اکسیژن: تفاوت میان نسخه‌ها

ویرایش پیوندها
از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
نمایش تاریخچه به صورت تعاملی
(نمایش تمامی تغییرات در حال بررسی)
[نسخهٔ بررسی‌نشده][نسخهٔ بررسی‌نشده]
→ تفاوت قدیمی‌ترتفاوت جدیدتر ←
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
دیداریویکی‌متن
Persia (بحث | مشارکت‌ها)
مدیران
۱۴۴٬۶۱۲ ویرایش‌ها
Persia (بحث | مشارکت‌ها)
مدیران
۱۴۴٬۶۱۲ ویرایش‌ها
خط ۵: خط ۵:


'''اکسیژن''' یا '''آکسیجِن''' {{به انگلیسی|Oxygen|/ˈɑːk.sɪ.dʒən/}} یکی از [[عناصر شیمیایی]] در [[جدول تناوبی]] است که [[نشان شیمیایی]] آن O و [[عدد اتمی]] آن ۸ است. یک عنصر زیستی بوده و همه جا چه در [[زمین]] و چه در کل [[جهان]] هستی یافت می‌شود. مولکول اکسیژن (O<sub>۲</sub>)در زمین از نظر [[ترمودینامیک]]ی [[ناپایدار]] است ولی توسط عمل [[فتوسنتز]] [[باکتری‌های بی‌هوازی]] و در مرحله بعدی توسط عمل نور ساخت [[گیاه]]ان زمینی به وجود می‌آید.
'''اکسیژن''' یا '''آکسیجِن''' {{به انگلیسی|Oxygen|/ˈɑːk.sɪ.dʒən/}} یکی از [[عناصر شیمیایی]] در [[جدول تناوبی]] است که [[نشان شیمیایی]] آن O و [[عدد اتمی]] آن ۸ است. یک عنصر زیستی بوده و همه جا چه در [[زمین]] و چه در کل [[جهان]] هستی یافت می‌شود. مولکول اکسیژن (O<sub>۲</sub>)در زمین از نظر [[ترمودینامیک]]ی [[ناپایدار]] است ولی توسط عمل [[فتوسنتز]] [[باکتری‌های بی‌هوازی]] و در مرحله بعدی توسط عمل نور ساخت [[گیاه]]ان زمینی به وجود می‌آید.

== تاریخ ==
[[file:Philos experiment of the burning candle.PNG|thumb|right|100px|El experimento de [[فیلو اهل بیزانتیوم]] inspiró a [[پژوهش]] posteriores.]]

=== آزمایش‌های اولیه ===
یکی از اولین آزمایش‌های شناخته شده در مورد رابطه بین [[احتراق|سوختن]] و هوا دو سده پیش از میلاد مسیح، توسط نویسنده [[یونان باستان|یونانی]] در زمینه مکانیک، [[فیلو اهل بیزانتیوم|فیلو]] انجام شد. او در کار خود با استفاده از ''پنوماتیک''، به اشتباه تصور می‌کرد که با برگرداندن یک ظرف بر روی یک شمع در حال سوختن که پیرامون آن آب است وقتی بخشی از مایع از گردنه ظرف بالا می‌رود مقداری از هوای موجود در ظرف به آتش یکی از [[عناصر چهارگانه]] تبدیل شده‌است و قادر به فرار از منافذ موجود در شیشه است.<ref>{{Cite book|title=Story of Human Error|first=Joseph|last=Jastrow|url=https://books.google.com/?id=tRUO45YfCHwC&pg=PA171&lpg=PA171|page=171|date=1936|publisher=Ayer Publishing|isbn=978-0-8369-0568-7}}</ref>

قرن‌ها بعد، [[لئوناردو دا وینچی]] براساس کارهای فیلو، مشاهده کرد که بخشی از هوا در هنگام سوختن و [[تنفس فیزیولوژیک|تنفس]] مصرف می‌شود.<ref name="ECE499">[[Oxygen#Reference-idCook1968|Cook & Lauer 1968]], p.499.</ref>

در اواخر سده هفدهم، [[رابرت بویل]] [[شیمی‌دان]]، [[فیزیک‌دان]]، فیلسوف و مخترع [[ایرلند|ایرلندی]] ثابت کرد که هوا برای سوختن لازم است سپس شیمیدان انگلیسی [[جان مایو]] (۱۶۴۱–۱۶۴۱) نشان داد که آتش فقط به بخشی از هوا ''احتیاج دارد و'' آنرا ''Spiritus nitroaereus نام گذاشت و کار بویل را تصحیح کرد''.

در یک آزمایش او با قرار دادن یک موش و یک شمع کوچک روشن در یک ظرف وارونه روی آب شاهد بالا آمدن سطح آب به مقدار یک چهاردهم از حجم هوا قبل از خاموش شدن شمع و مرگ موش بود.<ref name="WoC">{{Cite book|title=World of Chemistry|chapter=John Mayow|date=2005|publisher=Thomson Gale|chapterurl=http://www.bookrags.com/John_Mayow|accessdate=December 16, 2007|last=''World of Chemistry'' contributors|isbn=978-0-669-32727-4}}</ref> از این رو او تصور کرد که nitro-aereus هم در تنفس و هم با سوختن مصرف می‌شود.

