- Oxygene
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Oxygène
Cet article concerne l'élément chimique. Pour les autres significations du mot « oxygène », voir Oxygène (homonymie).Oxygène Fluor —
8O ↑ O ↓ S Table complète • Table étendue Informations générales Nom, Symbole, Numéro Oxygène, O, 8 Série chimique Non-métaux Période, 16, p Masse volumique 1,429 3 incolore Propriétés atomiques Masse atomique 15,999 4 u Rayon atomique (calc) 60 (48) pm Rayon de covalence 66 pm[1] Rayon de van der Waals 140 pm[1] [s2 2p4 niveau d'énergie 2, 6 -2, -1 Oxyde neutre Structure cristalline cubique Propriétés physiques État ordinaire paramagnétique Température de fusion -218,8 K Température d'ébullition -183 K 0,222 59 3,409 9 Température critique Pression critique Pa Volume molaire 17,36×10-3 m3/mol Pression de vapeur — Vitesse du son 317,5 m/s à 20 Divers Pauling) 3,44 920 — S/m 0,026 74 W/(m·K) 1e 1313,9 2e 3388,3 3e 5300,5 4e 7469,2 5e {{{potentiel_ionisation5}}} 6e {{{potentiel_ionisation6}}} 7e {{{potentiel_ionisation7}}} 8e {{{potentiel_ionisation8}}} 9e {{{potentiel_ionisation9}}} 10e {{{potentiel_ionisation10}}} Isotopes les plus stables AN Période MD PD MeV 14O {syn.} 1,176 77 min β+ 1,72 1415O {syn.} 2,035 7 min β+ 1,72 1516O 99,762 % neutrons 17O 0,038 % neutrons 18O 0,2 % neutrons 19O {syn.} 26,91 s β- 4,821 1920O {syn.} 13,51 s β- 3,814 20 Précautions Unités du SI & élément chimique de la famille des symbole O et de numéro atomique 8. Nom masculin, formé du ὀξύς / oxys « acide » et γεννάω / gennaô « engendrer ».
L'oxygène représente environ[2]:
- 87 % de la masse des océans, sous la forme d'croûte terrestre, en particulier sous forme d'oxydes et de silicates.
- 23,1 % de la masse de l'air, sous forme de ozone, soit 1,2×1015 tonnes. Cela représente près de 21 % du volume total de l'atmosphère.
- 62,5 % de la masse du corps humain.
- Jusqu'à 88 % de la masse de certains animaux marins.
Au total, la masse de l'oxygène représente presque la moitié de celle de la Terre[3].
Sommaire
Dans l'atmosphère terrestre
Dans des gaz diatomique : le formule chimique O2. C'est le cas de « l'oxygène » dans l'molécule d'ozone (trioxygène) est un gaz métastable qui se trouve principalement dans les hautes couches de l'ultraviolets qui frappent la Terre. Depuis les années 1970, la concentration d'ozone dans l'air au niveau du sol augmente du fait des activités humaines. L'ozone est essentiellement produit par décomposition lors de journées chaudes des oxydes d'azote issus de la combustion des toxique.
Si le dioxygène représente aujourd'hui quasiment 21 % de l'air (en volume), au forêts de Pangée, et à l'enfouissement progressif des produits organiques qui sont devenus les gisements de photosynthèse par les éons les plus anciens, et introduisit le dioxygène dans l'atmosphère de l'ordre de 1 % (à quelques %) durant le précambrien.
Il est indispensable au cycle de la vie : les végétaux photosynthétiques dégagent du dioxygène par photosynthèse alors que la respiration des plantes !) en consomme. De plus, l'oxygène est un composant essentiel des molécules qui se retrouvent dans tout être vivant : acides aminés, Découverte
L'oxygène fut découvert par le pharmacien suédois 1771, mais cette découverte ne fut pas reconnue immédiatement. Aussi, la découverte indépendante faite par Antoine Laurent Lavoisier l'a nommé en 1774.
Propriétés
L'oxygène est très composés ioniques avec les métaux (oxydes, dioxyde de carbone, le trioxyde de soufre) et entre dans la composition de nombreuses classes de molécules organiques, par exemple, les alcools (R-OH), les 2CO et les acides carboxyliques (R-COOH).
Industrie
L'oxygène est obtenu de manière industrielle principalement (à 95 %) par séparation températures critiques de l'azote moléculaire N2 (tc = -146,9°C) et de l'oxygène moléculaire O2 (tc = -118,4°C) ne permettent pas la liquéfaction de l'air par simple compression. L'air doit donc être comprimé entre 5 et 7 bar, puis filtré, séché, décarbonaté par adsorption sur tamis moléculaires et enfin refroidi par échange thermique entre le gaz entrant et les gaz liquéfiés. Les pertes frigorifiques sont compensées par une détente de 5 à 10 % du débit gazeux traité, dans une turbine dont le travail extérieur est récupérable.
