Oksijen - Oxygen

Oksijen,  ₈ O

Sıvı oksijen kaynatma
Oksijen
allotroplar	O 2 , O 3 ( ozon )
Dış görünüş	gaz: renksiz sıvı ve katı: uçuk mavi
Standart atom ağırlığı A r, std (O)	[15.999 03 , 15.999 77 ] geleneksel: 15.999
Bolluk
yer  kabuğunda	461000 sayfa/dk
Periyodik tablodaki oksijen
Hidrojen Helyum Lityum Berilyum Bor Karbon Azot Oksijen flor Neon Sodyum Magnezyum Alüminyum Silikon Fosfor Kükürt Klor Argon Potasyum Kalsiyum skandiyum Titanyum Vanadyum Krom Manganez Demir Kobalt Nikel Bakır Çinko galyum Germanyum Arsenik Selenyum Brom Kripton Rubidyum Stronsiyum İtriyum Zirkonyum niyobyum Molibden Teknesyum Rutenyum Rodyum paladyum Gümüş Kadmiyum İndiyum Teneke Antimon Tellür İyot ksenon sezyum Baryum lantan seryum Praseodimyum neodimyum prometyum Samaryum evropiyum Gadolinyum Terbiyum Disporsiyum Holmiyum erbiyum Tülyum İterbiyum lütesyum Hafniyum Tantal Tungsten Renyum Osmiyum İridyum Platin Altın Merkür (element) Talyum Öncülük etmek Bizmut Polonyum astatin radon Fransiyum Radyum Aktinyum toryum protaktinyum Uranyum Neptünyum plütonyum Amerika küriyum Berkelyum kaliforniyum Einsteinyum fermiyum Mendelevyum Nobelyum lavrensiyum Rutherfordyum dubniyum Seaborgium Bohriyum hassiyum meitneryum Darmstadtium röntgen Kopernik nihonyum flerovyum Moskova karaciğer Tennessine Oganesson – ↑ O ↓ S azot ← oksijen → flor
Atom numarası ( Z )	8
Grup	grup 16 (kalkojenler)
Dönem	2. dönem
Engellemek	p-blok
Elektron konfigürasyonu	[ O ] 2s 2 2p 4
Kabuk başına elektron	2, 6
Fiziki ozellikleri
Faz de  STP	gaz
Erime noktası	(O 2 ) 54.36  K ​(-218.79 °C, ​-361.82 °F)
Kaynama noktası	(O 2 ) 90.188 K ​(−182.962 °C, ​−297.332 °F)
Yoğunluk (STP'de)	1.429 g/L
sıvı olduğunda (  bp'de )	1.141 g / cc 3.
üçlü nokta	54.361 K, ​0.1463 kPa
Kritik nokta	154.581 K, 5.043 MPa
Füzyon ısısı	(O 2 ) 0.444  kJ/mol
Buharlaşma ısısı	(O 2 ) 6.82 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	(O 2 ) 29.378 J/(mol·K)
Buhar basıncı P  (Pa) 1 10 100 1 bin 10 bin 100 bin de  T  (K)       61 73 90
atomik özellikler
oksidasyon durumları	-2 , -1 , 0 , +1 , +2
elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 3.44
iyonlaşma enerjileri
kovalent yarıçap	66±2  pm
Van der Waals yarıçapı	152 öğleden sonra
Spektral oksijen hatları
Diğer özellikler
Doğal oluşum	ilkel
Kristal yapı	kübik
Sesin hızı	330 m/s (gaz, 27 °C'de)
Termal iletkenlik	26,58×10 −3   W/(m⋅K)
Manyetik sıralama	paramanyetik
Molar manyetik duyarlılık	+3 449 .0 x 10 -6  cm 3 / mol (293 K)
CAS numarası	7782-44-7
Tarih
keşif	Carl Wilhelm Scheele (1771)
Adlandıran	Antoine Lavoisier (1777)
Oksijenin ana izotopları
İzotop Bolluk Yarı ömür ( t 1/2 ) çürüme modu Ürün 16 O %99.76 kararlı 17 O %0.04 kararlı 18 O %0.20 kararlı
Kategori: Oksijen görüş konuşmak Düzenle | Referanslar

Oksijen olan kimyasal element ile sembol  O ve atom numarası Bu üyesidir 8. kalkojen grubu içinde periyodik tablonun son derece reaktif ametal ve bir oksitleyici madde hali hazırda oluşturan oksitler gibi diğer çoğu elemanlarla bileşikler . Oksijen, Dünya'nın en bol bulunan elementidir ve hidrojen ve helyumdan sonra evrendeki en bol bulunan üçüncü elementtir. En standart sıcaklık ve basınç , eleman iki atomu bağlama oluşturmak üzere dioksijen , renksiz ve kokusuz atomlu gaz formülü ile O
₂. İki atomlu oksijen gazı şu anda Dünya atmosferinin %20.95'ini oluşturmaktadır , ancak bu durum uzun zaman dilimlerinde önemli ölçüde değişmiştir . Oksijen, yerkabuğunun neredeyse yarısını oksitler şeklinde oluşturur.

Dioksijen serbest enerji sağlar yanma ve aerobik hücresel solunum ve birçok büyük sınıfları organik moleküller olarak canlı organizmalar gibi oksijen atomu içeren proteinler , nükleik asitler , karbonhidratlar ve yağlar gibi önemli bir kurucu yapmak, inorganik bileşikler , hayvan kabukları, diş , ve kemik. Canlı organizmaların kütlesinin çoğu, yaşam formlarının ana bileşeni olan suyun bir bileşeni olarak oksijendir . Oksijen, su ve karbondioksitten oksijen üretmek için güneş ışığının enerjisini kullanan fotosentez ile Dünya atmosferinde sürekli olarak yenilenir . Oksijen, canlı organizmaların fotosentetik eylemiyle sürekli olarak yenilenmeden havada serbest bir element olarak kalamayacak kadar kimyasal olarak reaktiftir. Oksijenin başka bir formu ( allotrop ), ozon ( O
₃), Kuvvetli morötesi absorbe UVB radyasyonu ve yüksek irtifa ozon tabakası korunmasına yardımcı olur biyosferinden gelen ultraviyole radyasyonu . Bununla birlikte, yüzeyde bulunan ozon, dumanın bir yan ürünüdür ve dolayısıyla bir kirleticidir.

Oksijen ile izole edildi Michael Sendivogius 1604 öncesinde, ancak yaygın eleman tarafından bağımsız olarak keşfedilmiştir inanılmaktadır Carl Wilhelm Scheele de, Uppsala 1773 yılında veya daha önce ve Joseph Priestley de Wiltshire 1774. Öncelik, genellikle Priestley için verilir onun yüzünden ilk çalışma yayınlandı. Ancak Priestley, oksijeni "flojistiği giderilmiş hava" olarak adlandırdı ve onu kimyasal bir element olarak tanımadı. Oksijen adı 1777'de oksijeni kimyasal bir element olarak tanıyan ve yanmada oynadığı rolü doğru bir şekilde tanımlayan Antoine Lavoisier tarafından yapılmıştır .

Oksijenin yaygın kullanımları üretimini içermektedir çelik , plastik ve tekstil , , sert lehim kaynak ve kesme çeliklerin ve diğer metallerin , roket yakıt , oksijen terapisi ve yaşam destek sistemleri de uçak , denizaltı , uzay uçuşu ve dalış .

Çalışma tarihi

Erken deneyler

Yanma ve hava arasındaki ilişki üzerine bilinen ilk deneylerden biri, MÖ 2. yüzyıl Yunan mekanik yazarı Bizanslı Philo tarafından yapılmıştır . Philo, Pneumatica adlı çalışmasında , yanan bir mumun üzerine bir kabı ters çevirmenin ve kabın boynunu suyla çevrelemenin, bir miktar suyun boyuna doğru yükselmesine neden olduğunu gözlemledi. Philo, kaptaki havanın bir kısmının klasik ateş elementine dönüştüğünü ve böylece camdaki gözeneklerden kaçabildiğini yanlış bir şekilde tahmin etti . Yüzyıllar sonra Leonardo da Vinci , yanma ve solunum sırasında havanın bir kısmının tüketildiğini gözlemleyerek Philo'nun çalışmasını temel aldı .