مایو همچنین مشاهده کرد که وزن [[آنتیموان]] هنگام گرم شدن افزایش یافته و براین اساس استنباط می‌کند که دلیل آن ترکیب شدن با نیتروآئروس می‌باشد.

او همچنین تصور کرد که ریه‌ها نیتروآئروس را از هوا جدا کرده و آن را درون خون منتقل می‌کنند و گرمای بدن حیوانات و حرکت ماهیچه‌ها ناشی از واکنش نیتروآئروس با مواد خاصی در بدن است.

وی گزارش‌هایی از این آزمایش‌ها و ایده‌های دیگر را در سال ۱۶۶۸ در De respiratione منتشر شد.<ref name="WoC">{{Cite book|title=World of Chemistry|chapter=John Mayow|date=2005|publisher=Thomson Gale|chapterurl=http://www.bookrags.com/John_Mayow|accessdate=December 16, 2007|last=''World of Chemistry'' contributors|isbn=978-0-669-32727-4}}</ref>

=== تئوری فلوژیستون ===
{{اصلی|نظریه فلوژیستون}}
[[File:Georg Ernst Stahl crop.jpg|thumb|upright|left| Georg Ernst Stahl]]

[[رابرت هوک]]، اوله بورچ، [[میخاییل لومونسف]] و پیر باین همه در آزمایش‌هایی که در سده ۱۷ و ۱۸ میلادی انجام می‌دادند اکسیژن تولید می‌کردند اما هیچ‌کدام آن را به عنوان یک [[عنصر شیمیایی]] به رسمیت نشناختند.<ref name="NBB299">[[Oxygen#Reference-idEmsley2001|Emsley 2001]], p.299</ref> که این ممکن است تا حدودی به دلیل نشر فلسفه سوختن و خوردگی به نام تئوری فلوژیستون باشد که در آن زمان توضیحی ارجح برای این نوع فرایندها بود.<ref>{{Cite journal|last=Best|first=Nicholas W.|year=2015|title=Lavoisier's 'Reflections on Phlogiston' I: Against Phlogiston Theory|journal=[[Foundations of Chemistry]]|volume=17|issue=2|pages=137–151|doi=10.1007/s10698-015-9220-5}}</ref>

این نظریه که بعدها به‌طور کامل رد گردید، برای اولین بار توسط شیمی‌دان آلمانی [[یوهان یوآکیم بکر]] بیان شد و سپس در سال ۱۷۳۱ توسط [[جرج ارنست استال]] اصلاح شد.<ref name="morris">{{Cite book|title=The last sorcerers: The path from alchemy to the periodic table|url=https://archive.org/details/lastsorcererspat0000morr|last=Morris|first=Richard|date=2003|publisher=Joseph Henry Press|location=Washington, D.C.|isbn=978-0-309-08905-0}}</ref> بر مبنای این تئوری همهٔ مواد قابل سوختن از جزئی به نام فلوژیستون تشکیل شده بودند که با سوختن آن ماده، فلوژیستون از ماده جدا شده و به شکل یک مادهٔ ساده‌تر کاهش می‌یافت. در حالی که تصور می‌شد که قسمت اصلی آن از نظر ظاهری شکل واقعی یا [[کالکس]] (calx در لاتین به معنی خاکستر) است.<ref name="ECE499">[[Oxygen#Reference-idCook1968|Cook & Lauer 1968]], p.499.</ref>

تصور می‌شد مواد بسیار قابل احتراق از قبیل چوب یا ذغال سنگ که [[باقی‌مانده (شیمی)|باقی مانده]] اندکی از آن‌ها به جا می‌ماند از فلوژیستون ساخته شده‌اند و مواد غیرقابل احتراق مانند آهن که دچار خوردگی می‌شوند حاوی مواد بسیار کمی هستند. این تئوری نقش هوا در سوختن را صرفاً محدود به انتقال فلوژیستون آزادشده از جسم می‌کرد. به‌عنوان مثال طبق این نظریه از سوختن چوب، خاکستر بجای می‌مانَد و فلوژیستون آن توسط هوا جدا می‌شود که اختلاف جرم بین چوب و خاکستر بر جای مانده، ناشی از خارج شدن فلوژیستون می‌باشد. هیچ آزمایشی برای این ایده انجام نشد و تمامی نظرات مبتنی بر مشاهدات آنچه اتفاق می‌افتاد بود که اکثر اشیاء با سوختن سبک‌تر می‌شوند و به نظر می‌رسد در روند کار چیزی را از دست می‌دهند.<ref name="ECE499">[[Oxygen#Reference-idCook1968|Cook & Lauer 1968]], p.499.</ref>

