يعتبر الأكسجين عنصراً حيوياً وأساسياً لحياة جميع الكائنات الحية، لأن الكائنات الهوائية لا تستطيع التنفس دون مساعدته. بالإضافة إلى ذلك، فهو جزء من جزيئات مهمة، مثل البروتينات والكربوهيدرات والأحماض النووية والدهون. تعرف على خصائصها ووظائفها وخصائصها وأهميتها.
ما هو الأكسجين؟
وهو عنصر غازي ينتمي إلى مجموعة الأمفيجينات أو الكالكوجينات، وهو أيضًا من السلسلة الكيميائية لللافلزات في الجدول الدوري. ومن خصوصياتها أنها لا تحتوي على طعم أو رائحة أو لون في حالتها العادية. ومع ذلك، فإنه يشكل 20.9٪ من حجم الغلاف الجوي للأرض، ومع الهيدروجين فإنه يخلق H₂O أو جزيئات الماء.
رمز الأكسجين
O يتم تمثيله بالرمز O، المشتق من الكلمات اليونانية القديمة oxys ، حمض، و genos ، مولد أو منتج. في الأساس، معنى الاسم يعني منتج الأحماض، لأنه كان يعتقد خطأً أن جميع الأحماض تحتاج إلى هذا العنصر في تركيبها.
خصائص الأكسجين
بالإضافة إلى حالته العادية، يوجد الأكسجين السائل ذو اللون الأزرق الفاتح في المختبرات، أيضًا في شكل صلب وبألوان بلورية مزرقة. ومن ناحية أخرى، فهو بمثابة أفضل عامل مؤكسد بين العناصر. الميزات الأخرى تتلخص في:
- حالة التجميع العادية : غازية.
- المغناطيسية: هي عنصر مغناطيسي يميل إلى محاذاة الإلكترونات أو المدارات الموازية للمجال المغناطيسي.
- الخصائص الحسية : عديم اللون والرائحة والمذاق في المظهر.
- التفاعلات الكيميائية : يتمتع جزيء الأكسجين بتفاعلية عالية تؤدي إلى عمليات الاحتراق.
- موصل للكهرباء : وهو موصل رديء للحرارة والكهرباء.
- الذوبان : له قابلية ذوبان أفضل من النيتروجين.
- السالبية الكهربية : بعد الفلور، فهو يتمتع بأفضل السالبية الكهربية بين جميع العناصر.
- القابلية للطرق : هشة، أي أنه لا يمكن تسطيحها لتكوين صفائح، ولا تمديدها لتصبح خيوطًا.
- التآصل: يوجد في جزيئات ثنائية الذرة، O2 أو ثنائي الأكسجين، وجزيئات ثلاثية الذرة، O3، تسمى الأوزون.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية للأكسجين
- العدد الذري : 8
- المجموعة : 16
- الفترة : 2
- كتلة :ص
- الوزن الذري : 15.9994
- الكثافة : 1.429 كجم/م3
- الحالة : غاز
- الصدأ : لم يفعل ذلك
- حالات الأكسدة : -2، -1
- نقطة الانصهار : -223 (درجة مئوية)
- نقطة الغليان : -183 (درجة مئوية)
- الحرارة النوعية : 920 جول/(ك-كجم)
- السالبية الكهربية : 3.44
- متوسط نصف القطر : 60 ساعة
- نصف القطر التساهمي : 73 ساعة
- نصف القطر الذري : 60 ساعة
- إلكترونات لكل طبقة : 2، 6
- التكوين الإلكتروني : [هو]2s22p4
أصل الأكسجين
في نهاية القرن الثامن عشر، قام السويدي كارل فيلهلم شيل بفحص خصائص الأكسجين وتعرف عليه باعتباره البطل الرئيسي للهواء. إلا أنه ظل يقدم نتائجه حتى عام 1777. وفي هذه الأثناء، نشر الكيميائي جوزيف بريستلي بحثه عام 1774 ولذلك يعتبر مؤلف اكتشافه.
