اکسیژن

اکسیژن یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آن O و عدد اتمی آن 8 می باشد. یک عنصر حیاتی بوده و همه جا چه در زمین و چه در کل جهان هستی یافت می شود. مولوکول اکسیژن (O₂)در زمین از نظر ترمو دینامیکی ناپایدار است ولی توسط عمل فتوسنتز باکتری های بی هوا زی و در مرحله بعدی توسط عمل فتوسنتز گیاهان زمینی به وجود می آید.

ویژگی های قابل توجه

اکسیژن در دما و فشار استاندارد به صورت گاز می باشد که حاوی دو اتم اکسیژن به فرمول شیمیایی O₂ می باشد. اکسیژن عنصر مهم هوا می باشد و از طریق عمل فتوسنتز گیاهان تولید شده و برای دم و بازدم انسان و حیوانات لازم است. واژه اکسیژن در دو واژه یونانی Oxus( اسید ) و Gennan (تولید) ساخته شده است.

(یک اسم بی مسما، چون خیلی از اسیدها اکسیژن ندارند.)
اکسیژن مایع و جامد یک رنگ آبی کمرنگ داشته و هر دو بسیار پارامگنتیک می باشند. اکسیژن مایع معمولا با عمل تقطیر جزئی هوای مایع به دست می آید.

کاربردها

اکسیژن به عنوان اکسید کننده کاربرد بسیار زیادی داشته و فقط فلوئور از آن الکترونگاتیوتر است. اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده در نیروی حرکتی موشک ها استفاده می شود. از آنجا که اکسیژن برای دم و بازدم ضروری است در پزشکی کاربرد دارد. گاهی اوقات کسانی که از کوه نوردی می کنند یا در هواپیما پرواز می کنند، مخازن اکسیژن همراه دارند (به عنوان هوا). همچنین اکسیژن در جوشکاری و ساخت فولاد و همچنین متانول کاربرد دارد.

اکسیژن به عنوان یک ماده آرامش بخش، سابقه استفاده دارد که تا زمان حال نیز ادامه داشته است در قرن 19 اکسیژن معمولا با اکسید نیترات ترکیب می شد که اثر تسکین دهنده دارد.

تاریخچه

اکسیژن در سال 1771 توسط داروساز سوئدی Karl Wilhelm Scheele کشف شد، ولی این کشف خیلی سریع شناخته نشد و با اکتشاف مستقل Joseph Priestley به طور گسترده تری شناخته شد، و توسط Antoine Laurent lavoisier در سال 1774 نام گذاری شد.

پیدایش

اکسیژن از نظری فراوان ترین عنصر در پوسته کره زمین است و تخمین هایی در این زمینه وجود دارد که مقدار آن را 46/7% ذکر می کنند. اکسیژن 87% اقیانوس ها (به صورت آب، H₂o )و 20% درصد جو زمین(به صورت اکسیژن مولوکولی، O₂ ،یا O₃ ،ازون) را به خود اختصاص می دهد. ترکیبات اکسیژن مخصوصا اکسید فلزات و سیلیکات ها (SiO₄^4-) و کربنات ها (CO₃^2-) معمولا در خاک و صخره ها یافت می شوند. آب یخ زده یک جسم سخت متداول بر روی سیرات دیگر و ستاره های دنباله دار می باشد. کلاهک های یخ کره مریخ از دی اکسید کربن منجمد تولید شده اند. ترکیبات اکسیژن در تمام کهکشان یافت می شوند و طیف نور اکسیژن اغلب در ستاره ها دیده می شود.

ترکیبات

الکترون به خاطر وجود الکترونگاتیویتی، اکسیژن تقریبا با تمام عناصر دیگر پیوند شیمیاپی تشکیل می دهد( که این مطلب منشاء تعریف اصلی اکسید شدن می باشد). تنها عناصری که تحت عمل اکسیداسیون قرار نمی گیرند گازهای اصیل هستند.

یکی از معروفترین این اکسیدها اکسید هیدروژن یا آب است H₂O. سایر اکسیدهای معروف دیگر ترکیبات کربن و اکسیژن هستند مانند دی اکسید کربن ( CO₂ )، الکل ها ( R-OH )، آلدئیدها ( R-CHO ) و کربوکسیلیک اسیدها ( R-COOH ). رادیکال های اکسیژن مانند کلرات ها (ClO₃-)، پرکلرات ها (ClO₄-)، کرومات ها (CrO₄²-)، دی کرومات ها (Cr₂O₇2-)، پر منگنات ها (MnO₄-) و نیترات ها (NO₃-)، اکسید کننده های قوی میباشند.

خیلی از فلزات مانند آهن با اتم اکسژن پیوند برقرار می کنند اکسید آهن(Fe₂O₃).ازن (O₃) ،با عمل تخلیه الکترواستاتیکی در حضور مولکول اکسیژن شکل می گیرد. ملوکول اکسیژن دو تائی (O2)2 نیز شناخته شده ، که از جزء کمی از اکسیژن مایع را تشکیل می دهد. اپوکسیدها و اترها موادی هستند که در آن اتم اکسیژن قسمتی از یک حلقه سه اتمی هستند.

ایزوتوپ ها

اکسیژن سه ایزوتوپ پایدار و ده ایزوتوپ رادیو اکتیو دارد. ایزوتوپ های رادیو اکتیوی همه نیمه عمری کمتر از سه دقیقه دارند.

هشدارها

اکسیژن در فشارهای نسبی بالا می تواند سمی باشد. قرارگرفتن طولانی در معرض اکسیژن خالص می تواند برای ریه و سیستم عصبی سمی باشد. تأثیرات ریوی شامل آماس (ورم ریه) کاهش ظرفیت ریه و آسیب به بافت های ریوی می باشد. تاثیرات بر سیستم عصبی شامل کاهش بینایی تشنج و اغما می شود.

همچنین مشتقات خاصی از اکسیژن، مانند ازون ( O₃ )، پروکسید هیدوژن و رادیکال های هیدروکسیل و سوپراکسیدها بسیار سمی می باشند. بدن مکانیزم هائی را برای مقابله با این گونه ها توسعه داده. به عنوان مثال، عامل طبیعی glutathione و بیلیروبین که حاصل تقسیم طبیعی هموگلوبین است، می توانند به عنوان یک ضد اکسید عمل کنند. منابع تمرکز یافته اکسیژن باعث احتراق سریع شده و بنابراین، در کنار فراورده های سوختی خطر گسترش سریع آتش سوزی و انفجار وجود دارد.

آتشی که خدمه آپولو 11 را کشت به این دلیل سریع گسترش پیدا کرد ،که فشار جوی اکسیژن در حالت معمولی بود، در حالی که هنگام عملیات پرتاب این فشار باید یک سوم فشار جوی معمولی باشد.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تنظیم: مریم فروزان کیا