=== کشف ===
[[File:Carl Wilhelm Scheele from Familj-Journalen1874.png|thumb|upright|right|Carl Wilhelm Scheele se adelantó a Priestley en el descubrimiento, pero publicó su trabajo con posterioridad.]]
[[کیمیا|کیمیاگر]]، [[فیلسوف]] و [[پزشک]] لهستانی [[مایکل سندیووگیوس]] در سال ۱۶۰۴ ماده موجود در هوا را شرح داد و از آن به عنوان "cibus vitae" (غذای زندگی) یاد کرد،<ref name="Marples">{{Cite web|last=Marples|first=Frater James A.|title=Michael Sendivogius, Rosicrucian, and Father Of Studies of Oxygen|url=http://www.masonic.benemerito.net/msricf/papers/marples/marples-michael.sendivogius.pdf|publisher=Societas Rosicruciana in Civitatibus Foederatis, Nebraska College|accessdate=2018-05-25|pages=3–4}}</ref> و این ماده با اکسیژن یکسان است.<ref name="Bugaj">{{Cite journal|last=Bugaj|first=Roman|date=1971|title=Michał Sędziwój – Traktat o Kamieniu Filozoficznym|url=https://books.google.com/?id=d0gaAQAAMAAJ|journal=Biblioteka Problemów|language=pl|volume=164|pages=83–84|issn=0137-5032}}</ref> سندیووگیوس، در طول آزمایش‌های خود که بین سال‌های ۱۵۹۸ و ۱۶۰۴ انجام داد، به درستی تشخیص داد که این ماده معادل محصول جانبی گازی است که با [[گرماکافت|تجزیه حرارتی]] [[پتاسیم نیترات]] آزاد می‌شود. از دیدگاه بوگاج، جداسازی اکسیژن و ارتباط مناسب ماده با آن قسمت از هوا که برای زندگی لازم است، دلیل کافی برای کشف اکسیژن توسط سندیووگیوس فراهم می‌کند. {{R|Bugaj}} اما این کشف سندیووگیوس اغلب توسط نسل دانشمندان و شیمیدانان جانشین او انکار می‌شد. {{R|Marples}}

همچنین معمولاً ادعا می‌شود که اکسیژن اولین بار توسط داروساز سوئدی [[کارل ویلهلم شیله]] کشف شد. وی با گرم کردن [[جیوه (II) اکسید|اکسید جیوه]] و [[نیترات]]های مختلف در سال ۱۷۷۱، گاز اکسیژن تولید کرده بود.<ref>{{Cite web|url=http://www.rsc.org/periodic-table/element/8/oxygen|title=Oxygen|publisher=RSC.org|accessdate=2016-12-12}}</ref><ref name="ECE500">[[Oxygen#Reference-idCook1968|Cook & Lauer 1968]], p. 500</ref><ref name="ECE499">[[Oxygen#Reference-idCook1968|Cook & Lauer 1968]], p.499.</ref> شیله گاز را «هوای آتش» نامید زیرا در آن زمان تنها [[عامل اکسنده|عامل]] شناخته شده برای پشتیبانی از سوختن بود. وی روایتی از این کشف را در یک نسخه خطی با عنوان ''Treatise on Air and Fire'' نوشت که در سال ۱۷۷۵ برای ویراستار خود فرستاد گرچه تا سال ۱۷۷۷ منتشر نشد.<ref name="NBB300">[[Oxygen#Reference-idEmsley2001|Emsley 2001]], p. 300</ref>
[[File:PriestleyFuseli.jpg|thumb|upright|left|Joseph Priestley is usually given priority in the discovery.]]

در همین حال، در اول اوت سال ۱۷۷۴، آزمایشی که توسط [[شیمیدان]] و [[فیلسوف]] و مخالف [[کلیسای انگلستان]]، [[جوزف پریستلی]] انجام شد، نور خورشید را روی [[جیوه (II) اکسید|اکسید جیوه]] (HgO) موجود در یک لوله شیشه ای متمرکز کرد، که موجب آزاد شدن گازی از آن شد و آن را با عنوان «هوای غلیظ» یاد کرد.<ref name="ECE500">[[Oxygen#Reference-idCook1968|Cook & Lauer 1968]], p. 500</ref> وی خاطرنشان کرد: شمع‌ها در حضور این گاز روشن‌تر می‌سوزند و موش فعال تر بوده و با [[تنفس]] آن مدت زمان بیشتری زنده بوده‌است. پریسلتی پس از تنفس گاز خود نوشت: «احساس آن در ریه‌هایم به‌طور قابل ملاحظه ای با [[جو زمین|هوای معمولی]] تفاوت چندانی نداشت، اما احساس کردم سینه ام به خصوص بعد از مدتی سبک و راحت است»<ref name="NBB299">[[Oxygen#Reference-idEmsley2001|Emsley 2001]], p.299</ref> پریستلی یافته‌های خود را در سال ۱۷۷۵ در مقاله ای با عنوان «گزارشی از اکتشافات بیشتر در هوا» منتشر کرد که در جلد دوم کتاب وی با عنوان ''آزمایش‌ها و مشاهدات در انواع مختلف هوا'' گنجانده شده‌است.<ref name="ECE499">[[Oxygen#Reference-idCook1968|Cook & Lauer 1968]], p.499.</ref><ref>{{Cite journal|last=Priestley|first=Joseph|date=1775|title=An Account of Further Discoveries in Air|journal=Philosophical Transactions|volume=65|pages=384–94|doi=10.1098/rstl.1775.0039|doi-access=free}}</ref> از آنجا که او برای اولین بار یافته‌های خود را منتشر کرد، معمولاً از او به عنوان کاشف اکسیژن نام برده می‌شود.

