اکسیژن فراوان ترین عنصر

اکسیژن عنصر گازی است که در سال 1774 توسط Joseph Priestley, Carl Wilhelm Scheele از کشورانگلستان و سوئد کشف گردید . این گاز از مایع سازی و فشرده سازی هوا بدست می آید . 21% از حجم هوا را این گاز تشکیل می دهد .

اکسیژن عنصر گازی است که در سال 1774 توسط Joseph Priestley, Carl Wilhelm Scheele از کشورانگلستان و سوئد کشف گردید . این گاز از مایع سازی و فشرده سازی هوا بدست می آید . 21% از حجم هوا را این گاز تشکیل می دهد .
وزن اتمی این عنصر برای دیگر عناصر تا سال 1961 به عنوان پایه شناخته شده بود قبل از اینکه کربن 12 از سوی اتحادیه بین المللی شیمی کاربردی و محض به عنوان وزن اتمی استاندارد شناخته شد.
اکسیژن سومین عنصر از نظر فراوانی در طبیعت است که این عنصر درخورشید و سیکلهای کربن و نیتروژن وجود دارد.
در اتمسفر سیاره مریخ 15 درصد اکسیژن وجود دارد. این عنصر و ترکیبات آن 49.2 درصد وزن پوسته زمین را اختصاص می دهند. حدود دو سوم حجم بدن ما و نه دهم آب از اکسیژن تشکیل شده است. در آزمایشگاه اکسیژن از الکترولیز آب یا از گرما دادن کلرات پتاسیم با دی اکسید منگنز به دست می آید.

اکسیژن گازی بی بو بی رنگ و بی مزه است به فرمهای گاز و مایع وجود دارد خاصیت پارا مغناطیسی نیز دارد.
ازون از ترکیبات اکسیژن است که به صورت خیلی فعال وجود دارد و این ترکیب توسط تخلیه الکتریکی یا نور ماورا بنفش اکسیژن تولید می شود.
ازن از اشعه های ماورابنفش خورشید که مضر هستند جلوگیری می کند تا این اشعه ها از خورشید به زمین نرسد. آلوده کننده های اتمسفر تاثیر خیلی بدی روی لایه ازون می گذارند. ازون گازی سمی است. ازون گازی رنگ آبی است و ازون مایع به سیاه و ازون جامد بنفش تیره می باشد. قطر این لایه سه میلیمتراست.
ترکیبات: اکسیژن که عنصری با واکنش پذیری خیلی بالا است بیش از صدها و هزارها ترکیبات آلی و غیر آلی را دارد.
زندگی و تنفس گیاهان و حیوانات وابسته به این عنصر است.
اکسیژن دارای نه ایزوتوپ است. اکسیژن طبیعی ترکیبی از سه ایزوتوپ است. اکسیژن 18 اکسیژن پایدار که در ترکیب آب یافت می شود. از اکسیژن غنی شده برای سوخت کوره فولاد استفاده می شود. استفاده مهم دیگر این گاز در ساخت گازهای آمونیاک و متانول اکسید اتیلن و هیدروکربن اشباع نشده است.
قیمت این گاز 5 سنت در فوت مکعب در مقیاس کوچک و در مقیاسهای بزرگ حدود 15 دلار در تن است.

