اکسیژن

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از Oxygen)
پرش به ناوبری پرش به جستجو
نیتروژناکسیژنفلوئور
-

O

S
ظاهر
Colorless gas; pale blue liquid. Oxygen bubbles rise in this rotated photo of liquid oxygen.

Spectral lines of oxygen
ویژگی‌های کلی
نام، نماد، عدد اکسیژن، O،‏ 8
تلفظ به انگلیسی ‎/ˈɒksn/‎ OK-si-jin
نام گروهی برای عناصر مشابه نافلزات، کالکوژن‌s
گروه، دوره، بلوک ۱۶، ۲، p
جرم اتمی استاندارد 15.9994 گرم بر مول
آرایش الکترونی 1s2 2s2 2p4
الکترون به لایه 2, 6
ویژگی‌های فیزیکی
حالت گاز
چگالی (0 °C، 101.325 kPa)
1.429 g/L
چگالی مایع در نقطه جوش 1.141 g·cm−۳
نقطه ذوب 54.36 K،‎ -218.79 °C،‎ -361.82 °F
نقطه جوش 90.20 K،‎ -182.95 °C،‎ -297.31 °F
نقطه بحرانی 154.59 K، 5.043 MPa
گرمای هم‌جوشی (O2) 0.444 کیلوژول بر مول
گرمای تبخیر (O2) 6.82 کیلوژول بر مول
ظرفیت گرمایی (O2)
29.378 کیلوژول بر مول
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k
دما (کلوین)       61 73 90
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن 2, 1, پراکسید, −2
(neutral oxide)
الکترونگاتیوی 3.44 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونش
(more)
نخستین: 1313.9 کیلوژول بر مول
دومین: 3388.3 کیلوژول بر مول
سومین: 5300.5 کیلوژول بر مول
شعاع کووالانسی 66±2 pm
شعاع واندروالانسی 152 pm
متفرقه
مغناطیس paramagnetic
رسانایی گرمایی (300 K) 26.58x10-3  W·m−1·K−1
سرعت صوت (gas, 27 °C) 330 m/s
عدد کاس 7782-44-7
تاریخچه
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های اکسیژن
ایزوتوپ NA نیمه‌عمر DM DE (MeV) DP
16O 99.76% 16O ایزوتوپ پایدار است که 8 نوترون دارد
17O 0.039% 17O ایزوتوپ پایدار است که 9 نوترون دارد
18O 0.201% 18O ایزوتوپ پایدار است که 10 نوترون دارد

اکسیژن (به انگلیسی: Oxygen، /ˈɑ:k.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[ویرایش]

آزمایش‌های اولیه[ویرایش]

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[ویرایش]

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 زغال‌سنگ 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[ویرایش]

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]

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[ویرایش]

لاووازیه اولین آزمایش‌های کمی مناسب در مورد اکسیداسیون را انجام داد و اولین توضیح صحیح در مورد چگونگی عملکرد سوختن را ارائه کرد.[۱۰] او از این آزمایش و آزمایش‌های مشابه دیگر، که در سال ۱۷۷۴ شروع شده بود، استفاده کرد تا نظریه فلوژیستون را بی‌اعتبار کند و نشان دهد ماده کشف شده توسط پریستلی و شیله یک عنصر شیمیایی است.

در یک آزمایش، لاووازیه مشاهده کرد که هنگام گرم کردن قلع و هوا در یک ظرف بسته، افزایش کلی وزن وجود ندارد.[۱۰] وی خاطرنشان کرد: هنگام باز کردن ظرف، ناگهان هوا وارد ظرف شد و این نشان می‌دهد که برخی از هوای به دام افتاده مصرف شده‌است و نشان داد که مقدار وزن افزایش یافته قلع پس از سوختن برابر با مقدار هوایی بوده‌است که پس از باز کردن ظرف وارد آن شده‌است. این آزمایش به همراه دیگر آزمایش‌های او در کتابی با عنوان Sur la combustion en général در سال ۱۷۷۷ منتشر و ثبت شد. با انجام این کار، او ثابت کرد که هوا ترکیبی از دو گاز است. هوای حیاتی 'vital air' که برای سوختن و تنفس ضروری است و azote یا هوای بی جان (Gk. ἄζωτον "lifeless") که پیش تر ازت در انگلیسی نیتروژن نام گرفت اگرچه این نام در فرانسوی و چند زبان اروپایی دیگر نگه داشته شد.