شیمیدان فرانسوی [[آنتوان لاووازیه|آنتوان لورنت لاووازیه]] بعداً ادعا کرد که این ماده را به‌طور مستقل کشف کرده‌است. با این حال، پریستلی در اکتبر سال ۱۷۷۴ به دیدار لاووازیه رفت و در مورد آزمایش خود و نحوه انتشار گاز جدید به وی گفت. شیله همچنین در ۳۰ سپتامبر همان سال نامه ای را به لاووازیه ارسال کرده بود که شرح کشف ماده ناشناخته را توصیف می‌کرد، اما لاووازیه هرگز پذیرش آن را تأیید نکرد. (نسخه ای از نامه پس از مرگ شیله در وسایلش پیدا شد)<ref name="NBB300">[[Oxygen#Reference-idEmsley2001|Emsley 2001]], p. 300</ref>

=== مشارکت لاووازیه ===


== کاربردها ==
== کاربردها ==

نسخهٔ ‏۲۲ مهٔ ۲۰۲۰، ساعت ۱۰:۱۱

اکسیژن، ۸O
A transparent beaker containing a light blue fluid with gas bubbles
اکسیژن مایع در حال جوشش
اکسیژن
ظاهردر حالت گازی بدون رنگ و در حالت مایع، آبی ‌کم‌رنگ
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)(۱۵٫۹۹۹۰۳، ۱۵٫۹۹۹۷۷) conventional: ۱۵٫۹۹۹
اکسیژن در جدول تناوبی
Element 1: هیدروژن (H), Other non-metal
Element 2: هلیوم (He), Noble gas
Element 3: لیتیم (Li), Alkali metal
Element 4: برلیم (Be), Alkaline earth metal
Element 5: بور (B), Metalloid
Element 6: کربن (C), Other non-metal
Element 7: نیتروژن (N), Halogen
Element 8: اکسیژن (O), Halogen
Element 9: فلوئور (F), Halogen
Element 10: نئون (Ne), Noble gas
Element 11: سدیم (Na), Alkali metal
Element 12: منیزیم (Mg), Alkaline earth metal
Element 13: آلومینیم (Al), Other metal
Element 14: سیلسیم (Si), Metalloid
Element 15: فسفر (P), Other non-metal
Element 16: گوگرد (S), Other non-metal
Element 17: کلر (Cl), Halogen
Element 18: آرگون (Ar), Noble gas
Element 19: پتاسیم (K), Alkali metal
Element 20: کلسیم (Ca), Alkaline earth metal
Element 21: اسکاندیم (Sc), Transition metal
Element 22: تیتانیم (Ti), Transition metal
Element 23: وانادیم (V), Transition metal
Element 24: کروم (Cr), Transition metal
Element 25: منگنز (Mn), Transition metal
Element 26: آهن (Fe), Transition metal
Element 27: کبالت (Co), Transition metal
Element 28: نیکل (Ni), Transition metal
Element 29: مس (Cu), Transition metal
Element 30: روی (Zn), Other metal
Element 31: گالیم (Ga), Other metal
Element 32: ژرمانیم (Ge), Metalloid
Element 33: آرسنیک (As), Metalloid
Element 34: سلنیم (Se), Other non-metal
Element 35: برم (Br), Halogen
Element 36: کریپتون (Kr), Noble gas
Element 37: روبیدیم (Rb), Alkali metal
Element 38: استرانسیم (Sr), Alkaline earth metal
Element 39: ایتریم (Y), Transition metal
Element 40: زیرکونیم (Zr), Transition metal
Element 41: نیوبیم (Nb), Transition metal
Element 42: مولیبدن (Mo), Transition metal
Element 43: تکنسیم (Tc), Transition metal
Element 44: روتنیم (Ru), Transition metal
Element 45: رودیم (Rh), Transition metal
Element 46: پالادیم (Pd), Transition metal
Element 47: نقره (Ag), Transition metal
Element 48: کادمیم (Cd), Other metal
Element 49: ایندیم (In), Other metal
Element 50: قلع (Sn), Other metal
Element 51: آنتیموان (Sb), Metalloid
Element 52: تلوریم (Te), Metalloid
Element 53: ید (I), Halogen
Element 54: زنون (Xe), Noble gas
Element 55: سزیم (Cs), Alkali metal
Element 56: باریم (Ba), Alkaline earth metal
Element 57: لانتان (La), Lanthanoid
Element 58: سریم (Ce), Lanthanoid
Element 59: پرازئودیمیم (Pr), Lanthanoid
Element 60: نئودیمیم (Nd), Lanthanoid
Element 61: پرومتیم (Pm), Lanthanoid
Element 62: ساماریم (Sm), Lanthanoid
Element 63: اروپیم (Eu), Lanthanoid
Element 64: گادولینیم (Gd), Lanthanoid
Element 65: تربیم (Tb), Lanthanoid
Element 66: دیسپروزیم (Dy), Lanthanoid
Element 67: هولمیم (Ho), Lanthanoid
Element 68: اربیم (Er), Lanthanoid
Element 69: تولیم (Tm), Lanthanoid
Element 70: ایتربیم (Yb), Lanthanoid
Element 71: لوتتیم (Lu), Lanthanoid
