Οξυγόνο
Το οξυγόνο, κοινώς γνωστό ως O2, είναι το πιο κρίσιμο στοιχείο που συντηρεί τη ζωή στη γη. Είναι ένα άχρωμο, άγευστο, άοσμο αέριο, είναι εξαιρετικά αντιδραστικό και σχηματίζει οξείδια όταν έρχεται σε επαφή με άλλα στοιχεία. Το χημικό του σύμβολο είναι «O» και έχει το 8 ως ατομικό του αριθμό. Υπάρχει ως διατομικό μόριο (Ο2).
Το O2, κατ' όγκο, σχηματίζει το 21 τοις εκατό της ατμόσφαιρας και κατά βάρος, αποτελεί το 50 τοις εκατό του φλοιού της γης. Έχει πολυάριθμους βιομηχανικούς και μεταλλουργικούς σκοπούς. Χρησιμοποιείται επίσης σε πυραυλοκινητήρες, διαδικασίες επεξεργασίας λυμάτων και δύτες.
Ιστορία του Οξυγόνου
Το οξυγόνο ανακαλύφθηκε από τον Joseph Priestley, έναν Άγγλο χημικό, το 1774. Ωστόσο, το 1772, ο Carl Wilhelm Scheele ήταν ο πρώτος που το απέκτησε θερμαίνοντας ενώσεις όπως το νιτρικό κάλιο και το οξείδιο του υδραργύρου, αλλά δημοσίευσε τα ευρήματά του τρία χρόνια αργότερα από τον Priestley. Αργότερα, ένας Γάλλος χημικός, ο Antoine-Laurent Lavoisier, έδειξε το ρόλο του στην αναπνοή καθώς και στην καύση.
Εμφάνιση στη γη
Το οξυγόνο είναι ένα από τα πιο άφθονα στοιχεία στη βιόσφαιρα της γης. Αποτελεί το 21% της ατμόσφαιρας της γης, το 89% του θαλασσινού νερού και περισσότερο από το 50 τοις εκατό του φλοιού της γης. Συνδυάζεται με άλλα στοιχεία για να σχηματίσει οξείδια μετάλλων και μη μετάλλων. Η Γη είναι ο μόνος πλανήτης που έχει τόσο υψηλή συγκέντρωση O2, η οποία οδηγεί στο σχηματισμό κύκλων O2.
Ιδιότητες οξυγόνου
Το οξυγόνο είναι ένα απαλό μπλε υγρό κάτω από -183 βαθμούς Κελσίου και στερεό στους -218 βαθμούς Κελσίου.
Είναι 1,1 φορές βαρύτερο από αυτόν τον αέρα.
Κατά τη φωτοσύνθεση, τα πράσινα φυτά χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα για να παράγουν O2, το οποίο απαιτείται από όλους τους ζωντανούς οργανισμούς για την αναπνοή.
Το O2 έχει τρία φυσικά υπάρχοντα ισότοπα, αν και τώρα έχουν κατασκευαστεί και τεχνητά ισότοπα.
Αλλότροπα του O2
Το οξυγόνο υπάρχει σε δύο μορφές, το διατομικό (O2) και το τριατομικό (O3 ή Όζον). Ο σχηματισμός του όζοντος είναι ενδόθερμος (απαιτεί ενέργεια), ενώ η μετατροπή του σε Ο2 μπορεί να γίνει από μέταλλα μετάπτωσης ή με τα οξείδια τους.
Το καθαρό O2 μετατρέπεται σε όζον από ηλεκτρικές εκκενώσεις και στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Το όζον έχει ανοιχτό μπλε χρώμα, είναι 1,6 φορές βαρύτερο από τον αέρα, με σημείο βρασμού -112 βαθμούς Κελσίου. Βρίσκει χρήση ως χημικός παράγοντας, ως εμπορικό απολυμαντικό σε επεξεργασίες λυμάτων και για λεύκανση υφασμάτων.
