酸素はすべての生物の生命にとって不可欠な要素であり、好気性生物は酸素の助けなしでは呼吸できないからです。さらに、タンパク質、炭水化物、核酸、脂質などの重要な分子の一部でもあります。それらの特性、機能、特徴、重要性が何であるかを調べてください。
酸素とは何ですか?
これは、アンフィゲンまたはカルコゲンのグループの一部であるガス状元素であり、周期表の非金属の化学系列にも属します。特徴の一つは、通常の状態では味、匂い、色が存在しないことです。しかし、地球の大気の体積の 20.9% を占め、水素と一緒に H₂O または水分子を生成します。
酸素のシンボル
O記号 O で表されます。これは、古代ギリシャ語のoxys 、acid、 genos (生成者または生産者) に由来しています。基本的に、名前の意味は酸の生成者を意味します。これは、すべての酸がその組成にこの元素を必要とするという誤った考えがあったためです。
酸素の特徴
通常の状態に加えて、水色の液体酸素が、固体の形で青みがかった結晶の色合いを持って研究室で発見されています。一方で、元素の中で最も優れた酸化剤として作用します。その他の機能については、以下にまとめられています。
- 通常の凝集状態:気体。
- 磁性:電子または軌道を磁場に平行に揃える傾向がある常磁性要素です。
- 官能特性: 外観は無色、無臭、無味です。
- 化学反応: 酸素分子は高い反応性を持っており、燃焼プロセスを引き起こします。
- 電気伝導体: 熱と電気の伝導率が低いです。
- 溶解性: 窒素より溶解性に優れています。
- 電気陰性度: フッ素に次いで、すべての元素の中で最も優れた電気陰性度を持ちます。
- 展性: もろいため、平らにしてシートを作ることも、伸ばして糸にすることもできません。
- 同素体:二原子分子、O2 または二酸素、およびオゾンと呼ばれる三原子分子、O3 に存在します。
酸素の化学的および物理的性質
- 原子番号:8
- グループ: 16
- 期間:2
- ブロック:p
- 原子量: 15.9994
- 密度: 1.429 kg/m3
- ステータス: ガス
- 錆び:しなかった
- 酸化状態: -2、-1
- 融点:-223(℃)
- 沸点:-183(℃)
- 比熱: 920 J/(K-kg)
- 電気陰性度: 3.44
- 平均半径: 60h
- 共有結合半径: 73h
- 原子半径: 60h
- 層ごとの電子数: 2、6
- 電子配置: [He]2s22p4
酸素の起源
18 世紀末、スウェーデン人のカール ヴィルヘルム シェーレは酸素の性質を調査し、酸素が空気の主役であることを認識しました。しかし、彼が結果を発表したのは 1777 年まででした。その間、化学者のジョセフ プリーストリーが 1774 年に研究を発表したため、彼の発見の著者とみなされています。
プリーストリーは、ガスが放出されるまで酸化水銀 (HgO) を加熱しました。これを彼は「解毒空気」と呼びました。彼はまた、それが炎の強さを増大させることも観察した。その後、1777 年にアントワーヌ ラヴォアジエがそれを化学元素として特定し、酸素という名前を付けました。
酸素は何に使われますか?
医療分野では、この要素は手術患者の命を保つために使用されます。同様に、酸素療法は、肺、心臓、肺気腫などに苦しむ人々に使用されます。さらに、酸素タンクを備えたダイビングスーツなど、水中や宇宙でのミッション中の呼吸ガスとしてもよく使用されます。
産業における別の用途は、鉄合金、エチレンオキシド、プラスチック基材および繊維材料の製造です。さらに、アセチレンを燃やしたり焼却したり、金属を素早く切断するトーチを作るためにも使用されます。
生命にとって酸素の重要性
タンパク質、アミノ酸、糖など、地球上の生命にとって有用な必須の生物学的物質が含まれているため、これは不可欠な化合物です。同様に、その組成には、生物がエネルギーを得る基となる代謝のさまざまな基本分子が含まれています。たとえば、植物、細菌、その他の植物生物の光合成です。
他の要素との相互作用
希ガスを除くすべての化学元素は、このガスと化合物を形成します。酸素をより多く含む二元化合物の例としては、H2O、水、SiO2、シリカなどがあります。自然界にも豊富に存在するものには、ケイ酸塩、大理石、石灰岩、石膏、ボーキサイト、酸化鉄などがあります。
工業用酸素の入手
製造方法の 1 つはゼオライト濾過であり、小規模でこれを達成するために使用される手順です。これには、清潔で乾燥した空気の流れをモレキュラーシーブに通すことが含まれ、分子ふるいによって窒素が捕捉され、高酸素含有量の空気が生成されます。
2 番目の製造方法は、水の電気分解によるもので、水分子 H₂O を分解する方法です。これは、電気の双極子を注入することによって発生し、陽極がガス状の O 分子を容器に向かって引き寄せます。一方、カソードは水素に対して同じことを行います。
酸素飽和度
これは血液中に存在する化学元素の量です。どうやら、心臓が血液を送り始めると、酸素が赤血球に結合するようです。レベルが最適であれば、細胞は適切な測定を受けることが保証されます。健康な人の割合は 95 ~ 100% ですが、そうでない場合は低酸素血症が発生します。
要約すると、この化学元素は通常の状態では気体状態です。これは非金属であるアンフィジェンの一部であり、番号 8 に位置します。さらに、常磁性、無臭、無味、無色の酸化剤です。優れた電気陰性度、溶解度、二酸素とオゾンの 2 つの同素体を持っています。