Element 72: هافنیم (Hf), Transition metal
Element 73: تانتال (Ta), Transition metal
Element 74: تنگستن (W), Transition metal
Element 75: رنیم (Re), Transition metal
Element 76: اوسمیم (Os), Transition metal
Element 77: ایریدیم (Ir), Transition metal
Element 78: پلاتین (Pt), Transition metal
Element 79: طلا (Au), Transition metal
Element 80: جیوه (Hg), Other metal
Element 81: تالیم (Tl), Other metal
Element 82: سرب (Pb), Other metal
Element 83: بیسموت (Bi), Other metal
Element 84: پولونیم (Po), Other metal
Element 85: آستاتین (At), Metalloid
Element 86: رادون (Rn), Noble gas
Element 87: فرانسیم (Fr), Alkali metal
Element 88: رادیم (Ra), Alkaline earth metal
Element 89: آکتینیم (Ac), Actinoid
Element 90: توریم (Th), Actinoid
Element 91: پروتاکتینیم (Pa), Actinoid
Element 92: اورانیم (U), Actinoid
Element 93: نپتونیم (Np), Actinoid
Element 94: پلوتونیم (Pu), Actinoid
Element 95: امریسیم (Am), Actinoid
Element 96: کوریم (Cm), Actinoid
Element 97: برکلیم (Bk), Actinoid
Element 98: کالیفرنیم (Cf), Actinoid
Element 99: اینشتینیم (Es), Actinoid
Element 100: فرمیم (Fm), Actinoid
Element 101: مندلیفیم (Md), Actinoid
Element 102: نوبلیم (No), Actinoid
Element 103: لارنسیم (Lr), Actinoid
Element 104: رادرفوردیم (Rf), Transition metal
Element 105: دوبنیم (Db), Transition metal
Element 106: سیبورگیم (Sg), Transition metal
Element 107: بوهریم (Bh), Transition metal
Element 108: هاسیم (Hs), Transition metal
Element 109: مایتنریم (Mt)
Element 110: دارمشتادیم (Ds)
Element 111: رونتگنیم (Rg)
Element 112: کوپرنیسیم (Cn), Other metal
Element 113: نیهونیم (Nh)
Element 114: فلروویم (Fl)
Element 115: مسکوویم (Mc)
Element 116: لیورموریم (Lv)
Element 117: تنسین (Ts)
Element 118: اوگانسون (Og)
 -
↑
O
↓
S
نیتروژن ← اکسیژن → فلوئور
عدد اتمی (Z)۸
گروهگروه ۱۶ (کالکوژن)
دورهدوره ۲
بلوکبلوک-p
دسته نافلز
آرایش الکترونی[He] 2s2 2p4
۲، ۶
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STPگاز
نقطه ذوب(O۲)۵۴٬۳۶ K ​(-۲۱۸٬۷۹ °C, ​-۳۶۱٬۸۲ °F)
نقطه جوش(O۲)۹۰٬۱۸۸ K ​(-۱۸۲٬۹۶۲ °C, ​-۲۹۷٬۳۳۲ °F)
چگالی (در STP)۱٬۴۲۹ g/L
در حالت مایع (در نقطه جوش)۱٬۱۴۱ g/cm3
نقطه سه‌گانه۵۴٬۱۴۶۳ K, ​۰٬۳۶۱ kPa
نقطه بحرانی۱۵۴٬۵۸۱ K, ۵٬۰۴۳ MPa
حرارت همجوشی(O2) ۰٬۴۴۴ kJ/mol
آنتالپی تبخیر (O2) ۶٬۸۲ kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی(O2)
۲۹٬۳۷۸ J/(mol·K)
فشار بخار
فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K
در دمای (K) ۶۱ ۷۳ ۹۰
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش۲−, ۱−, ۰, ۱+, ۲+
الکترونگاتیویمقیاس پائولینگ: ۳٬۴۴
انرژی یونش
  • 1st: ۱۳۱۳٬۹ kJ/mol
  • 2nd: ۳۴۸۸٬۳ kJ/mol
  • 3rd: ۵۳۰۰٬۵ kJ/mol
  • (بیشتر)
شعاع کووالانسی pm ۶۶±۲
شعاع واندروالسی۱۵۲ pm
Color lines in a spectral range
خط طیف نوری اکسیژن
دیگر ویژگی ها
رویداد طبیعینوکلید دیرینه
ساختار بلوری ​مکعبی
Cubic crystal structure for اکسیژن
سرعت صوت(در گاز ۲۷°C) ۳۳۰ m/s
رسانندگی گرمایی۲۶٬۵۸×۱۰−۳ W/(m·K)
رسانش مغناطیسیپارامغناطیس
پذیرفتاری مغناطیسی+۳۴۴۹.۰·۱۰−۶ (۲۹۳ K) cm3/mol
شماره ثبت سی‌ای‌اس۷۷۸۲-۴۴-۷
ایزوتوپ‌های اکسیژن
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول
16O ۹۹.۷۶% 16O ایزوتوپ پایدار است که ۸ نوترون دارد
17O ۰.۰۳۹% 17O ایزوتوپ پایدار است که ۹ نوترون دارد
18O ۰.۲۰۱% 18O ایزوتوپ پایدار است که ۱۰ نوترون دارد
| منابع
اکسیژن مایع در یک بشر
عکسی از جوزف پریستلی کاشف اکسیژن

اکسیژن یا آکسیجِن (به انگلیسی: Oxygen، /ˈɑːk.sɪ.dʒən/) یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نشان شیمیایی آن O و عدد اتمی آن ۸ است. یک عنصر زیستی بوده و همه جا چه در زمین و چه در کل جهان هستی یافت می‌شود. مولکول اکسیژن (O۲)در زمین از نظر ترمودینامیکی ناپایدار است ولی توسط عمل فتوسنتز باکتری‌های بی‌هوازی و در مرحله بعدی توسط عمل نور ساخت گیاهان زمینی به وجود می‌آید.