17. yüzyılın sonlarında Robert Boyle , yanma için havanın gerekli olduğunu kanıtladı. İngiliz kimyager John Mayow (1641-1679), ateşin sadece spiritus nitroaereus adını verdiği havanın bir kısmını gerektirdiğini göstererek bu çalışmayı geliştirdi . Bir deneyde, su üzerindeki kapalı bir kaba bir fare veya yanan bir mum yerleştirmenin, denekleri söndürmeden önce suyun yükselmesine ve havanın hacminin on dörtte birini değiştirmesine neden olduğunu buldu. Bundan, nitroaereus'un hem solunumda hem de yanmada tüketildiğini tahmin etti.

Mayow, antimonun ısıtıldığında ağırlığının arttığını gözlemledi ve nitroaereus'un onunla birleştiği sonucuna vardı. Ayrıca akciğerlerin nitroaereus'u havadan ayırıp kana geçirdiğini ve hayvan ısısı ve kas hareketinin nitroaereus'un vücuttaki bazı maddelerle reaksiyonundan kaynaklandığını düşündü. Bunların ve diğer deneylerin ve fikirlerin hesapları, 1668'de "De respiratione" adlı yoldaki Tractatus duo adlı çalışmasında yayınlandı .

Flojiston teorisi

Robert Hooke , Ole Borch , Mikhail Lomonosov ve Pierre Bayen , 17. ve 18. yüzyılda yapılan deneylerde oksijen ürettiler, ancak hiçbiri onu kimyasal bir element olarak tanımadı . Bu kısmen , o zamanlar bu süreçlerin tercih edilen açıklaması olan flojiston teorisi olarak adlandırılan yanma ve korozyon felsefesinin yaygınlığından kaynaklanıyor olabilir .

1667'de Alman simyacı JJ Becher tarafından kurulan ve 1731'de kimyager Georg Ernst Stahl tarafından modifiye edilen flojiston teorisi, tüm yanıcı maddelerin iki parçadan oluştuğunu belirtti. Flojiston adı verilen bir kısım, onu içeren madde yakıldığında açığa çıkarken, flojistondan arındırılmış kısmın gerçek şekli veya calx olduğu düşünülmüştür .

Odun veya kömür gibi çok az kalıntı bırakan yanıcı maddelerin çoğunlukla flojistondan yapıldığı düşünülüyordu; demir gibi aşındırıcı yanıcı olmayan maddeler çok az içeriyordu. Flojiston teorisinde hava bir rol oynamadı ve bu fikri test etmek için herhangi bir ilk nicel deney yapılmadı; bunun yerine, bir şey yandığında ne olduğuna, en yaygın nesnelerin daha hafif hale geldiğine ve bu süreçte bir şeyler kaybettiğine dair gözlemlere dayanıyordu.

keşif

Polonyalı simyacı , filozof ve doktor Michael Sendivogius (Michał Sędziwój) De Lapide Philosophorum Tractatus duodecim e naturae fonte et manuali experientia depromti (1604) adlı çalışmasında havada bulunan bir maddeyi 'cibus vitae' (yaşamın gıdası) olarak tanımladı. ,) ve Polonyalı tarihçi Roman Bugaj'a göre, bu madde oksijenle aynıdır. Sendivogius, 1598 ve 1604 arasında gerçekleştirilir yaptığı deneyler sırasında, uygun bir şekilde madde ile serbest bırakılmış gaz halindeki yan eşdeğer olduğunu kabul termal ayrışma ve potasyum nitrat . Bugaj'ın görüşüne göre, oksijenin izolasyonu ve maddenin, havanın yaşam için gerekli olan kısmıyla uygun şekilde ilişkilendirilmesi, Sendivogius tarafından oksijenin keşfi için yeterli kanıt sağlar. Sendivogius'un bu keşfi, kendisinden sonra gelen bilim adamları ve kimyagerler tarafından sıklıkla reddedildi.

Oksijenin ilk olarak İsveçli eczacı Carl Wilhelm Scheele tarafından keşfedildiği de yaygın olarak iddia edilmektedir . 1771-72'de cıva oksit (HgO) ve çeşitli nitratları ısıtarak oksijen gazı üretmişti. O zaman yalnızca bilinen çünkü Scheele gazı "ateş havası" olarak adlandırılan ajan destek yanma. Bu keşfin bir hesabını 1775'te yayıncısına gönderdiği Hava ve Ateş Üzerine İnceleme başlıklı bir el yazmasında yazdı. Bu belge 1777'de yayınlandı.

Bu arada, 1 Ağustos 1774'te İngiliz din adamı Joseph Priestley tarafından yürütülen bir deney, güneş ışığını bir cam tüpte bulunan cıva oksit üzerinde odakladı ve bu, "flojistiği giderilmiş hava" adını verdiği bir gazı serbest bıraktı. O mumlar gaz içinde daha parlak yanmış olduğunu ve bir fare daha aktif olduğunu ve süre daha yaşadı kaydetti nefes onu. Gazı kendisi soluduktan sonra, Priestley şunları yazdı: "Ciğerlerime verdiği his, sıradan havanınkinden çok farklı değildi , ama bir süre sonra göğsümün tuhaf bir şekilde hafif ve kolay hissettirdiğini düşündüm." Priestley bulgularını 1775 yılında Deneyler ve Gözlemler Üzerine Farklı Hava Türleri adlı kitabının ikinci cildinde yer alan "Havadaki Daha Fazla Keşiflerin Hesabı" başlıklı bir makalede yayınladı . İlk önce bulgularını yayınladığı için, keşifte genellikle Priestley'e öncelik verilir.

Fransız kimyager Antoine Laurent Lavoisier daha sonra yeni maddeyi bağımsız olarak keşfettiğini iddia etti. Priestley, Ekim 1774'te Lavoisier'i ziyaret etti ve ona deneyini ve yeni gazı nasıl serbest bıraktığını anlattı. Scheele ayrıca 30 Eylül 1774'te Lavoisier'e daha önce bilinmeyen maddeyi keşfettiğini anlatan bir mektup göndermişti, ancak Lavoisier bunu aldığını asla kabul etmedi. (Mektubun bir kopyası, ölümünden sonra Scheele'nin eşyalarında bulundu.)

Lavoisier'in katkısı

Lavoisier, oksidasyon üzerine ilk yeterli nicel deneyleri gerçekleştirdi ve yanmanın nasıl çalıştığına dair ilk doğru açıklamayı yaptı. 1774'te başlayan bu ve benzeri deneyleri, flojiston teorisini itibarsızlaştırmak ve Priestley ve Scheele tarafından keşfedilen maddenin kimyasal bir element olduğunu kanıtlamak için kullandı .

Bir deneyde Lavoisier, kalay ve hava kapalı bir kapta ısıtıldığında ağırlıkta genel bir artış olmadığını gözlemledi . Konteyneri açtığında havanın içeri girdiğini ve bu da sıkışan havanın bir kısmının tüketildiğini belirtti. Ayrıca, kalay ağırlığının arttığını ve bu artışın, içeri akan havanın ağırlığıyla aynı olduğunu kaydetti. Bu ve diğer yanma deneyleri, 1777'de yayınlanan Sur la yanma en général adlı kitabında belgelendi . Bu çalışmada havanın iki gazın karışımı olduğunu kanıtladı; yanma ve solunumu için elzemdir, hayati hava ', ve azot (K. ἄζωτον "cansız"), ya da destek vermedi. Azote daha sonra İngilizce'de nitrojen oldu , ancak daha önceki adını Fransızca ve diğer birkaç Avrupa dilinde korudu.

etimoloji

Lavoisier için 'hayati havayı' adını OXYGENE dan 1777'de Yunan Köklerin ὀξύς (Oxys) ( asit , kelimenin tam anlamıyla "keskin", asitlerin tadı itibaren) ve -γενής (-genēs) o yanlışlıkla inandığı için, (kelimenin tam anlamıyla baba yapımcı,) oksijenin tüm asitlerin bir bileşeni olduğunu. Kimyacılar ( 1812'de Sir Humphry Davy gibi ) sonunda Lavoisier'in bu konuda yanıldığını belirlediler (hidrojen asit kimyasının temelini oluşturur), ancak o zamana kadar isim çok iyi kurulmuştu.

Oksijen , İngiliz bilim adamlarının muhalefetine ve İngiliz Priestley'nin önce gazı izole etmiş ve onun hakkında yazmış olmasına rağmen İngilizce'ye girdi. Bu kısmen , Charles Darwin'in büyükbabası Erasmus Darwin'in The Botanic Garden (1791) adlı popüler kitabında "Oksijen" başlıklı gazı öven bir şiirden kaynaklanmaktadır .