Ένα άλλο αλλοτρόπο του οξυγόνου ανακαλύφθηκε το 2001 που ονομάζεται μόριο τετρα-οξυγόνου, το οποίο ήταν πολύ πιο ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας από το O2 ή το O3, καθιστώντας το κατάλληλο για χρήση σε καύσιμα πυραύλων. Μια άλλη φάση στερεού Ο2 βρέθηκε το 1998, το οποίο όταν υποβάλλεται σε πολύ υψηλές πιέσεις και χαμηλές θερμοκρασίες, συμπεριφέρεται σαν υπεραγωγός.
Πώς παράγεται το οξυγόνο;
Το O2 παράγεται από την κλασματική απόσταξη υγρού αέρα. Ακολουθούν ορισμένες κοινές μέθοδοι παραγωγής οξυγόνου:
Με τη θερμική αποσύνθεση του νιτρικού καλίου και του χλωρικού καλίου με τη βοήθεια ενός καταλύτη:
2KClO3 → 2KCL +O2
2KNO3 → 2KNO2 + O2
Μέσω της ηλεκτρόλυσης του νερού:
2H2O → 2H2 + O2
Με τη θερμική αποσύνθεση οξειδίων βαρέων μετάλλων:
2HgO → 2Hg +O2
2Ag2O → 4Ag +O2
Με τη θερμική αποσύνθεση μεταλλικών υπεροξειδίων ή υπεροξειδίου του υδρογόνου:
2H2O2 → 2H2O +O2
2Ba + O2 → 2BaO2
2BaO2 → 2Ba +O2
Εμπορικές και βιομηχανικές εφαρμογές οξυγόνου
Ακολουθούν μερικές από τις πιο κοινές εμπορικές και βιομηχανικές εφαρμογές του Oxygen:
Οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων χρησιμοποιούν O2 για την επεξεργασία υγρών λυμάτων.
Το καθαρό O2 χρησιμοποιείται σε καύσιμα πυραύλων, υποβρύχια, εργαλεία κατάδυσης και καταδυτικές καμπάνες.
Χρησιμοποιείται επίσης στη βιομηχανία χάλυβα για την εμφύσηση χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα, ο οποίος αναφέρεται στη διαδικασία εξάτμισης του άνθρακα και άλλων μη μεταλλικών ακαθαρσιών με τη βοήθεια O2 σε έναν πολύ πιο αποτελεσματικό τρόπο.
Χρησιμοποιείται επίσης εμπορικά στην παρασκευή οξειδίων ακετυλενίου, μεθανόλης και αιθυλενίου.
Ιατρικά, χρησιμοποιείται στη γενική αναισθησία, σε θερμοκοιτίδες και εισπνευστήρες για παιδιά.
Το οξυγόνο βρίσκει επίσης εφαρμογή σε πολλές βιομηχανίες που χρησιμοποιούν κλιβάνους.
Συμπέρασμα
Το O2 είναι το κύριο στοιχείο που είναι κρίσιμο για την επιβίωση όλων των μορφών ζωής και αυτός ο οδηγός θα λειτουργήσει ως εισαγωγή στο Οξυγόνο για εσάς. Το οξυγόνο υπάρχει στα κοχύλια, τα δόντια και τα οστά των ζώων. Υπάρχει επίσης στις κύριες κατηγορίες οργανικών ενώσεων όπως οι πρωτεΐνες, οι υδατάνθρακες, τα λίπη και τα νουκλεϊκά οξέα. Το μεγαλύτερο μέρος του ελεύθερου Ο2 της γης αναπληρώνεται με τη φωτοσύνθεση. Το οξυγόνο μαζί με τις διάφορες μορφές του βρίσκει χρήση σε πολλές βιομηχανίες. Το αλλοτρόπιό του, το όζον, απορροφά τις βλαβερές υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου στην ανώτερη ατμόσφαιρα (στρατόσφαιρα).