تاریخ

El experimento de فیلو اهل بیزانتیوم inspiró a پژوهش posteriores.

آزمایش‌های اولیه

یکی از اولین آزمایش‌های شناخته شده در مورد رابطه بین سوختن و هوا دو سده پیش از میلاد مسیح، توسط نویسنده یونانی در زمینه مکانیک، فیلو انجام شد. او در کار خود با استفاده از پنوماتیک، به اشتباه تصور می‌کرد که با برگرداندن یک ظرف بر روی یک شمع در حال سوختن که پیرامون آن آب است وقتی بخشی از مایع از گردنه ظرف بالا می‌رود مقداری از هوای موجود در ظرف به آتش یکی از عناصر چهارگانه تبدیل شده‌است و قادر به فرار از منافذ موجود در شیشه است.[۱]

قرن‌ها بعد، لئوناردو دا وینچی براساس کارهای فیلو، مشاهده کرد که بخشی از هوا در هنگام سوختن و تنفس مصرف می‌شود.[۲]

در اواخر سده هفدهم، رابرت بویل شیمی‌دان، فیزیک‌دان، فیلسوف و مخترع ایرلندی ثابت کرد که هوا برای سوختن لازم است سپس شیمیدان انگلیسی جان مایو (۱۶۴۱–۱۶۴۱) نشان داد که آتش فقط به بخشی از هوا احتیاج دارد و آنرا Spiritus nitroaereus نام گذاشت و کار بویل را تصحیح کرد.

در یک آزمایش او با قرار دادن یک موش و یک شمع کوچک روشن در یک ظرف وارونه روی آب شاهد بالا آمدن سطح آب به مقدار یک چهاردهم از حجم هوا قبل از خاموش شدن شمع و مرگ موش بود.[۳] از این رو او تصور کرد که nitro-aereus هم در تنفس و هم با سوختن مصرف می‌شود.

مایو همچنین مشاهده کرد که وزن آنتیموان هنگام گرم شدن افزایش یافته و براین اساس استنباط می‌کند که دلیل آن ترکیب شدن با نیتروآئروس می‌باشد.

او همچنین تصور کرد که ریه‌ها نیتروآئروس را از هوا جدا کرده و آن را درون خون منتقل می‌کنند و گرمای بدن حیوانات و حرکت ماهیچه‌ها ناشی از واکنش نیتروآئروس با مواد خاصی در بدن است.

وی گزارش‌هایی از این آزمایش‌ها و ایده‌های دیگر را در سال ۱۶۶۸ در De respiratione منتشر شد.[۳]

تئوری فلوژیستون

مقالهٔ اصلی: نظریه فلوژیستون
Georg Ernst Stahl

رابرت هوک، اوله بورچ، میخاییل لومونسف و پیر باین همه در آزمایش‌هایی که در سده ۱۷ و ۱۸ میلادی انجام می‌دادند اکسیژن تولید می‌کردند اما هیچ‌کدام آن را به عنوان یک عنصر شیمیایی به رسمیت نشناختند.[۴] که این ممکن است تا حدودی به دلیل نشر فلسفه سوختن و خوردگی به نام تئوری فلوژیستون باشد که در آن زمان توضیحی ارجح برای این نوع فرایندها بود.[۵]

این نظریه که بعدها به‌طور کامل رد گردید، برای اولین بار توسط شیمی‌دان آلمانی یوهان یوآکیم بکر بیان شد و سپس در سال ۱۷۳۱ توسط جرج ارنست استال اصلاح شد.[۶] بر مبنای این تئوری همهٔ مواد قابل سوختن از جزئی به نام فلوژیستون تشکیل شده بودند که با سوختن آن ماده، فلوژیستون از ماده جدا شده و به شکل یک مادهٔ ساده‌تر کاهش می‌یافت. در حالی که تصور می‌شد که قسمت اصلی آن از نظر ظاهری شکل واقعی یا کالکس (calx در لاتین به معنی خاکستر) است.[۲]

تصور می‌شد مواد بسیار قابل احتراق از قبیل چوب یا ذغال سنگ که باقی مانده اندکی از آن‌ها به جا می‌ماند از فلوژیستون ساخته شده‌اند و مواد غیرقابل احتراق مانند آهن که دچار خوردگی می‌شوند حاوی مواد بسیار کمی هستند. این تئوری نقش هوا در سوختن را صرفاً محدود به انتقال فلوژیستون آزادشده از جسم می‌کرد. به‌عنوان مثال طبق این نظریه از سوختن چوب، خاکستر بجای می‌مانَد و فلوژیستون آن توسط هوا جدا می‌شود که اختلاف جرم بین چوب و خاکستر بر جای مانده، ناشی از خارج شدن فلوژیستون می‌باشد. هیچ آزمایشی برای این ایده انجام نشد و تمامی نظرات مبتنی بر مشاهدات آنچه اتفاق می‌افتاد بود که اکثر اشیاء با سوختن سبک‌تر می‌شوند و به نظر می‌رسد در روند کار چیزی را از دست می‌دهند.[۲]

کشف

Carl Wilhelm Scheele se adelantó a Priestley en el descubrimiento, pero publicó su trabajo con posterioridad.