Daha sonra tarih

John Dalton'un orijinal atom hipotezi , tüm elementlerin tek atomlu olduğunu ve bileşiklerdeki atomların normalde birbirlerine göre en basit atom oranlarına sahip olacağını varsayıyordu. Örneğin Dalton, suyun formülünün H2O olduğunu varsayarak , oksijenin atom kütlesinin , modern değer olan yaklaşık 16 yerine, hidrojeninkinin 8 katı olduğu sonucuna varmıştır . 1805'te Joseph Louis Gay-Lussac ve Alexander von Humboldt , suyun iki hacim hidrojen ve bir hacim oksijenden oluştuğunu; ve 1811'de Amedeo Avogadro , şu anda Avogadro yasası olarak adlandırılan şeye ve bu gazlardaki iki atomlu element moleküllerine dayanarak suyun bileşiminin doğru yorumuna ulaşmıştı .

19. yüzyılın sonlarında bilim adamları, havanın sıvılaştırılabileceğini ve bileşenlerinin sıkıştırılıp soğutularak izole edilebileceğini fark ettiler. Bir kademeli yöntemi kullanarak , İsviçreli kimyager ve fizikçi Raoul Pierre Pictet , karbondioksiti sıvılaştırmak için sıvı kükürt dioksiti buharlaştırdı , bu da oksijen gazını sıvılaştıracak kadar soğutmak için buharlaştırıldı. 22 Aralık 1877'de Paris'teki Fransız Bilimler Akademisi'ne sıvı oksijeni keşfettiğini bildiren bir telgraf gönderdi . Sadece iki gün sonra, Fransız fizikçi Louis Paul Cailletet moleküler oksijeni sıvılaştırma yöntemini açıkladı. Her durumda sadece birkaç damla sıvı üretildi ve anlamlı bir analiz yapılamadı. Oksijen dan Polonyalı bilim adamları tarafından, 29 Mart 1883 tarihinde ilk kez kararlı bir halde sıvılaştırılmış edildi Jagiellonian Üniversitesi , Zygmunt Wróblewski ve Karol Olszewski .

1891'de İskoç kimyager James Dewar , çalışma için yeterli sıvı oksijen üretebildi. Sıvı oksijen üretmek için ticari olarak uygun ilk işlem, 1895'te Alman mühendis Carl von Linde ve İngiliz mühendis William Hampson tarafından bağımsız olarak geliştirildi . Sıvılaştırılmış ve o zamana kadar Hem erkek hem de havanın sıcaklığını düşürmüşlerdir damıtılmış bir seferde bir kapalı kaynatılarak ve ayrı ayrı yakalayarak bileşen gazlar. Daha sonra, 1901'de, asetilen ve sıkıştırılmış O2 karışımının yakılmasıyla ilk kez oksiasetilen kaynağı gösterildi.
₂. Bu kaynak ve metal kesme yöntemi daha sonra yaygınlaştı.

1923'te Amerikalı bilim adamı Robert H. Goddard , sıvı yakıt yakan bir roket motoru geliştiren ilk kişi oldu ; motor yakıt için benzin ve oksitleyici olarak sıvı oksijen kullandı . Goddard, 16 Mart 1926'da Auburn, Massachusetts , ABD'de 97 km/s hızla 56 m'lik küçük bir sıvı yakıtlı roketi başarıyla uçurdu .

Akademik laboratuvarlarda, az miktarda manganez dioksit ile karıştırılmış potasyum kloratın birlikte ısıtılmasıyla oksijen hazırlanabilir.

Atmosferdeki oksijen seviyeleri, muhtemelen fosil yakıtların yanması nedeniyle küresel olarak hafifçe aşağı doğru bir eğilim gösteriyor.

özellikleri

Özellikler ve moleküler yapı

En standart sıcaklık ve basınç , oksijen sahip, renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır molekül formülü olarak O
₂, dioksijen olarak anılır.

Olarak dioksijen , iki oksijen atomu olan , kimyasal olarak bağlanmış birbirine. Bağ çeşitli teori seviyesine göre tarif edilebilir, ama uygun ve basit bir şekilde bir kovalent olarak tanımlanan çift bağ olduğu doldurulması sonuçları moleküler orbitaller oluşan atomik orbital tek oksijen atomu, bir hangi sonuçların dolum bağı sipariş ikisinin. Daha spesifik olarak, çift bağ, ardışık, düşükten yükseğe enerjinin veya Aufbau'nun , orbitallerin doldurulmasının ve düşük σ ve σ ^* orbitallerinin sıralı doldurulmasından sonra 2s elektronlarından gelen katkıların iptalinin sonucudur ; σ OO moleküler ekseni boyunca uzanan iki atomik 2p orbitalinin örtüşmesi ve OO moleküler eksenine dik iki çift atomik 2p orbitalinin π örtüşmesi ve daha sonra kısmi doldurulduktan sonra altı 2p elektronunun kalan ikisinden katkıların iptali en düşük π ve π ^* orbitallerinden.

Bu iptaller ve σ ve π örtüşme kombinasyonu, dioksijenin çift bağ karakteri ve reaktivitesi ve üçlü elektronik temel durumu ile sonuçlanır . Eşit enerjiye sahip, yani dejenere olan dioksijen orbitallerinde ( şemadaki dolu π * orbitallerine bakın) bulunduğu gibi, iki eşleşmemiş elektronlu bir elektron konfigürasyonu , spin üçlü durumu olarak adlandırılan bir konfigürasyondur . Bu nedenle, O'nun temel durumu
₂molekül üçlü oksijen olarak adlandırılır . En yüksek enerjili, kısmen dolu orbitaller antibondingdir ve bu nedenle onların doldurulması bağ sırasını üçten ikiye kadar zayıflatır. Eşlenmemiş elektronları nedeniyle üçlü oksijen, çift elektron dönüşlerine sahip organik moleküllerin çoğuyla yalnızca yavaş reaksiyona girer; bu kendiliğinden yanmayı önler.

Üçlü formda, O
₂moleküller paramanyetiktir . Yani, moleküldeki eşleşmemiş elektronların spin manyetik momentleri ve komşu O arasındaki negatif değişim enerjisi nedeniyle, bir manyetik alanın varlığında oksijene manyetik karakter verirler.
₂moleküller. Sıvı oksijen o kadar manyetiktir ki, laboratuvar gösterilerinde, güçlü bir mıknatısın kutupları arasında kendi ağırlığına karşı bir sıvı oksijen köprüsü desteklenebilir.

Singlet oksijen , moleküler O'nun birkaç yüksek enerjili türüne verilen bir isimdir.
₂tüm elektron spinlerinin eşleştiği yer. Normal (üçlü) moleküler oksijenden daha yaygın organik moleküllerle çok daha reaktiftir . Doğada, tekli oksijen, güneş ışığının enerjisini kullanarak fotosentez sırasında sudan oluşur. Ayrıca troposferde ozonun kısa dalga boylu ışıkla fotolizi ve aktif oksijen kaynağı olarak bağışıklık sistemi tarafından üretilir . Fotosentetik organizmalardaki (ve muhtemelen hayvanlardaki) karotenoidler , tekli oksijenden enerjiyi emmede ve dokulara zarar vermeden önce onu uyarılmamış temel duruma dönüştürmede önemli bir rol oynar .

allotroplar

Dünyadaki temel oksijenin ortak allotropuna dioksijen , O denir.
₂, Dünya'nın atmosferik oksijeninin büyük kısmı (bkz. Oluşum ). O ₂ 121 bir bağlama uzunluğu  pm ve 498 arasında bir bağ enerjisini  kJ / mol diğer çift bağların ya da tekli bağlar çiftlerinin enerji daha küçüktür, biyosferden ve sorumlu ekzotermik O reaksiyon ₂ herhangi bir organik molekül ile . Enerji içeriğine bağlı olarak, O ₂ de bu hayvanların yaşam kompleks formları, tarafından kullanılan hücresel solunum . O'nun diğer yönleri
₂ bu makalenin geri kalanında ele alınmıştır.