La distillation, dans le procédé le plus utilisé, est effectuée dans une double colonne qui permet d'obtenir, en continu, des gaz purs. La première colonne (moyenne pression, 5 bar) réalise une première séparation de l'air en diazote gazeux pur (à 99,999 %) au sommet et un liquide riche en dioxygène (environ 40 %), à la base. Ce liquide est alors envoyé à mi-hauteur de la deuxième colonne de distillation (basse pression, 1,3 bar). Le dioxygène O2 entre 99,5 % et 99,7 % est récupéré à la base de cette deuxième colonne. Il contient moins de 1 ppm de diazote, la principale impureté est l'6 m de diamètre, et mesurent de 15 à 25 m de hauteur. Elles sont en acier inoxydable ou en aluminium et comportent une centaine de plateaux. L'isolation thermique est réalisée avec de la perlite (sable de silice expansé). Le maintien en température des colonnes ne consomme que 6 à 7 % de l'énergie totale dépensée.
La consommation en énergie est de 0,4 kWh⋅m-3 de dioxygène O2 gazeux, soit de 50 à 60 % du prix de revient.
Environ 5 % de l'oxygène industriel est produit par un autre procédé, non cryogénique, appelé VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) ou adsorption par alternance de pression et vide :
L'air est pris dans l'air ambiant à la pression atmosphérique. Après séchage et épuration par filtration, cet air passe dans une colonne de zéolites qui adsorbent plus rapidement le diazote N2 que le dioxygène O2. Les zéolites peuvent fixer 10 litres de diazote par kilogramme. Lorsqu'elles sont saturées, l'air est envoyé sur une seconde colonne, pendant que le diazote de la première colonne désorbe sous vide. La pureté de dioxygène obtenu ainsi par élimination du diazote de l'air peut atteindre 90 à 95 %. Ce dioxygène contient encore 4,5 % d'argon qui comme le dioxygène n'est pas adsorbé. La consommation d'énergie est de 0,4 à 0,5 kWh⋅m-3 de dioxygène. Cette méthode est de plus en plus employée dans les procédés industriels dont les besoins sont inférieurs à 100 tonnes/jour, ainsi que dans les respirateurs utilisés à domicile.
L'oxygène produit est transporté :
- sous forme liquide ou gazeuse par des canalisations appelées oxyducs ou oxygénoducs ;
- sous forme gazeuse comprimée dans des bouteilles ou réservoirs en acier à 200 bar ;
- sous forme liquide, en camions citernes.
En 1995, huit compagnies dans le monde fabriquaient la quasi totalité de l'oxygène industriel :
- Air Liquide (France) : 17 %
- BOC (Royaume-Uni) : 14 %
- Praxair (États-Unis) : 14 %
- Air Products (États-Unis) : 8 %
- Nippon Sanso (Japon) : 7 %
- AGA (Suède) : 7 %
- Messer (Allemagne) : 6 %
- Linde (Allemagne) : 6 %
Les principaux pays producteurs en 1996, était :
- États-Unis : 27 millions de tonnes
- Japon : 12,7 millions de tonnes
- France : 3,23 millions de tonnes
Dans le monde, la production totale était de l'ordre de 100 millions de tonnes en 1996, soit 1⁄10 millionième du dioxygène de l'atmosphère.
Utilisation de l'oxygène 18
L'isotope 18O est utilisé pour connaitre la température dans une région à un moment donné.
Il faut savoir que la composition isotopique de l'18O étant plus lourd que l'atome 16O, H218O va se condenser plus rapidement en eau ou en glace que le H216O (dans le nuage). Plus le rapport H218O / H216O est grand, plus la température est basse.
Les scientifiques peuvent connaitre le rapport H218O / H216O en étudiant les glaces (principalement en Antarctique) à l'aide de carottes de glace et en déduire ainsi la température qu'il régnait lors de la formation de cette couche de glace.
Ce procédé est très utile pour confirmer ou infirmer une théorie sur les changements climatiques naturels terrestres comme les paramètres de Milanković.
Références
- ↑ a et b (fr) Paul Arnaud, Brigitte Jamart, Jacques Bodiguel, Nicolas Brosse, Chimie Organique 1er cycle/Licence, PCEM, Pharmacie , Cours, QCM et applications, Dunod, 8 juillet 2004, Broché, 710 p. (ISBN 2100070355)
- ↑ Oxygène
- ↑ Lumières sur le mystère de l'oxygène, Futura Sciences, 18 septembre 2008.
Voir aussi
Articles connexes
- Dioxygène
- Ozone
- Oxygène liquide
- Oxygène solide
- Macro-élément
- Médecine hyperbare
- Oxyduc
- Oxygénothérapie normobare
- Oxydation
- Tableau périodique des éléments
1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 Li O Ne Na Mg Al Si P S K Sc Ti V Mn Ni Zn Se Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Te Xe Pr Nd Pm Sm Tb Tm Yb Lu Ta W Re Os Pt Au Hg Tl Pb Po Rn Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Md No Rf Sg Mt Rg Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho ↓ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto Métalloïdes Non-métaux Métaux alcalins Métaux alcalino-terreux Métaux de transition Métaux pauvres Actinides Superactinides Éléments non classés - Portail de la chimie
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