کیمیاگر، فیلسوف و پزشک لهستانی مایکل سندیووگیوس در سال ۱۶۰۴ ماده موجود در هوا را شرح داد و از آن به عنوان "cibus vitae" (غذای زندگی) یاد کرد،[۷] و این ماده با اکسیژن یکسان است.[۸] سندیووگیوس، در طول آزمایش‌های خود که بین سال‌های ۱۵۹۸ و ۱۶۰۴ انجام داد، به درستی تشخیص داد که این ماده معادل محصول جانبی گازی است که با تجزیه حرارتی پتاسیم نیترات آزاد می‌شود. از دیدگاه بوگاج، جداسازی اکسیژن و ارتباط مناسب ماده با آن قسمت از هوا که برای زندگی لازم است، دلیل کافی برای کشف اکسیژن توسط سندیووگیوس فراهم می‌کند. [۸] اما این کشف سندیووگیوس اغلب توسط نسل دانشمندان و شیمیدانان جانشین او انکار می‌شد. [۷]

همچنین معمولاً ادعا می‌شود که اکسیژن اولین بار توسط داروساز سوئدی کارل ویلهلم شیله کشف شد. وی با گرم کردن اکسید جیوه و نیتراتهای مختلف در سال ۱۷۷۱، گاز اکسیژن تولید کرده بود.[۹][۱۰][۲] شیله گاز را «هوای آتش» نامید زیرا در آن زمان تنها عامل شناخته شده برای پشتیبانی از سوختن بود. وی روایتی از این کشف را در یک نسخه خطی با عنوان Treatise on Air and Fire نوشت که در سال ۱۷۷۵ برای ویراستار خود فرستاد گرچه تا سال ۱۷۷۷ منتشر نشد.[۱۱]

Joseph Priestley is usually given priority in the discovery.

در همین حال، در اول اوت سال ۱۷۷۴، آزمایشی که توسط شیمیدان و فیلسوف و مخالف کلیسای انگلستان، جوزف پریستلی انجام شد، نور خورشید را روی اکسید جیوه (HgO) موجود در یک لوله شیشه ای متمرکز کرد، که موجب آزاد شدن گازی از آن شد و آن را با عنوان «هوای غلیظ» یاد کرد.[۱۰] وی خاطرنشان کرد: شمع‌ها در حضور این گاز روشن‌تر می‌سوزند و موش فعال تر بوده و با تنفس آن مدت زمان بیشتری زنده بوده‌است. پریسلتی پس از تنفس گاز خود نوشت: «احساس آن در ریه‌هایم به‌طور قابل ملاحظه ای با هوای معمولی تفاوت چندانی نداشت، اما احساس کردم سینه ام به خصوص بعد از مدتی سبک و راحت است»[۴] پریستلی یافته‌های خود را در سال ۱۷۷۵ در مقاله ای با عنوان «گزارشی از اکتشافات بیشتر در هوا» منتشر کرد که در جلد دوم کتاب وی با عنوان آزمایش‌ها و مشاهدات در انواع مختلف هوا گنجانده شده‌است.[۲][۱۲] از آنجا که او برای اولین بار یافته‌های خود را منتشر کرد، معمولاً از او به عنوان کاشف اکسیژن نام برده می‌شود.

شیمیدان فرانسوی آنتوان لورنت لاووازیه بعداً ادعا کرد که این ماده را به‌طور مستقل کشف کرده‌است. با این حال، پریستلی در اکتبر سال ۱۷۷۴ به دیدار لاووازیه رفت و در مورد آزمایش خود و نحوه انتشار گاز جدید به وی گفت. شیله همچنین در ۳۰ سپتامبر همان سال نامه ای را به لاووازیه ارسال کرده بود که شرح کشف ماده ناشناخته را توصیف می‌کرد، اما لاووازیه هرگز پذیرش آن را تأیید نکرد. (نسخه ای از نامه پس از مرگ شیله در وسایلش پیدا شد)[۱۱]

مشارکت لاووازیه

کاربردها

اکسیژن به‌عنوان اکساینده کاربرد بسیار زیادی داشته، و تنها فلوئور از آن الکترونگاتیوتر است. اکسیژن مایع، به‌عنوان اکسیدکننده در نیروی حرکتی موشکها استفاده می‌شود. از آنجا که اکسیژن برای تنفس ضروری است در پزشکی کاربرد دارد. گاهی اوقات کسانی که کوه‌نوردی می‌کنند یا در هواپیما پرواز می‌کنند، مخازن اکسیژن همراه دارند (به‌عنوان 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.