Trioksijen ( O
₃) genellikle ozon olarak bilinir ve akciğer dokusuna zarar veren çok reaktif bir oksijen allotropudur. Ozon, üst atmosferde O olduğunda üretilir.
₂atomik oksijen ile birleşerek yarılması yapılan O
₂tarafından mor ötesi (UV) ışıma. Ozon UV bölgesinde kuvvetli emdiğinden spektrumu , ozon tabakasının gezegen için koruyucu bir radyasyon kalkanı olarak yukarı atmosfer fonksiyonları. Dünya yüzeyinin yakınında, otomobil egzozunun bir yan ürünü olarak oluşan bir kirleticidir . En alçak yörüngeli yüksekliklerde yeterli atomik oksijen neden mevcut olduğu uzay aracı korozyon .

Yarı kararlı molekül tetraoxygen ( O
₄) 2001 yılında keşfedildi ve katı oksijenin altı fazından birinde var olduğu varsayıldı . O'nun basınçlandırılmasıyla oluşturulan bu fazın 2006 yılında kanıtlanmıştır.
₂20  GPa'ya kadar , aslında bir eşkenar dörtgen O'dur
₈ küme . Bu küme, çok daha güçlü olmasını potansiyel vardır yakıcı madde ya daha O
₂veya O
₃ve bu nedenle roket yakıtında kullanılabilir . 1990'da katı oksijenin 96 GPa'nın üzerinde bir basınca maruz kaldığında metalik bir faz keşfedildi ve 1998'de çok düşük sıcaklıklarda bu fazın süper iletken hale geldiği gösterildi .

Fiziki ozellikleri

Oksijen suda nitrojenden daha kolay çözünür ve tatlı suda deniz suyundan daha kolay çözünür . Hava ile dengede olan su, yaklaşık 1 molekül çözünmüş O içerir.
₂her 2 molekül N için
₂(1:2), yaklaşık 1:4'lük bir atmosferik oranla karşılaştırıldığında. Oksijenin sudaki çözünürlüğü sıcaklığa bağlıdır ve yaklaşık iki katıdır (14,6 mg·L ^-1 ) 0 °C'de 20 °C'ye göre çözünür (7.6 mg·L- ¹ ). 25 °C ve 1 standart atmosfer (101.3  kPa ) havada, tatlı su litre  başına yaklaşık 6.04  mililitre (mL) oksijen içerir ve deniz suyu litre başına yaklaşık 4.95 mL oksijen içerir. 5 °C'de çözünürlük tatlı su için litre başına 9,0 mL'ye (25 °C'den %50 daha fazla) ve deniz suyu için litre başına 7,2 mL'ye (%45 daha fazla) yükselir.

Deniz seviyesinde suda çözünen oksijen gazı
(litrede mililitre)

	5 °C	25 °C
Temiz su	9.00	6.04
deniz suyu	7.20	4,95

Oksijen  90.20 K'de (−182.95 °C, −297.31 °F) yoğunlaşır ve 54.36 K'de (−218.79 °C, −361.82 °F) donar. Hem sıvı hem katı O
₂kırmızının absorpsiyonunun neden olduğu açık gök mavisi rengine sahip berrak maddelerdir (mavi ışığın Rayleigh saçılmasından kaynaklanan gökyüzünün mavi renginin aksine ). Yüksek saflıkta sıvı O
₂genellikle sıvılaştırılmış havanın fraksiyonel damıtılmasıyla elde edilir . Sıvı oksijen, soğutucu olarak sıvı nitrojen kullanılarak havadan da yoğuşturulabilir.

Sıvı oksijen oldukça reaktif bir maddedir ve yanıcı maddelerden ayrılmalıdır.

Moleküler oksijenin spektroskopisi, aurora ve hava ışımasının atmosferik süreçleri ile ilişkilidir . Ultraviyolede Herzberg sürekliliği ve Schumann-Runge bantlarındaki absorpsiyon , orta atmosferin kimyasında önemli olan atomik oksijeni üretir. Heyecanlı durum singlet moleküler oksijen, çözeltideki kırmızı kemilüminesanstan sorumludur.

İzotoplar ve yıldız kökenli

Doğal olarak meydana gelen oksijen üç sabit oluşmaktadır izotopları , ¹⁶ O , ¹⁷ , O , ve ¹⁸ , O ile ¹⁶ O en bol (99,762% olarak doğal bolluk ).

¹⁶ O'nun çoğu , büyük kütleli yıldızlarda helyum füzyon işleminin sonunda sentezlenir , ancak bir kısmı neon yakma işleminde yapılır . ¹⁷ O, öncelikle CNO döngüsü sırasında hidrojenin helyuma yakılmasıyla yapılır , bu da onu yıldızların hidrojen yakma bölgelerinde ortak bir izotop haline getirir. ¹⁸ O'nun çoğu , ¹⁴ N (CNO yanmasından bol miktarda yapılır) bir ⁴ He çekirdeğini yakaladığında üretilir , bu da ¹⁸ O'yu evrimleşmiş, büyük kütleli yıldızların helyum açısından zengin bölgelerinde yaygın hale getirir .

On dört radyoizotop karakterize edilmiştir. En kararlı olanı, 122.24 saniyelik bir yarılanma ömrü ile ¹⁵ O ve 70.606 saniyelik bir yarılanma ömrü ile ¹⁴ O'dur. Kalan tüm radyoaktif izotopların yarılanma ömrü 27 saniyeden azdır ve bunların çoğunluğunun yarılanma ömrü 83 milisaniyeden azdır. ¹⁶ O'dan daha hafif izotopların en yaygın bozunma modu , nitrojen vermek üzere β ⁺ bozunma ve ¹⁸ O'dan daha ağır izotoplar için en yaygın mod, flor vermek üzere beta bozunmasıdır .

oluşum

Samanyolu Gökadası'ndaki en yaygın on element spektroskopik olarak tahmin edildi

Z	eleman	Milyonda parça olarak kütle kesri
1	Hidrojen	739.000	71 × oksijen kütlesi (kırmızı çubuk)
2	Helyum	240.000	23 × oksijen kütlesi (kırmızı çubuk)
8	Oksijen	10.400	10400
6	Karbon	4.600	4600
10	Neon	1340	1340
26	Demir	1.090	1090
7	Azot	960	960
14	Silikon	650	650
12	Magnezyum	580	580
16	Kükürt	440	440

Oksijen, Dünya'nın biyosferinde , havasında, denizinde ve karasında kütlece en bol bulunan kimyasal elementtir . Oksijen, hidrojen ve helyumdan sonra evrende en bol bulunan üçüncü kimyasal elementtir. Güneş'in kütlesinin yaklaşık %0.9'u oksijendir. Oksijen 49.2% teşkil Yer kabuğunun gibi oksit bileşiklerin bir parçası olarak kütleye göre silikon dioksit ve kütle olarak en çok bulunan elemanıdır Yer kabuğunun . Aynı zamanda dünya okyanuslarının ana bileşenidir (kütlece %88.8). Oksijen gazı, hacminin %20,8'ini ve kütlesinin %23,1'ini (yaklaşık 10 ¹⁵ ton) kaplayan, Dünya atmosferinin en yaygın ikinci bileşenidir . Dünya, atmosferinde bu kadar yüksek bir oksijen gazı konsantrasyonuna sahip olduğu için Güneş Sistemi'nin gezegenleri arasında olağandışıdır : Mars (% 0.1 O ile
₂hacimce) ve Venüs'ün çok daha azı var. Ç
₂ Bu gezegenleri çevreleyen, yalnızca ultraviyole radyasyonun karbondioksit gibi oksijen içeren moleküller üzerindeki etkisiyle üretilir.

Dünya'daki alışılmadık derecede yüksek oksijen gazı konsantrasyonu, oksijen döngüsünün sonucudur . Bu biyojeokimyasal döngü , oksijenin Dünya üzerindeki üç ana rezervuarı içindeki ve arasındaki hareketini tanımlar: atmosfer, biyosfer ve litosfer . Oksijen döngüsünün ana itici faktörü, modern Dünya atmosferinden sorumlu olan fotosentezdir . Fotosentez, oksijeni atmosfere bırakırken, solunum , çürüme ve yanma onu atmosferden uzaklaştırır. Mevcut dengede, üretim ve tüketim aynı oranda gerçekleşir.