ساختاربلوري عنصر اکسيژن
اثرات اکسيژن بر سلامتي انسان
همه انسانها براي نفس کشيدن به اکسيژن نيازمند هستند، اما مانند بسياري موارد ممکن است اکسيژن مناسب نباشد. اگر فردي مقدار زيادي اکسيژن براي مدت زمان طولاني تنفس کند، به ششهايش آسيب ميرسد. تنفس 50 تا 100 درصد اکسيژن در فشار نرمال در مدت زمان طولاني سبب مشکلاتي در ريه ميشود. افرادي که به طور مداوم يا گه گاه در معرض اکسيژن خالص قرار ميگيرند، بايد قبل و پس از انجام کار تحت آزمايشهاي ريوي قرار بگيرند. اکسيژن در دماهاي پايين ذخيره ميشود و بنابراين افرادي که در محيط پر اکسيژن فعاليت ميکنند بايد لباسهاي مخصوص بپوشند تا بافتهاي بدن آنها از يخزدگي برحذر باشد.
اثرات زيست محيطي اکسيژن
هيچ اثر منفي از اکسيژن در محيط زيست گزارش نشده است.
تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ، جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری
خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر اکسیژن :
عدد اتمی:8
جرم اتمی: 15.999
نقطه ذوب : C°-226.15
نقطه جوش : C°-182.8
شعاع اتمی : Å 0.6
ظرفیت:2
رنگ: بی رنگ
حالت استاندارد: گاز
نام گروه: 16
انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 13.618
شکل الکترونی: 1s2 2s2p4
شعاع یونی : Å 1.4
الکترونگاتیوی: 3.44
حالت اکسیداسیون: 2, 4, -4
دانسیته: 1.429
گرمای فروپاشی : Kj/mol 0.2225
گرمای تبخیر : Kj/mol 3.4099
گرمای ویژه: J/g Ko 0.92
دوره تناوبی:2
شماره سطح انرژی : 2
انرژی اولیه : 2
انرژی ثانویه : 6
درجه اشتعال : در حالت گازی غیر قابل اشتعال
شماره ایزوتوپ : 3
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
O-15 122.2 ثانیه
O-16 پایدار
O-17 پایدار
O-18 پایدار
اشکال دیگر :
اکسیژن O2 و ازن O3
آب H2O
هپتا اکسید کلر Cl2O7 ، دی اکسید کلر ClO2 ، اکسید دی کلر Cl2O
منابع : هوای مایع
کاربرد : در ساخت فولاد ، جوشکاری ، تصفیه آب و سیمان بکار میرود . اکسیژن همچنین برای ادامه حیات ضروری است .همچنین در سوخت راکتورهای هسته ای نیز کاربرد دارد .

1-  ویژگی‌ها

اکسیژن در دما و فشار استاندارد به صورت گاز است که حاوی دو اتم اکسیژن به فرمول شیمیایی O2 است. اکسیژن عنصر مهم هوا است و از طریق عمل فتوسنتز گیاهان تولید شده و برای تنفس حیوانات لازم است. واژه اکسیژن در دو واژه یونانی Oxus(ترش) و Gennan (زایش) ساخته شده است یعنی چیزی که از آن ترشی پدید می‌آید. در فارسی می‌توان برای آن واژه ترشمایه را بکار برد. (برابرهای زبانهای دیگر برای واژه اکسیژن مثلآ آلمانی Sauerstoff و هلندی zuurstof هم دقیقآ همین معنی ترشمایه را می‌دهد).اکسیژن مایع و جامد رنگ آبی کمرنگ داشته و هر دو بسیار پارامغناطیس می‌باشند. اکسیژن مایع معمولاً با عمل تقطیر جزئی هوای مایع به دست می‌آید.

2- کاربردها

اکسیژن به عنوان اکساینده کاربرد بسیار زیادی داشته ،وتنها فلوئور از آن الکترونگاتیوتر است. اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده در نیروی حرکتی موشکها استفاده می‌شود. از آنجا که اکسیژن برای تنفس ضروری است در پزشکی کاربرد دارد. گاهی اوقات کسانی که کوه نوردی می‌کنند یا در هواپیما پرواز می‌کنند، مخازن اکسیژن همراه دارند (به عنوان هوا). اکسیژن در جوشکاری و ساخت فولاد و همچنین متانول نیز کاربرد دارد.

اکسیژن به عنوان یک ماده آرامش بخش، سابقه کاربرد دارد که تا زمان حال نیز ادامه دارد و بارهای اکسیژن در مهمانی‌ها و بزم‌های امروزی وجود دارد. در سده ۱۹ اکسیژن معمولاً با اکسید نیترات ترکیب می‌شد که اثر تسکین دهنده دارد.

3- پیشینه

اکسیژن در سال ۱۷۷۱ از سوی داروساز سوئدی کارل ویلهلم شیله کشف شد، ولی این کشف خیلی سریع شناخته نشد و با اکتشاف مستقل جوزف پریستلی به طور گسترده تری شناخته شد،و از سوی آنتوان لورن لاووزیه در سال ۱۷۷۴ نام‌گذاری شد.