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 ،H۲O)و ۲۰٪ درصد جو زمین (به صورت اکسیژن مولکولی، O۲، یا O۳، ازن) را به خود اختصاص می‌دهد. ترکیبات اکسیژن به ویژه 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 سیّارات دیگر و ستاره‌های دنباله دار می‌باشد. کلاهک‌های یخ کره مریخ از دی‌اکسید کربن منجمد تولید شده‌اند. ترکیبات اکسیژن در سراسر کهکشان یافت می‌شوند و طیف نور اکسیژن اغلب در ستارهها دیده می‌شود.

ترکیبات

الکترون به خاطر وجود الکترونگاتیوی، اکسیژن تقریباً با تمام عناصر دیگر پیوند شیمیایی تشکیل می‌دهد (که این مطلب منشأ 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 H۲O. سایر اکسیدهای معروف دیگر ترکیبات کربن و اکسیژن هستند مانند دی‌اکسید کربن (CO۲)، الکلها (R-OH)، آلدئیدها (R-CHO) و کربوکسیلیک اسیدها (R-COOH). رادیکالهای اکسیژن مانند کلراتها
(ClO۳-‎)، پرکلراتها (ClO۴-‎)، کروماتها (CrO۴۲-‎)، دی کروماتها (Cr۲O۷۲-‎)، پرمنگناتها (MnO۴-‎)، و نیتراتها (NO۳-‎)، اکسایندههای قوی هستند. خیلی از فلزات مانند آهن با اتم اکسیژن پیوند برقرار می‌کنند اکسید آهن(Fe۲O۳). ازن (O۳)، با عمل تخلیه برق ایستایی (الکترواستاتیکی) در حضور مولکول اکسیژن شکل می‌گیرد. مولکول اکسیژن دوتایی (O۲)۲ 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.

ایزوتوپ‌ها

اکسیژن طبیعی مخلوطی از سه ایزوتوپ پایدار هست: اکسیژن-۱۶ (۹۹٫۷۵۹ درصد)، اکسیژن-۱۷ (۰٫۰۳۷ درصد) و اکسیژن-۱۸ (۰٫۲۰۴ درصد).

اکسیژن ده ایزوتوپ پرتوزا نیز دارد. ایزوتوپ‌های پرتوزایی همه، نیمه عمری کمتر از سه دقیقه دارند. بیشترین نیمه عمر را اکسیژن-۱۵ (۱۲۴ ثانیه) دارد که در بررسی تنفّس پستانداران استفاده می‌شود.

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 مشتقّات خاصی از اکسیژن، مانند ازون (O۳)، پروکسید هیدروژن و رادیکالهای هیدروکسیل و سواکسیدها بسیار سمّی می‌باشند. بدن سازوکارهایی را برای مقابله با این‌گونه‌ها 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 آتش‌سوزی 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[نیازمند منبع]، درحالی‌که هنگام عملیات پرتاب این فشار باید یک سوم فشار جوی معمولی باشد).

منابع

  1. ↑ Jastrow, Joseph (1936). Story of Human Error. Ayer Publishing. p. 171. ISBN 978-0-8369-0568-7.
  2. ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ ۲٫۲ ۲٫۳ ۲٫۴ Cook & Lauer 1968, p.499.
  3. ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ World of Chemistry contributors (2005). "John Mayow". World of Chemistry. Thomson Gale. ISBN 978-0-669-32727-4. Retrieved December 16, 2007. {{cite book}}: |last= has generic name (help)
  4. ↑ ۴٫۰ ۴٫۱ Emsley 2001, p.299
  5. ↑ Best, Nicholas W. (2015). "Lavoisier's 'Reflections on Phlogiston' I: Against Phlogiston Theory". Foundations of Chemistry. 17 (2): 137–151. doi:10.1007/s10698-015-9220-5.
  6. ↑ Morris, Richard (2003). The last sorcerers: The path from alchemy to the periodic table. Washington, D.C.: Joseph Henry Press. ISBN 978-0-309-08905-0.
  7. ↑ ۷٫۰ ۷٫۱ Marples, Frater James A. "Michael Sendivogius, Rosicrucian, and Father Of Studies of Oxygen" (PDF). Societas Rosicruciana in Civitatibus Foederatis, Nebraska College. pp. 3–4. Retrieved 2018-05-25.
  8. ↑ ۸٫۰ ۸٫۱ Bugaj, Roman (1971). "Michał Sędziwój – Traktat o Kamieniu Filozoficznym". Biblioteka Problemów (به لهستانی). 164: 83–84. ISSN 0137-5032.
  9. ↑ "Oxygen". RSC.org. Retrieved 2016-12-12.
  10. ↑ ۱۰٫۰ ۱۰٫۱ Cook & Lauer 1968, p. 500
  11. ↑ ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ Emsley 2001, p. 300
  12. ↑ Priestley, Joseph (1775). "An Account of Further Discoveries in Air". Philosophical Transactions. 65: 384–94. doi:10.1098/rstl.1775.0039.
جدول تناوبی
H   He
Li Be   B C N O F Ne
Na Mg   Al Si P S Cl Ar
K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
فلزهای قلیایی فلزهای قلیایی خاکی لانتانیدها آکتینیدها فلز واسطه فلزات پس‌واسطه شبه‌فلزها نافلزها هالوژن‌ها گازهای نجیب
 جدول تناوبی با جزئیات بیشتر
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=اکسیژن&oldid=29094187»