Serbest oksijen de dünyanın su kütlelerinde çözelti halinde bulunur. O'nun artan çözünürlüğü
₂daha düşük sıcaklıklarda (bkz. Fiziksel özellikler ), kutup okyanusları daha yüksek oksijen içeriği nedeniyle çok daha yüksek bir yaşam yoğunluğunu desteklediğinden, okyanus yaşamı için önemli etkilere sahiptir. Su kirlenmiş gibi bitki besin nitrat veya fosfat adı verilen bir işlem ile yosun büyümesini uyarabilir Ötrofikasyona ve bu organizmalar, çürüme ve azaltabilir diğer biyomateryaller O
₂ötrofik su kütlelerindeki içerik. Bilim adamları, suyun biyokimyasal oksijen ihtiyacını veya O miktarını ölçerek su kalitesinin bu yönünü değerlendirir .
₂ normal bir konsantrasyona geri yüklemek için gereklidir.

analiz

Paleoklimatologlar , milyonlarca yıl önce iklimi belirlemek için deniz organizmalarının kabukları ve iskeletlerindeki oksijen-18 ve oksijen-16 oranını ölçerler (bkz. oksijen izotop oranı döngüsü ). Deniz suyu hafif içeren moleküller izotop , oksijen-16, daha düşük sıcaklıklarda% 12 daha ağır oksijen-18, ve bu dengesizlik artışı içeren su molekülleri göre biraz daha hızlı bir oranda buharlaşır. Küresel sıcaklıkların daha düşük olduğu dönemlerde, buharlaşan sudan gelen kar ve yağmur, oksijen-16'da daha yüksek olma eğilimindedir ve geride kalan deniz suyu, oksijen-18'de daha yüksek olma eğilimindedir. Deniz organizmaları daha sonra daha sıcak bir iklimde olduğundan daha fazla oksijen-18'i iskeletlerine ve kabuklarına dahil eder. Paleoklimatologlar ayrıca bu oranı yüz binlerce yıl kadar eski buz çekirdeği örneklerinin su moleküllerinde de doğrudan ölçerler .

Planet jeologlar örnekler oksijen izotopları nispi miktarlarını ölçüldü Dünya , Ay , Mars ve meteoritlerin , ama izotop oranı için referans değerleri elde etmek için, uzun yapamaz Sun , ile aynı olduğu düşünülmektedir ilkel güneş bulutsusu . Uzayda güneş rüzgarına maruz kalan ve düşen Genesis uzay aracı tarafından döndürülen bir silikon levhanın analizi , Güneş'in Dünya'dan daha yüksek oranda oksijen-16'ya sahip olduğunu göstermiştir. Ölçüm , Dünya'yı oluşturan toz taneciklerinin birleşmesinden önce, bilinmeyen bir sürecin Güneş'in gezegen öncesi malzeme diskinden oksijen-16'yı tükettiğini ima ediyor .

Oksijen, 687 ve 760 nm dalga boylarında zirve yapan  iki spektrofotometrik absorpsiyon bandı sunar . Bazı uzaktan algılama bilim adamları, bir uydu platformundan bitki sağlık durumunu karakterize etmek için bu bantlardaki bitki örtüsü kanopilerinden gelen parlaklığın ölçümünü kullanmayı önerdiler . Bu yaklaşım, bu bantlarda vejetasyon en ayırt etmek mümkündür, zaman ve boşlukta yansıtma onun ile ilgili floresan çok daha zayıftır. Düşük sinyal-gürültü oranı ve bitki örtüsünün fiziksel yapısı nedeniyle ölçüm teknik olarak zordur ; ancak küresel ölçekte uydulardan karbon döngüsünü izlemenin olası bir yöntemi olarak önerilmiştir .

O _2'nin biyolojik üretimi ve rolü

Fotosentez ve solunum

Doğada, oksijenli fotosentez sırasında suyun ışıkla bölünmesiyle serbest oksijen üretilir . Bazı tahminlere göre , deniz ortamlarındaki yeşil algler ve siyanobakteriler , Dünya'da üretilen serbest oksijenin yaklaşık %70'ini sağlar ve geri kalanı karasal bitkiler tarafından üretilir. Atmosferik oksijene okyanus katkısının diğer tahminleri daha yüksektir, bazı tahminler daha düşüktür, bu da okyanusların her yıl Dünya'nın atmosferik oksijeninin ~% 45'ini ürettiğini gösterir.

Fotosentez için basitleştirilmiş bir genel formül:

6 CO
2+ 6 Saat
₂O + fotonlar → C
₆H
₁₂Ö
₆+ 6 O
₂

ya da sadece

karbondioksit + su + güneş ışığı → glikoz + dioksijen

Fotolitik oksijen evrimi , fotosentetik organizmaların tilakoid zarlarında meydana gelir ve dört fotonun enerjisini gerektirir . Birçok adım söz konusudur, ancak sonuç, fotofosforilasyon yoluyla adenosin trifosfat (ATP) sentezlemek için kullanılan tilakoid membran boyunca bir proton gradyanı oluşumudur . Ç
₂ kalan (su molekülünün üretilmesinden sonra) atmosfere salınır.

Oksijenin kimyasal enerjisi, oksidatif fosforilasyon sırasında ATP üretmek için mitokondride salınır . Aerobik solunum reaksiyonu, esasen fotosentezin tersidir ve şu şekilde basitleştirilmiştir:

C
₆H
₁₂Ö
₆+ 6 O
₂→ 6 CO
2+ 6 Saat
₂O + 2880 kJ/mol

Gelen omurgalılar , O
₂ akciğerlerdeki zarlardan ve kırmızı kan hücrelerine yayılır . Hemoglobin O'yu bağlar
₂, mavimsi kırmızıdan parlak kırmızıya değişen renk ( CO
₂Bohr etkisi yoluyla hemoglobinin başka bir kısmından salınır ). Diğer hayvanlar hemosiyanin ( yumuşakçalar ve bazı eklembacaklılar ) veya hemerythrin ( örümcekler ve ıstakozlar ) kullanır. Bir kan litre, 200 cm çözebilen ³ arasında O
₂.

Anaerobik metazoanın keşfine kadar , oksijenin tüm karmaşık yaşam için bir gereklilik olduğu düşünülüyordu.

Süperoksit iyonu gibi reaktif oksijen türleri ( O^-
₂) ve hidrojen peroksit ( H
₂Ö
₂), organizmalarda oksijen kullanımının reaktif yan ürünleridir. Daha yüksek organizmaların bağışıklık sisteminin parçaları, istilacı mikropları yok etmek için peroksit, süperoksit ve singlet oksijen üretir. Reaktif oksijen türleri , bitkilerin patojen saldırısına karşı aşırı duyarlı tepkisinde de önemli bir rol oynar . Oksijen, O'ya kadar Dünya'daki erken yaşamın baskın formu olan zorunlu olarak anaerobik organizmalara zarar veriyor.
₂Yaklaşık 2,5 milyar yıl önce Büyük Oksijenlenme Olayı sırasında, bu organizmaların ilk ortaya çıkışından yaklaşık bir milyar yıl sonra atmosferde birikmeye başladı .

Dinlenme halindeki yetişkin bir insan, dakikada 1.8 ila 2.4 gram oksijen solumaktadır . Bu, insanlık tarafından her yıl solunan 6 milyar tondan fazla oksijene tekabül ediyor.

Canlı organizmalar

İnsan vücudundaki kısmi oksijen basınçları (PO ₂ )

Birim	Alveolar pulmoner gaz basınçları	arter kan oksijen	Venöz kan gazı
kPa	14.2	11-13	4.0-5.3
mmHg	107	75-100	30-40

Canlı bir omurgalı organizmanın vücudundaki serbest oksijen kısmi basıncı , solunum sisteminde en yüksektir ve sırasıyla herhangi bir arteriyel sistem , periferik dokular ve venöz sistem boyunca azalır . Kısmi basınç, oksijenin hacmi tek başına işgal etmesi durumunda sahip olacağı basınçtır.

Atmosferde birikme

Muhtemelen yaklaşık 3.5 milyar yıl önce, fotosentetik arkeler ve bakteriler evrimleşmeden önce , Dünya atmosferinde serbest oksijen gazı neredeyse yoktu . Serbest oksijen ilk olarak Paleoproterozoik devirde (3,0 ila 2,3 milyar yıl önce) önemli miktarlarda ortaya çıktı . Oksijenli fotosentez daha yaygın hale geldiğinde okyanuslarda çok fazla çözünmüş demir olsa bile , bantlı demir oluşumlarının , oksijen üretirken , fotik bölgenin daha derin bölgelerine hakim olan anoksienik veya mikro-aerofilik demir oksitleyici bakteriler tarafından yaratıldığı görülüyor. Siyanobakteriler sığlıkları kapladı. Serbest oksijen başladı gazın atılması yaklaşık 1,7 milyar yıl önce bugünkü seviyesinin% 10'una ulaşır, 3-2700000000 yıl önce okyanuslardan.