لاووازیه هوا حیاتی را در ۱۷۷۷ به اکسیژن تغییر نام داد که از ریشه یونانی oxys به معنای تیز برای طعم اسیدها و -genēs به معنای تولیدکننده یا شروع گرفته شده بود زیرا او به اشتباه فکر می‌کرد که اکسیژن ماده تشکیل دهنده همه اسیدها است.[۱۳] بعد از او شیمیدانانی چون همفری دیوی در ۱۸۱۲ سرانجام تشخیص دادند که لاووازیه در ارزیابی خود اشتباه کرده‌است زیرا در حقیقت، این هیدروژن است که پایه اسیدها را تشکیل می‌دهد، اما این نام قبلاً رایج شده بود.

واژه اکسیژن علیرغم مخالفت دانشمندان انگلیسی و این واقعیت که دانشمند انگلیسی پریستلی ابتدا آن را کشف کرده و دربارهٔ آن نوشته‌است، وارد زبان انگلیسی شد که تا حدودی ناشی از شعری است که با عنوان گاز «اکسیژن» در کتاب محبوب باغ گیاهشناسی (۱۷۹۱) اثر اراسموس داروین، پدر بزرگ چارلز داروین از آن تحسین می‌کند.[۱۱]

تاریخ بعد[ویرایش]

نظریه جان دالتون بر این اساس بود که تمام اتم‌های یک عنصر یکسانند و اتم موجود در ترکیبات معمولاً ساده‌ترین نسبت‌های اتمی را نسبت به یکدیگر دارند. او به اشتباه تصور می‌کرد که ساده‌ترین حالت ترکیب بین دو عنصر همواره ترکیب یک اتم از هر کدام است؛ بنابراین مولکول آب را به اشتباه HO فرض می‌کرد و به این نتیجه رسید که جرم اتمی اکسیژن ۸ برابر بیشتر از هیدروژن است در حالیکه امروزه با در نظر گرفتن فرمول درست آب می‌دانیم که اتم اکسیژن ۱۶ برابر از هیدروژن سنگین تر است.[۱۴] در سال ۱۸۰۵، ژوزف لویی گیلوساک و الکساندر فون هومبولت نشان دادند که نسبت حجمی هیدروژن نسبت به اکسیژن در آب ۲ به ۱ است و در سال ۱۸۱۱ آمدئو آووگادرو شیمی‌فیزیک‌دان ایتالیایی با فرض مولکلول‌های دو اتمی ابتدایی، تفسیر صحیحی از ترکیب مایعات ارائه داد که امروز به عنوان قانون آووگادرو شناخته می‌شود.[۱۵][a]

در اواخر قرن نوزدهم دانشمندان دریافتند که می‌توان هوا را به مایع تبدیل کرد و اجزای آن را با فشرده سازی و خنک کردن آن جدا کرد. با استفاده از روش آبشاری، رائول پیکتت شیمیدان و فیزیکدان سوئیسی دی‌اکسید گوگرد را به مایع دی‌اکسید کربن تبخیر کرد، که به نوبه خود برای خنک کردن اکسیژن، گازی به اندازه آن برای خنک کردن آن تبخیر شد. وی در ۲۲ دسامبر سال ۱۸۷۷ تلگرافی را به فرهنگستان علوم فرانسه ارسال کرد و خبر از کشف اکسیژن مایع داد[۱۶] و تنها دو روز بعد، فیزیکدان فرانسوی لوئیس پل کایتت روش خود را برای مایع کردن اکسیژن مولکولی اعلام کرد. در هر دو مورد، فقط چند قطره از اکسیژن مایع تولید می‌شد، بنابراین امکان یک تجزیه و تحلیل قطعی را نمی‌داد. اکسیژن برای اولین بار در ۲۹ مارس ۱۸۸۳ توسط دانشمندان لهستانی، زیگمونت وروبلوسکی و کارول اولژوسکی از دانشگاه یاگیلونیا در حالت پایدار مایع شد.[۱۷]

