كثيرًا ما نسمع أن الأكسجين مهم للكائنات الحية ولا توجد حياة بدون أكسجين. كما نسمع أن الماء يحتوي على الأكسجين. أو أن هناك أكسجين في الهواء والتربة وفي أجسادنا. ولكن ما هو الأكسجين بالضبط وما مدى أهميته حقًا؟
دعونا نناقش:
الأكسجين عنصر كيميائي برمز O ورقم ذري 8 ، مما يعني أنه يحتوي على ثمانية بروتونات في نواته. إنه عضو في مجموعة الكالكوجين في الجدول الدوري. تُعرف هذه المجموعة أيضًا باسم عائلة الأكسجين. يتكون من عناصر الأكسجين
الأكسجين هو عامل مؤكسد وغير معدني شديد التفاعل ، يُشكل بسهولة أكاسيد ، مركبات كيميائية مع ذرة أو أكثر من ذرات الأكسجين مجتمعة مع عنصر آخر.
الأكسجين هو ثالث أكثر العناصر وفرة في الكون من حيث الكتلة ، بعد الهيدروجين والهيليوم. إنه عنصر غير معدني ويوجد بشكل طبيعي كجزيء.
يوجد الأكسجين في كل مكان حولنا. إنها إحدى الذرات التي يتكون منها الماء مع الهيدروجين
يتواجد الأكسجين بشكل أساسي كعنصر في الغلاف الجوي. كما يحدث أيضًا في المحيطات والبحيرات والأنهار والقمم الجليدية على شكل ماء. يشكل الأكسجين 89٪ من وزن الماء.
تم عزل الأكسجين بواسطة مايكل سينديفوجيوس قبل عام 1604 ، ولكن يُعتقد عمومًا أن هذا العنصر تم اكتشافه بشكل مستقل بواسطة كارل فيلهلم شيل ، في أوبسالا ، في عام 1773 أو قبل ذلك ، وجوزيف بريستلي في ويلتشير ، في عام 1774.
غالبًا ما تُمنح الأولوية لبريستلي لأن عمله نُشر أولاً. ومع ذلك ، أطلق بريستلي على الأكسجين اسم "الهواء المتطور" ، ولم يتعرف عليه كعنصر كيميائي.
صاغ أنطوان لافوازييه اسم الأكسجين في عام 1777 ، الذي تعرف على الأكسجين لأول مرة كعنصر كيميائي ووصف بشكل صحيح الدور الذي يلعبه في الاحتراق.
Allotropes هي أشكال مختلفة من نفس العنصر. يمكن العثور على الأكسجين في أشكال مختلفة أو متآصلات. الأكثر شهرة هي ثنائي الأوكسجين والأوزون.
ديوكسجين
عند درجة الحرارة والضغط القياسيين ، ترتبط ذرتان من العنصر لتكوين ثنائي الأكسجين ، وهو غاز ثنائي الذرة عديم اللون والرائحة مع الصيغة O 2 . يتكون كل جزيء من ذرتين من الأكسجين تلتصقان ببعضهما بقوة. يحتوي الأكسجين على نقاط انصهار وغليان منخفضة ، لذا فهو في حالة غازية عند درجة حرارة الغرفة.
غاز الأكسجين ثنائي الذرة
هذا الأكسجين (O 2 ) حيوي للتنفس ، وهي العملية التي تنقل الطاقة من الجلوكوز إلى الخلايا في الكائنات الحية.
تمتص الحيوانات الأكسجين وتحوله إلى ثاني أكسيد الكربون. النباتات ، بدورها ، تستخدم ثاني أكسيد الكربون كمصدر للكربون وتعيد الأكسجين إلى الغلاف الجوي. يتولد الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي بواسطة النباتات وأنواع عديدة من الميكروبات.
ينشط الأكسجين في العمليات الفسيولوجية لجميع الكائنات الحية المعروفة تقريبًا ، ويشارك ذلك بشكل خاص في الاحتراق.
الأوزون
هناك شكل آخر (متآصل) من الأكسجين يسمى الأوزون
O 3 يمتص بقوة الأشعة فوق البنفسجية
التآصلات المعروفة الأخرى للأكسجين هي:
للأكسجين وظائف عديدة في الطبيعة. بعضها التنفس ، والتحلل ، والاحتراق.
الأكسجين عنصر يمكن أن يكون صلبًا أو سائلًا أو غازًا حسب درجة حرارته وضغطه.
في كلتا الحالتين السائلة والصلبة ، تكون المواد صافية بلون أزرق سماوي فاتح.
يأتي معظم الأكسجين من نباتات المحيطات الصغيرة ، والتي تسمى العوالق النباتية ، والتي تعيش بالقرب من سطح الماء وتنجرف مع التيارات. مثل جميع النباتات ، فإنها تقوم بعملية التمثيل الضوئي - أي أنها تستخدم ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون لصنع الطعام. وكما نعلم بالفعل ، فإن الناتج الثانوي لعملية التمثيل الضوئي هو الأكسجين.
يعتقد العلماء أن العوالق النباتية تساهم بنسبة تتراوح بين 50 إلى 85 في المائة من الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض.
يمكن استخراج كميات كبيرة من الأكسجين من الهواء المسال من خلال عملية تعرف باسم التقطير التجزيئي. يمكن أيضًا إنتاج الأكسجين من خلال التحليل الكهربائي للماء أو عن طريق تسخين كلورات البوتاسيوم
يمكن إنتاج الأكسجين الصناعي أيضًا. الطريقة التجارية الأكثر شيوعًا لإنتاج الأكسجين هي فصل الهواء باستخدام إما عملية التقطير المبردة (العملية التي يتم فيها فصل النيتروجين والأكسجين عن الهواء) أو عملية الامتزاز بالتأرجح الفراغي (هنا لدينا فصل غازات معينة عن الخليط الغازي عند الضغط المحيط القريب ، ثم تتأرجح العملية إلى فراغ لتجديد المادة الممتصة).
الأكسجين كغاز ضروري لإنتاج الطاقة في العمليات الصناعية والمولدات والسفن ويستخدم أيضًا في الطائرات والسيارات. تشمل الاستخدامات الشائعة للأكسجين إنتاج الصلب والبلاستيك والمنسوجات واللحام بالنحاس واللحام وقطع الفولاذ والمعادن الأخرى والوقود الصاروخي والعلاج بالأكسجين وأنظمة دعم الحياة في الطائرات والغواصات ورحلات الفضاء والغوص.
للأكسجين استخدامات طبية أيضًا ، في علاج الأمراض ، والصدمات الرئيسية ، والتأق ، والنزيف الشديد ، والصدمة ، والتشنجات النشطة ، وانخفاض درجة حرارة الجسم.
يسمى تداول الأكسجين بأشكال مختلفة عبر الطبيعة بدورة الأكسجين. تصف دورة الأكسجين الأشكال المختلفة التي يوجد فيها الأكسجين وكيف يتحرك على الأرض عبر الخزانات المختلفة. توجد ثلاثة مستودعات رئيسية للأكسجين: الغلاف الجوي والمحيط الحيوي والغلاف الصخري.
تبدأ دورة الأكسجين بعملية التمثيل الضوئي ، حيث تطلق النباتات خلالها الأكسجين ؛ ثم يستخدم الإنسان والحيوان والكائنات الحية الأخرى الأكسجين الذي تطلقه النباتات للتنفس ، أي التنفس ؛ ثم تقوم الحيوانات بإخراج ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى إلى الغلاف الجوي والذي تستخدمه النباتات مرة أخرى أثناء عملية التمثيل الضوئي وتتكرر الدورة.
