso, há pouco desprendimento de energia térmica. O balanceamento entre essas duas substâncias garante a diminuição da radiação solar, nos protegendo de seus males como câncer de pele e mutações genéticas.
Mas nem sempre o ozônio é benéfico para nós. O contato prolongado com ele pode ser altamente prejudicial aos nossos pulmões.
Falta de oxigênio
Hipóxia é o termo utilizado na área médica para a falta de oxigênio no sangue, atingindo os tecidos do corpo. Uma de suas causas pode estar associada à altitude, uma vez que locais com mais de 3.000 metros acima do nível do mar apresentam menor concentração de O2 no ar atmosférico.
Portanto, indivíduos que moram em cidades mais baixas, ao viajarem para esses locais, podem experienciar o conhecido mal da altitude, cujo os sintomas são:
- falta de ar;
- batimentos cardíacos acelerados;
- tontura;
- irritabilidade, agitação e confusão.
Um local famoso pelos altos índices do mal é Machu Picchu, no Peru. De modo a amenizar os desconfortos, é recomendado aos turistas o consumo das folhas de coca, seja pela mastigação ou por chá. Além disso, recomenda-se que os turistas evitem grandes esforços nos primeiros dias de viagem, até que o organismo se acostume com a altitude e regularize a distribuição de oxigênio.
A hipóxia pode também estar associada à intoxicação por monóxido de carbono ou outras substâncias químicas, circulação sanguínea pobre, doenças pulmonares e alterações sanguíneas.
Outra preocupação é a hipóxia neonatal, caracterizada como a deficiência de suprimento de oxigênio ao bebê por meio da placenta materna, causando sofrimento fetal. Ela pode ocorrer antes ou durante o parto. Suas causas estão relacionadas a alterações no fluxo de sangue da gestante, pressão alta, trombose ou descolamento da placenta.
Se não tratada, o feto pode apresentar lesões em seus órgãos e sequelas permanentes.
Falta de oxigênio no cérebro
Em casos de hipóxia aguda, o cérebro é um dos órgãos mais afetados. A falta de oxigênio no cérebro compromete as células nervosas, que morrem após quatro ou cinco minutos sem o elemento, podendo levar o indivíduo à morte ou a ficar com sequelas permanentes, dependendo da região afetada.
A privação do elemento no cérebro é geralmente associada ao sufocamento ou por traumatismo craniano, termo médico para indicar um impacto na região da cabeça. No segundo caso, assim como outras partes do corpo, o cérebro incha. Por estar localizado na caixa craniana, ele não tem espaço para esse aumento, o que provoca a compressão do órgão e pode levar o paciente ao coma.
Uma vez diagnosticada a hipóxia, os médicos devem controlar a pressão arterial do paciente e administrar medicação vasodilatadora.
Falta de oxigênio no sangue
Outra causa para a falta de oxigênio no sangue é associada à anemia falciforme. Ela é uma doença hereditária que causa a deformação dos glóbulos vermelhos, que passam a ter um formato parecido com o de uma foice — por isso, seu nome.
Os glóbulos vermelhos, também conhecidos como hemoglobina, são responsáveis pelo transporte de O2 para todos os órgãos do corpo. Devido o seu formato, a circulação sanguínea é afetada, prejudicando o transporte de oxigênio pelo corpo. A doença geralmente acomete indivíduos da raça negra.
Entre os sintomas mais comuns, estão:
- dores no corpo — mais comumente nos ossos e articulações;
- olhos e pele com cor amarelada;
- inchaço nas mãos e pés;
- úlceras nas pernas.
A única cura para a doença é o transplante de medula óssea.
Usos do oxigênio
O uso do oxigênio é feito por diferentes indústrias. Por exemplo, ele é utilizado pela indústria para soldadura nas mais diferentes áreas, como a montagem de eletrodomésticos e automóveis. O O2 contribui para a combustão dos gases combustíveis utilizados no processo.
Apesar de ser utilizado ar comprimido, a substância aumenta a eficiência térmica da soldagem, o que reduz consideravelmente a velocidade do processo — além de um resultado mais satisfatório.
O gás também tem participação na indústria siderúrgica para a fabricação do aço — uma liga de ferro e carbono. Submetido a altas temperaturas (que podem ultrapassar os 1.500 ºC), funde-se o de ferro e coloca-se carvão, que atua como um redutor. No processo, o oxigênio se desprende do minério, deixando o ferro puro.
Além disso, por ser indispensável para a vida humana, a indústria hospitalar produz os cilindros de oxigênio, que são reservatórios da substância pura em estado gasoso utilizados no tratamento de oxigenoterapia.
Esse recurso terapêutico pode ser feito na casa do paciente ou em hospitais, e proporciona uma recuperação mais eficiente. Para casos mais simples, os pacientes podem fazer seus tratamentos com cilindros de oxigênio portátil.
Para uso estritamente hospitalar, é armazenado em cilindros de alta pressão e apresenta pureza de 99,5%. Já para o uso medicinal doméstico, um aparelho chamado concentrador de oxigênio separa o gás do ar atmosférico, atingindo um nível de 93% de pureza.
O oxigênio líquido também é utilizado na tecnologia astronáutica para a propulsão de foguetes.
Já a indústria química faz uso do oxigênio, reagindo O2 e etileno, obtém-se o óxido de etileno. Esse, por sua vez, é convertido em etilenoglicol, material utilizado como base na fabricação de anticongelantes e polímeros de poliéster, importante para a indústria têxtil.
Também, o oxigênio compõe a molécula de peróxido de hidrogênio (H2O2), popularmente conhecida como água oxigenada. Ela é utilizada para esterilização de feridas nas pele, ajudando em sua cicatrização. Além disso, o composto é utilizado como clareador de pelos e cabelos, deixando-os descoloridos. As indústrias de papel e de tecido também fazem uso da propriedade descolorante em seus produtos.
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