در سال ۱۸۹۱، شیمیدان اسکاتلندی، جیمز دیوئر، قادر به تولید اکسیژن مایع کافی برای مطالعه آن بود.[۱۸] اولین فرایند تجاری مناسب برای تولید اکسیژن مایع به‌طور مستقل در سال ۱۸۹۵ توسط مهندس آلمانی کارل فن لینده و مهندس بریتانیایی ویلیام هامسون توسعه یافت. آنها دمای هوا را تا زمانی مایع شدن آن کاهش می‌دادند و سپس گازهای جزء را تقطیر و آنها را جداگانه استخراج می‌کردند[۱۹] بعدتر، در سال ۱۹۰۱، جوشکاری اکسیاستیلن برای اولین بار با سوختن مخلوطی از استیلن و O2 فشرده شده استفاده شد که برای برش فلزات متداول گشت. در سال ۱۸۹۸، ویلیام تامسون محاسبه کرد که اکسیژن باقیمانده در این سیاره تنها حدود ۴۰۰ یا ۵۰۰ سال عمر دارد که به میزان استفاده از سوخت‌های فسیلی برای سوختن بستگی دارد.

در سال ۱۹۲۳، دانشمند آمریکایی رابرت گدارد اولین شخصی بود که موتور موشکی را ساخت که از بنزین برای سوخت و اکسیژن مایع به عنوان عامل اکسنده استفاده می‌کرد و اولین موشک سوخت مایع را در تاریخ ۱۶ مارس ۱۹۲۶ در اوبرن پرتاب کرد که ۵۶ متر را با سرعت ۹۷ کیلومتر در ساعت طی نمود.[۲۰][۲۱]

در آزمایشگاه‌های دانشگاهی، اکسیژن را می‌توان با گرم کردن مخلوطی از پتاسیم کلرات و مقدار کمی از دی‌اکسید منگنز تهیه کرد.[۲۲] سطح اکسیژن موجود در جو در حال کاهش است که دلیل استفاده از سوخت‌های فسیلی است.[۲۳]

ویژگی[ویرایش]

خواص و ساختار مولکولی[ویرایش]

دگرشکل‌ها[ویرایش]

en

خصوصیات فیزیکی[ویرایش]

ایزوتوپ‌ها و منشأ ستاره ای[ویرایش]

رخداد[ویرایش]

آنالیز و بررسی[ویرایش]

نقش بیولوژیکی O2[ویرایش]

en

فتوسنتز و تنفس[ویرایش]

موجودات زنده[ویرایش]

تشکیل در جو[ویرایش]

تولید صنعتی[ویرایش]

ذخیره‌سازی[ویرایش]

کاربردها[ویرایش]

۵۵٪ از تولید اکسیژن جهان در تولید فولاد مصرف می‌شود. ۲۵٪ دیگر به صنایع شیمیایی اختصاص یافته‌است. از ۲۰٪ باقیمانده، بیشتر برای کاربردهای دارویی، برش شعله، به عنوان اکسیدان موجود در سوخت موشک و تصفیه آب استفاده می‌شود.