Çözülür ve serbest okyanuslarda oksijen ve atmosfer büyük miktarda varlığı günümüze kadar çoğu tahrik olabilir anaerobik organizmalar için yok olma sırasında oksijen felaketi ( oksijen felaket 2,4 milyar yıl önce). O kullanarak hücresel solunum
₂aerobik organizmaların anaerobik organizmalardan çok daha fazla ATP üretmesini sağlar . O'nun hücresel solunumu
₂bitkiler ve hayvanlar gibi tüm karmaşık çok hücreli organizmalar dahil olmak üzere tüm ökaryotlarda meydana gelir .

540 milyon yıl önce Kambriyen döneminin başlangıcından beri , atmosferik O
₂seviyeleri hacimce %15 ila %30 arasında dalgalanmıştır. Karbonifer döneminin sonuna doğru (yaklaşık 300 milyon yıl önce) atmosferik O
₂ seviyeleri, hacimce maksimum %35'e ulaştı ve bu, şu anda büyük boyuttaki böceklere ve amfibilere katkıda bulunmuş olabilir.

Atmosferik oksijen konsantrasyonundaki değişimler geçmiş iklimleri şekillendirmiştir. Oksijen azaldığında, atmosferik yoğunluk düştü, bu da yüzeydeki buharlaşmayı artırdı, bu da yağışların artmasına ve sıcaklıkların yükselmesine neden oldu.

Mevcut fotosentez hızında, tüm O'yu yeniden oluşturmak yaklaşık 2.000 yıl alacaktı.
₂ mevcut atmosferde.

dünya dışı serbest oksijen

Astrobiyoloji alanında ve dünya dışı yaşam arayışında oksijen güçlü bir biyolojik imzadır . Europa ve Ganymede'nin ince oksijen atmosferlerinde olduğu gibi serbest oksijene izin veren süreç ve koşullara (tuhaf bir hidrosfer gibi ) sahip gök cisimlerinde abiyotik olarak üretiliyor olması kesin bir biyolojik imza olmayabileceğini söyledi .

Endüstriyel üretim

Yüz milyon ton O
₂endüstriyel kullanımlar için havadan yıllık olarak iki ana yöntemle çıkarılır. En yaygın yöntem, sıvılaştırılmış havanın N ile fraksiyonel damıtılmasıdır .
₂ O iken bir buhar olarak damıtılması
₂ sıvı olarak bırakılır.

O üretmenin diğer birincil yöntemi
₂nitrojeni emen ve %90 ila %93 O arasında bir gaz akımı ileten bir çift ​​özdeş zeolit moleküler elek yatağından temiz, kuru hava akımı geçirmektir.
₂. Eşzamanlı olarak, oda çalışma basıncının düşürülmesi ve oksijen gazının bir kısmının üretici yatağından akışın ters yönüne çevrilmesiyle azot gazı diğer azotla doyurulmuş zeolit ​​yatağından salınır. Belirli bir döngü süresinden sonra iki yatağın çalışması değiştirilir, böylece bir boru hattından pompalanacak sürekli bir gaz halinde oksijen kaynağına izin verilir. Bu, basınç salınımlı adsorpsiyon olarak bilinir . Oksijen gazı, bu kriyojenik olmayan teknolojiler tarafından giderek daha fazla elde edilmektedir (ayrıca ilgili vakum salınımlı adsorpsiyona bakınız ).

Oksijen gazı, suyun moleküler oksijen ve hidrojene elektrolizi yoluyla da üretilebilir . DC elektriği kullanılmalıdır: AC kullanılıyorsa, her uzuvdaki gazlar 2:1 patlama oranında hidrojen ve oksijenden oluşur. Benzer bir yöntem, elektrokatalitik O
₂oksitlerden ve oksoasitlerden evrim . Denizaltılarda yaşam destek ekipmanının bir parçası olarak kullanılan kimyasal oksijen jeneratörleri veya oksijen mumları gibi kimyasal katalizörler de kullanılabilir ve basınçsızlaştırma acil durumlarında ticari uçaklarda hala standart ekipmanın bir parçasıdır. Başka bir hava ayırma yöntemi, neredeyse saf O2 üretmek için havayı zirkonyum dioksit bazlı seramik membranlardan yüksek basınç veya elektrik akımı ile çözünmeye zorlar.
₂ gaz.

Depolamak

Oksijen depolama yöntemleri, yüksek basınçlı oksijen tanklarını , kriyojenikleri ve kimyasal bileşikleri içerir. Bir litre sıvılaştırılmış oksijen, atmosfer basıncında ve 20 °C'de (68 °F) 840 litre gaz halinde oksijene eşdeğer olduğundan , ekonomik nedenlerle, oksijen genellikle özel olarak yalıtılmış tankerlerde sıvı olarak toplu halde taşınır . Bu tür tankerler, büyük hacimlerde saf oksijen gazına ihtiyaç duyan hastanelerin ve diğer kurumların dışında bulunan dökme sıvı oksijen depolama kaplarını yeniden doldurmak için kullanılır. Sıvı oksijen, kriyojenik sıvıyı binaya girmeden önce gaza dönüştüren ısı eşanjörlerinden geçirilir . Oksijen ayrıca sıkıştırılmış gaz içeren daha küçük silindirlerde depolanır ve nakledilir; bazı taşınabilir tıbbi uygulamalarda ve oksi-yakıt kaynak ve kesme işlemlerinde yararlı olan bir form .

Uygulamalar

Tıbbi

O alımı
₂havadan solunumun temel amacıdır , bu nedenle tıpta oksijen takviyesi kullanılır . Tedavi sadece hastanın kanındaki oksijen seviyelerini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda birçok hastalıklı akciğer tipinde kan akışına direnci azaltan ikincil etkiye sahiptir ve kalp üzerindeki iş yükünü hafifletir. Oksijen tedavisi , amfizem , zatürree , bazı kalp rahatsızlıkları ( konjestif kalp yetmezliği ), pulmoner arter basıncının artmasına neden olan bazı rahatsızlıklar ve vücudun gaz halindeki oksijeni alma ve kullanma yeteneğini bozan herhangi bir hastalığı tedavi etmek için kullanılır .

Tedaviler hastanelerde, hastanın evinde veya giderek artan oranda taşınabilir cihazlarla kullanılabilecek kadar esnektir. Oksijen çadırları bir zamanlar oksijen takviyesinde yaygın olarak kullanılıyordu, ancak o zamandan beri çoğunlukla oksijen maskeleri veya nazal kanüllerin kullanımıyla değiştirildi .

Hiperbarik (yüksek basınç) tıp özel kullanan oksijen bölmeleri arttırmak için , kısmi basınç ve O
₂hastanın etrafında ve gerektiğinde tıbbi personel. Karbon monoksit zehirlenmesi , gazlı kangren ve dekompresyon hastalığı ("kıvrımlar") bazen bu terapi ile ele alınır. Artan O
₂akciğerlerdeki konsantrasyon, karbon monoksitin hemoglobinin hem grubundan yer değiştirmesine yardımcı olur . Oksijen gazı, gazlı kangrene neden olan anaerobik bakteriler için zehirlidir , bu nedenle kısmi basıncını artırmak onları öldürmeye yardımcı olur. Dekompresyon hastalığı, dalıştan sonra çok hızlı dekompresyon yapan dalgıçlarda meydana gelir ve kanda çoğunlukla nitrojen ve helyum olmak üzere inert gaz kabarcıklarının oluşmasına neden olur. O basıncını arttırmak
₂mümkün olan en kısa sürede baloncukların yeniden kanda çözülmesine yardımcı olur, böylece bu fazla gazlar akciğerler yoluyla doğal olarak solunabilir. Mümkün olan en yüksek konsantrasyonda normobarik oksijen uygulaması, dokularda inert gaz kabarcığı oluşumunu içerebilecek herhangi bir dalış yaralanmasında ilk yardım olarak sıklıkla kullanılır. Uzun vadeli bir veri tabanında kaydedilen vakaların istatistiksel bir çalışmasından kullanımı için epidemiyolojik destek vardır.