قام بريستلي بتسخين أكسيد الزئبق، أو HgO، حتى رأى غازًا ينطلق، والذي أطلق عليه اسم الهواء المتحلل. كما لاحظ أنه يزيد من شدة اللهب. وفي وقت لاحق، في عام 1777، حدده أنطوان لافوازييه كعنصر كيميائي وأطلق عليه اسم الأكسجين.
ما هو الأكسجين المستخدم ل؟
في المجال الطبي، يتم استخدام هذا العنصر لإبقاء مرضى العمليات الجراحية على قيد الحياة. وبالمثل، يُستخدم العلاج بالأكسجين للأشخاص الذين يعانون من أمراض الرئتين والقلب وانتفاخ الرئة وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يستخدم كغاز للتنفس أثناء المهام تحت الماء وفي الفضاء، على سبيل المثال لبدلات الغوص التي تحتوي على خزانات الأكسجين.
استخدام آخر في الصناعة هو إنتاج سبائك الحديد وأكسيد الإيثيلين والقواعد البلاستيكية والمواد النسيجية. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه لحرق أو حرق الأسيتيلين وصنع المشاعل التي تقطع المعادن بسرعة.
أهمية الأكسجين للحياة
وهو مركب حيوي، لأنه يحتوي على مواد بيولوجية أساسية، مثل البروتينات والأحماض الأمينية والسكريات، المفيدة للحياة على الأرض. وبالمثل، يتضمن تركيبه جزيئات استقلابية أساسية مختلفة تحصل منها الكائنات الحية على الطاقة. على سبيل المثال، عملية التمثيل الضوئي للنباتات والبكتيريا والكائنات النباتية الأخرى.
التفاعل مع العناصر الأخرى
جميع العناصر الكيميائية تشكل مركبات مع هذا الغاز، باستثناء الغازات النبيلة. بعض الأمثلة على المركبات الثنائية التي تحتوي على وفرة أكبر من الأكسجين هي H₂O والماء وSiO2، السيليكا. ومن بين تلك الموجودة بكثرة في الطبيعة السيليكات والرخام والحجر الجيري والجبس والبوكسيت وأكاسيد الحديد.
الحصول على الأكسجين الصناعي
إحدى طرق الإنتاج هي ترشيح الزيوليت، وهو إجراء يستخدم لتحقيق ذلك على نطاق صغير. وهو ينطوي على تمرير تيار من الهواء النظيف والجاف من خلال المناخل الجزيئية، التي تحبس النيتروجين وتنتج هواء يحتوي على نسبة عالية من الأكسجين.
الطريقة الثانية لإنتاجه هي من خلال التحليل الكهربائي للماء، وهي طريقة تقوم بتكسير جزيء الماء H₂O. يحدث هذا عن طريق حقن ثنائي القطب من الكهرباء الذي يتسبب في جذب الأنود لجزيئات O الغازية نحو الحاوية. وفي الوقت نفسه، يفعل الكاثود نفس الشيء مع الهيدروجين.
تشبع الأكسجين
هذه هي كمية العنصر الكيميائي المتوفرة في الدم. على ما يبدو، يرتبط الأكسجين بخلايا الدم الحمراء عندما يبدأ القلب بضخ الدم. إذا كانت المستويات مثالية، فهذا يضمن حصول الخلايا على القدر المناسب. وتتراوح نسب الأصحاء بين 95 و100%، وإلا فهناك نقص الأكسجة في الدم.
باختصار، هذا العنصر الكيميائي في الظروف العادية يكون في حالة غازية. وهو جزء من الأمفيجينات واللافلزات ويقع بالرقم 8. بالإضافة إلى ذلك فهو عامل مؤكسد، ممغنطيسي، عديم الرائحة، لا طعم له ولا لون. يتميز بسالبية كهربية ممتازة وقابلية للذوبان واثنين من المتآصلات، ثنائي الأكسجين والأوزون.