4-  پیدایش

اکسیژن فراوان‌ترین عنصر در پوسته کره زمین است و برآوردهایی در این زمینه وجود دارد که مقدار آن را ۴۶٫۷% ذکر می‌کنند. اکسیژن ۸۷% اقیانوسها (به صورت آب ،H2O)و ۲۰% درصد جو زمین (به صورت اکسیژن مولکولی، O2 ،یا O3 ،ازن) را به خود اختصاص می‌دهد. ترکیبات اکسیژن بویژه اکسید فلزات و سیلیکات‌ها (SiO۴۴-‎) و کربناتها (CO۳۲-‎)معمولاً در خاک و تخته سنگ‌ها یافت می‌شوند. آب یخ زده یک جسم سخت متداول بر روی سیارات دیگر و ستاره‌های دنباله دار می‌باشد. کلاهک‌های یخ کره مریخ از دی اکسید کربن منجمد تولید شده اند. ترکیبات اکسیژن در سراسر کهکشان یافت می‌شوند و طیف نور اکسیژن اغلب در ستاره‌ها دیده می‌شود.

5- ترکیبات

الکترون به خاطر وجود الکترونگاتیویتی،اکسیژن تقریباً با تمام عناصر دیگر پیوند شیمیایی تشکیل می‌دهد(که این مطلب منشا تعریف اصلی اکسید شدن می‌باشد). تنها عناصری که تحت عمل اکسایش قرار نمی‌گیرند 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)، الکلها (R-OH)، آلدئیدها (R-CHO) و کربوکسیلیک اسیدها (R-COOH). رادیکالهای اکسیژن مانند کلراتها (ClO3-‎)، پرکلراتها (ClO۴-‎)، کروماتها (CrO۴۲-‎)، دی کروماتها (Cr2O۷۲-‎)، پرمنگناتها (MnO۴-‎) ،و نیتراتها(NO۳-‎)، اکساینده‌های قوی هستند. خیلی از فلزات مانند آهن با اتم اکسیژن پیوند برقرار می‌کنند اکسید آهن(Fe2O3).ازن (O3) ،با عمل تخلیه برق ایستایی (الکترواستاتیکی) در حضور مولکول اکسیژن شکل می‌گیرد. ملوکول اکسیژن دوتائی (O2)2 نیز شناخته شده، که از جزء کمی از اکسیژن مایع را تشکیل می‌دهد. اپوکسیدها و اترها موادی هستند که در آن اتم اکسیژن قسمتی از یک حلقه سه اتمی هستند.

6- ایزوتوپ‌ها

اکسیژن طبیعی مخلوطی از سه ایزوتوپ پایدار هست: اکسیژن-16 (99.759 درصد)، اکسیژن-17 (0.037 درصد) و اکسیژن-18 (0.204 درصد). اکسیژن ده ایزوتوپ پرتوزا نیز دارد. ایزوتوپ‌های پرتوزایی همه، نیمه عمری کمتر از سه دقیقه دارند. بیشترین نیمه عمر را اکسیژن-15 (124 ثانیه) دارد که در بررسی تنفس پستانداران استفاده می شود.

7- هشدارها

اکسیژن در فشارهای نسبی بالا می‌تواند سمی باشد.

قرارگرفتن طولانی در معرض اکسیژن خالص می‌تواند برای شش و سامانه عصبی سمی باشد. تأثیرات ریوی شامل آماس شش(ورم ریه) کاهش ظرفیت شش و آسیب به بافتهای ششی می‌باشد. تأثیرات بر سامانه عصبی شامل کاهش بینایی، تشنج و اغما می‌شود.

همچنین مشتقات خاصی از اکسیژن ،مانند ازون (O3)، پروکسید هیدوژن و رادیکالهای هیدروکسیل و سواکسیدها بسیار سمی می‌باشند. بدن سازوکارهایی را برای مقابله با این گونه‌ها توسعه داده. برای نمونه، عامل طبیعی گلوتاتیون (glutathione) و بیلی روبین که فراورده بخش شدن طبیعی هموگلوبین است، می‌توانند به عنوان یک پاداکسید (ضد اکسید) عمل کنند. منابع تمرکزیافته اکسیژن باعث احتراق سریع شده و بنابراین، در کنار فراورده‌های سوختی خطر گسترش سریع آتش سوزی و انفجار وجود دارد.

آتشی که در مخازن اکسیژن آپولو ۱۳ رخ داد 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.