Az oxigénmolekula szerkezete, a kettős kötés

Az oxigén a környezetünkben előforduló egyik legismertebb elem. Jelenléte nélkül ma nem képzelhető el a földi élet.

Az oxigénatomja 8 protont és 8 elektront tartalmaz. A legtöbb oxigénatom ezenkívül 8 neutront tartalmaz. (A további, természetben létező izotópjai: ¹⁷O, ¹⁸O.) Az oxigénrelatív atomtömege így: A_r(O) = 16. Az oxigénatomokban az atommag körül a 8 elektron – a taszítás miatt – sokkal nagyobb teret foglal el, mint az egyetlen elektron a hidrogénatomban.

A természetben előforduló oxigéngáz kétatomos molekulákból áll. Képlete: O₂. Az oxigén molekulát is kovalens kötés tartja össze. 1 mol oxigén molekula atomokból való képződését 500 kJ energia felszabadulása kíséri.

Az oxigénmolekulában a két atommag közötti távolság – amelyet kötéstávolságnak nevezünk – mintegy másfélszer akkora, mint a hidrogénmolekula esetében.

Kötéstávolság az oxigénmolekulában

Hidrogénmolekula

Az oxigénmolekula esetében a nagy kötési energia azzal magyarázható, hogy nem egy, hanem két elektronpár hoz létre kötést az oxigénatomok között. Ez összhangban áll az oxigénnel kapcsolatosan korábban megállapított két vegyértékkel is.

A két elektronpár helyzete – egymást taszító hatásuk miatt – nem lehet azonos. Egy-egy elektronpár ellentétes spinű elektronokból jön létre. Az egyik elektronpár mozgástere a hidrogénéhez hasonlóan a két atommagot összekötő tengely mentén helyezkedik el. A másik elektronpár e térből kiszorulva kedvezőtlenebb helyzetben van. A második elektronpár mozgástere az első tartózkodási terén kívül, annak két oldalán található.