Yaşam desteği ve eğlence amaçlı kullanım

O'nun bir uygulaması
₂Düşük basınçlı bir solunum gazı olarak , yolcuların vücudunu solunum gazı ile çevreleyen modern uzay giysilerinde bulunur . Bu cihazlar, yaklaşık üçte bir normal basınçta neredeyse saf oksijen kullanır, bu da normal kan kısmi O2 basıncı ile sonuçlanır.
₂. Daha düşük basınç için daha yüksek oksijen konsantrasyonunun bu takası, giysinin esnekliğini korumak için gereklidir.

Tüplü ve yüzeyden tedarik edilen sualtı dalgıçları ve denizaltıları da yapay olarak verilen O'ya güvenir.
₂. Denizaltılar, dalgıçlar ve atmosferik dalış kıyafetleri genellikle normal atmosfer basıncında çalışır. Solunum havası, kimyasal ekstraksiyon ile karbondioksitten arındırılır ve sabit bir kısmi basıncı korumak için oksijen değiştirilir. Ortam basıncı dalgıçları, çalışma derinliğine uygun oksijen fraksiyonu ile hava veya gaz karışımlarını solur. Saf veya neredeyse saf O
₂atmosferik basınçtan daha yüksek basınçlarda dalışta kullanım genellikle kapalı solunum cihazları veya nispeten sığ derinliklerde (~6 metre veya daha az derinlik) dekompresyon veya akut oksijen toksisitesinin yönetilebildiği 2,8 bar'a kadar basınçlarda rekompresyon odalarında tıbbi tedavi ile sınırlıdır. boğulma riski olmadan. Daha derin dalış, O'nun önemli ölçüde seyreltilmesini gerektirir
₂oksijen toksisitesini önlemek için nitrojen veya helyum gibi diğer gazlarla .

Dağlara tırmanan veya basınçlı olmayan sabit kanatlı uçaklarda uçan insanlar bazen ek O'ya sahiptir.
₂gereçler. Basınçlı ticari uçaklar acil kaynağı var O
₂kabin basıncının düşmesi durumunda yolculara otomatik olarak verilir. Ani kabin basıncı kaybı , her koltuğun üzerindeki kimyasal oksijen jeneratörlerini etkinleştirerek oksijen maskelerinin düşmesine neden olur . Kabin güvenlik talimatlarının belirttiği gibi "oksijen akışını başlatmak için" maskeleri takmak , teneke kutu içindeki sodyum klorata demir tozlarını zorlar . Daha sonra ekzotermik reaksiyonla sabit bir oksijen gazı akışı üretilir .

Oksijen, hafif bir öforik olarak oksijen barlarında ve sporda eğlence amaçlı kullanım geçmişine sahiptir . Oksijen çubukları, 1990'ların sonlarından beri Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan ve normalden daha yüksek O2 sunan kuruluşlardır.
₂minimum bir ücret karşılığında maruz kalma. Profesyonel sporcular, özellikle Amerikan futbolunda , bazen performanslarını artırmak için oksijen maskeleri takmak için oyun aralarında saha dışına çıkarlar. Farmakolojik etkisi şüphelidir; Bir plasebo etkisi daha olası bir açıklama. Mevcut çalışmalar, yalnızca aerobik egzersiz sırasında solunması halinde oksijenle zenginleştirilmiş karışımlardan bir performans artışını destekler .

Nefes almayı içermeyen diğer eğlence amaçlı kullanımlar arasında , George Goble'ın barbekü ızgaralarının beş saniyelik ateşlemesi gibi piroteknik uygulamalar yer alır .

Sanayi

Eritme ve demir cevheri içine çelik ticari olarak üretilen oksijen% 55 tüketir. Bu süreçte Ö
₂kükürt safsızlıklarını ve ilgili oksitler olarak fazla karbonu gideren erimiş demire yüksek basınçlı bir mızrak yoluyla enjekte edilir , SO
₂ve CO
₂. Reaksiyonlar ekzotermiktir , bu nedenle sıcaklık 1700 ° C'ye yükselir .

Ticari olarak üretilen oksijenin diğer %25'i kimya endüstrisi tarafından kullanılmaktadır. Etilen O ile reaksiyona girer
₂etilen glikole dönüştürülen etilen oksit oluşturmak ; antifriz ve polyester polimerler (birçok plastik ve kumaşın öncüleri) dahil olmak üzere bir dizi ürünü üretmek için kullanılan birincil besleme malzemesi . Oksi parçalama işleminde ve akrilik asit, diformil-furan ve benzilik asit üretimi için büyük miktarlarda oksijen veya hava kullanılır. Öte yandan, oksijenden hidrojen peroksitin elektrokimyasal sentezi, şu anda kullanılan hidrokinon işleminin yerini alacak umut verici bir teknolojidir. Son olarak, tehlikeli gazlardan kurtulmak için art yakıcılarda katalitik oksidasyon kullanılır.

Ticari olarak üretilen oksijenin kalan %20'sinin çoğu tıbbi uygulamalarda, metal kesme ve kaynaklamada , roket yakıtında oksitleyici olarak ve su arıtımında kullanılır . Oksijen, oksiasetilen kaynağında , asetilenin O ile yakılmasında kullanılır.
₂çok sıcak bir alev üretmek için. Bu işlemde, 60 cm (24 inç) kalınlığa kadar olan metal, önce küçük bir oksi-asetilen alevi ile ısıtılır ve daha sonra büyük bir O akımı ile hızla kesilir.
₂.

Bileşikler

Oksidasyon durumu oksijen -2 oksijen, hemen hemen tüm bilinen bileşiklerle ilgilidir. Oksidasyon durumu -1, peroksitler gibi birkaç bileşikte bulunur . Diğer oksidasyon durumlarında oksijen içeren bileşikler çok yaygın değildir: −1/2 ( süperoksitler ), -1/3 ( ozonitler ), 0 ( elemental , hipofloröz asit ), +1/2 ( dioksijenil ), +1 ( dioksijen diflorür ), ve +2 ( oksijen diflorür ).

Oksitler ve diğer inorganik bileşikler

Su ( H
₂O ) bir hidrojen oksidi ve en bilinen oksijen bileşiğidir. Hidrojen atomları, bir su molekülünde oksijene kovalent olarak bağlıdır , ancak aynı zamanda ayrı bir moleküldeki bitişik bir oksijen atomuna ek bir çekime (hidrojen atomu başına yaklaşık 23.3 kJ/mol) sahiptir. Su molekülleri arasındaki bu hidrojen bağları , onları sadece van der Waals kuvvetleriyle basit bir sıvıda beklenenden yaklaşık %15 daha yakın tutar .

Elektronegatifliği nedeniyle oksijen, karşılık gelen oksitleri vermek için hemen hemen tüm diğer elementlerle kimyasal bağlar oluşturur . Alüminyum ve titanyum gibi çoğu metalin yüzeyi havanın varlığında oksitlenir ve metali pasifleştiren ve daha fazla korozyonu yavaşlatan ince bir oksit filmi ile kaplanır . Çoğu oksitler geçiş metalleri olan stoikiometrik olmayan bileşikler, bir miktar daha az metal ile, kimyasal formül gösterir. Örneğin, mineral FeO ( wüstite ) olarak yazılır , burada x genellikle 0,05 civarındadır. ${\displaystyle {\ce {Fe}}_{1-x}{\ce {O}}}$

Oksijen, atmosferde eser miktarlarda karbondioksit ( CO) şeklinde bulunur.
₂). Dünya kabuk kaya oksitlerinin büyük ölçüde oluşan silikon ( silika SiO
₂, Bulunduğu gibi granit ve kuvars ), alüminyum ( alüminyum oksit , Al
₂Ö
₃, boksit ve korundumda ), demir ( demir(III) oksit Fe
₂Ö
₃, hematit ve pas içinde ) ve kalsiyum karbonat ( kireçtaşı içinde ). Yerkabuğunun geri kalanı da oksijen bileşiklerinden, özellikle çeşitli kompleks silikatlardan ( silikat minerallerinde ) yapılmıştır. Yer kabuğundan çok daha büyük kütleye sahip olan manto, büyük ölçüde magnezyum ve demir silikatlarından oluşur.

Su çözünür şeklinde silikatlar Na
₄SiO
₄, Na
₂SiO
₃ve Na
₂Si
₂Ö
₅deterjan ve yapıştırıcı olarak kullanılmaktadır .

Oksijen aynı zamanda geçiş metalleri için bir ligand görevi görerek metal- O içeren geçiş metali dioksijen kompleksleri oluşturur.
₂. Bu bileşik sınıfı, hemoglobin ve miyoglobin hem proteinlerini içerir . PtF ile egzotik ve olağandışı bir reaksiyon oluşur
₆, Oksitlediği oksijen O vermek üzere ₂ ⁺ PtF ₆ ^- , dioxygenyl hexafluoroplatinate .

Organik bileşikler

Oksijen içeren organik bileşiklerin en önemli sınıfları arasında ("R"nin bir organik grup olduğu yerde): alkoller (R-OH); eterler (ROR); ketonlar (R-CO-R); aldehitler (R-CO-H); karboksilik asitler (R-COOH); esterler (R-COO-R); asit anhidritler (R-CO-O-CO-R); ve amidler ( RC(O)-NR
₂). Aseton , metanol , etanol , izopropanol , furan , THF , dietil eter , dioksan , etil asetat , DMF , DMSO , asetik asit ve formik asit dahil olmak üzere oksijen içeren birçok önemli organik çözücü vardır . Aseton ( (CH
₃)
₂CO ) ve fenol ( C )
₆H
₅OH ) birçok farklı maddenin sentezinde besleyici malzeme olarak kullanılır. Oksijen içeren diğer önemli organik bileşikler şunlardır: gliserol , formaldehit , glutaraldehit , sitrik asit , asetik anhidrit ve asetamid . Epoksitler , oksijen atomunun üç atomlu bir halkanın parçası olduğu eterlerdir. Element benzer şekilde yaşam için önemli olan (veya yaşam tarafından üretilen) hemen hemen tüm biyomoleküllerde bulunur .

Oksijen , otooksidasyon adı verilen bir işlemde, oda sıcaklığında veya altında birçok organik bileşikle kendiliğinden reaksiyona girer . Çoğu organik bileşik oksijen içeren doğrudan eylemi ile yapılan değildir O
₂. Bir öncünün doğrudan oksidasyonu ile yapılan sanayi ve ticarette önemli olan organik bileşikler arasında etilen oksit ve perasetik asit bulunur .

Güvenlik ve önlemler

NFPA 704 standart oranları, sağlığa zararsız Yanmayan ve reaktif ama bir oksitleyici olarak oksijen gazı sıkıştırılmış. Soğutulmuş sıvı oksijene (LOX) 3 sağlık tehlikesi derecesi verilir ( yoğunlaşmış buharlardan kaynaklanan hiperoksi riskinin artması ve donma gibi kriyojenik sıvılarda yaygın olan tehlikeler için) ve diğer tüm derecelendirmeler sıkıştırılmış gaz formuyla aynıdır.

toksisite

Oksijen gazı ( O
₂) yüksek kısmi basınçlarda toksik olabilir , bu da konvülsiyonlara ve diğer sağlık sorunlarına yol açar . Oksijen toksisitesi genellikle 50 kilo paskal  (kPa) üzerindeki kısmi basınçlarda , standart basınçta oksijen bileşiminin yaklaşık %50'sine veya normal deniz seviyesi O2'nin 2,5 katına eşit olarak oluşmaya başlar.
₂yaklaşık 21 kPa'lık kısmi basınç. Bu hastalar için başka bir sorun değildir , mekanik vantilatör ile temin edilen gazın, çünkü oksijen maskesi tıbbi uygulamalarda tipik olarak sadece% 30-50 oluşmaktadır O
₂ hacimce (standart basınçta yaklaşık 30 kPa).

Bir zamanlar prematüre bebekler O içeren kuvözlere yerleştirildi.
₂-zengin hava, ancak bu uygulama, bazı bebeklerin oksijen içeriğinin çok yüksek olması nedeniyle kör edilmesinden sonra durduruldu.

saf O nefes
₂Bazı modern uzay giysileri gibi uzay uygulamalarında veya Apollo gibi erken uzay araçlarında kullanılan düşük toplam basınç nedeniyle herhangi bir hasara neden olmaz. Uzay giysisi durumunda, O
₂Solunum gazındaki kısmi basınç genel olarak yaklaşık 30 kPa'dır (normalin 1,4 katı) ve ortaya çıkan O
₂Astronotun arter kanındaki kısmi basınç, normal deniz seviyesinden O sadece marjinal olarak daha fazladır.
₂ kısmi basıncı.

Akciğerler ve merkezi sinir sistemi için oksijen toksisitesi derin tüplü dalışlarda ve yüzey beslemeli dalışlarda da meydana gelebilir . O ile bir hava karışımının uzun süreli solunması
₂60 kPa'dan fazla kısmi basınç, sonunda kalıcı pulmoner fibrozise yol açabilir . Bir O'ya maruz kalma
₂160 kPa'dan (yaklaşık 1,6 atm) daha yüksek kısmi basınçlar konvülsiyonlara (normalde dalgıçlar için ölümcül) yol açabilir. Akut oksijen toksisitesi (nöbetlere neden olur, dalgıçlar için en korkulan etkisi) %21 O2 içeren bir hava karışımının solunmasıyla ortaya çıkabilir.
₂66 m (217 ft) veya daha fazla derinlikte; %100 O solunduğunda da aynı şey olabilir
₂ sadece 6 m'de (20 ft).

Yanma ve diğer tehlikeler

Yüksek konsantrasyonlu oksijen kaynakları hızlı yanmayı teşvik eder. Konsantre oksitleyiciler ve yakıtlar çok yakına getirildiğinde yangın ve patlama tehlikeleri ortaya çıkar; yanmayı tetiklemek için ısı veya kıvılcım gibi bir ateşleme olayı gereklidir. Oksijen yakıt değil oksidandır, ancak yine de yanmada açığa çıkan kimyasal enerjinin çoğunun kaynağıdır.

konsantre O
₂yanmanın hızlı ve enerjik bir şekilde ilerlemesini sağlayacaktır. Hem gaz hem de sıvı oksijeni depolamak ve iletmek için kullanılan çelik borular ve depolama kapları yakıt görevi görecek; ve bu nedenle O'nun tasarımı ve üretimi
₂sistemleri, tutuşturma kaynaklarının en aza indirilmesini sağlamak için özel eğitim gerektirir. Bir fırlatma rampası testinde Apollo 1 mürettebatını öldüren yangın , kapsül saf O2 ile basınçlandırıldığı için çok hızlı yayıldı.
₂ancak bir görevde kullanılacak 1 ⁄ 3 normal basınç yerine atmosfer basıncının biraz üzerinde .

Sıvı oksijen dökülmeleri, ahşap , petrokimya ve asfalt gibi organik maddelere ıslanmasına izin verilirse , bu malzemelerin sonraki mekanik darbede öngörülemeyen bir şekilde patlamasına neden olabilir .

Ayrıca bakınız

Portallar Erişim ile ilgili konulara	kimya portalı Tıp portalı
Wikipedia'nın Kardeş projeleri hakkında daha fazla bilgi edinin	Commons'tan medya Vikisözlükten Tanımlar Vikikitap'tan ders kitapları Wikiversity'den öğrenme kaynakları

Notlar

Referanslar

Genel referanslar

• Cook, Gerhard A.; Lauer, Carol M. (1968). "Oksijen" . Clifford A. Hampel'de (ed.). Kimyasal Elementlerin Ansiklopedisi . New York: Reinhold Kitap Şirketi. s.  499–512 . LCCN  68-29938 .
• Emsley, John (2001). "Oksijen" . Doğanın Yapı Taşları: Elementlere A–Z Rehberi . Oxford, İngiltere: Oxford University Press. s.  297–304 . ISBN'si 978-0-19-850340-8.
• Raven, Peter H.; Evert, Ray F.; Eichhorn, Susan E. (2005). Bitki Biyolojisi (7. baskı). New York: WH Freeman ve Şirket Yayıncıları. s.  115-27 . ISBN'si 978-0-7167-1007-3.

Dış bağlantılar

• Oksijen de video Periyodik Tablo (Nottingham Üniversitesi)
• Oksitleyici Ajanlar > Oksijen
• Oksijen (O ₂ ) Özellikleri, Kullanımları, Uygulamaları
• "O Öyküsü" konulu Roald Hoffmann makalesi
• WebElements.com – Oksijen
• Oksijen üzerinde In Our Zamanda at BBC
• Scripps Enstitüsü: Atmosferik Oksijen 20 yıldır düşüyor