پزشکی[ویرایش]

جذب O2 از هوا هدف اساسی تنفس است، بنابراین از مکمل‌های اکسیژن در پزشکی استفاده می‌شود. این روش درمانی نه تنها سطح اکسیژن خون را افزایش می‌دهد، بلکه اثر جانبی مقاومت در برابر جریان خون در بسیاری از انواع ریه‌های بیمار را کاهش می‌دهد و باعث می‌شود که پمپاژ قلب راحت تر شود. از ااکسیژن‌درمانی برای درمان آمفیزم، سینه‌پهلو، برخی از اختلالات قلبی (نارسایی قلب)، برخی از اختلالات ناشی از افزایش فشار سرخرگ ریوی و هر بیماری که بر توانایی بدن در مصرف و استفاده از اکسیژن تأثیر بگذارد استفاده می‌شود.[۲۴]

به دلیل انعطاف‌پذیری روش‌های درمانی وسایل قابل حمل در بیمارستان‌ها و همچنین خانه بیماران مورد استفاده قرار می‌گیرند. از چادرهای اکسیژنen نیز به عنوان مکمل‌های اکسیژن مورد استفاده قرار می‌گرفتند اما امروزه ماسک‌های اکسیژن و کانولای بینیen جایگزین آنها شده‌اند.[۲۵]

پزشکی پرفشار یک درمان پزشکی است که از اتاق‌های اکسیژن مخصوصen برای افزایش فشار نسبی O2 در اطراف بیمار و در صورت نیاز کادر پزشکی استفاده می‌شود. این درمان شامل اکسیژن درمانی با فشار بیش از حد (HBOT)، استفاده از اکسیژن در فشار بالاتر از فشار اتمسفر، و تسریع درمانی برای بیماری کاهش فشار با هدف کاهش اثرات مضر حباب‌های گاز با کاهش اندازه آن‌ها و فراهم کردن شرایط بهبودی بیمار است.[۲۶] مسمومیت با مونوکسید کربن، گانگرن گازی و بیماری ناشی از کاهش ناگهانی فشار با این روش درمانی انجام می‌شود.[۲۷] افزایش غلظت O2 در ریه‌ها به جابجایی کربن مونوکسید از گروه هموگلوبین کمک می‌کند.[۲۸][۲۹] گاز اکسیژن برای باکتری‌های بی هوازی گازی سمی است، بنابراین افزایش فشار جزئی آن باعث از بین رفتن آنها می‌شود.[۳۰][۳۱] بیماری رفع فشار یا فشارکاهی (DCS) در غواصی رخ می‌دهد که موجب ورود حباب‌های گاز بی اثر، اکثر نیتروژن و هلیوم در خون می‌شود که افزایش فشار O2 در اسرع وقت به حل مجدد حباب‌ها در خون کمک می‌کند تا این گازهای اضافی از طریق ریه‌ها خارج گردند.[۲۴][۳۲][۳۳] تجویز اکسیژن نورموباریک با بالاترین غلظت موجود اغلب به عنوان اولین کمک برای هرگونه صدمه غواصی که ممکن است باعث ایجاد حباب گاز بی اثر در بافتها شود، استفاده می‌شود.[۳۴][۳۵][۳۶]

حامی زندگی و استفاده تفریحی[ویرایش]

صنعتی[ویرایش]

ترکیبات[ویرایش]

en

حالت اکسیداسیون اکسیژن تقریباً در کلیه ترکیبات شناخته شده اکسیژن ۲− است. حالت اکسیداسیون ۱− در چند ترکیب مانند پراکسیدها یافت می‌شود.[۳۷] ترکیبات حاوی اکسیژن در سایر حالات اکسیداسیون بسیار نادر است: ۱/۲- (سوپر اکسیدها)، ۱/۳ (ازونیدها)، ۰ (عنصری، هیپوفلورو اسید)، ۱/۲+ (دیاکسیژنیل)، ۱ (دی فلوراید پراکسید)، و ۲+ (دی‌اکسید اکسید).[۳۸]

اکسیدها و سایر ترکیبات معدنی[ویرایش]

آب (H
2
O
) اکسید هیدروژن و آشناترین ترکیب اکسیژن است. اتم‌های هیدروژن به صورت پیوند کووالانسی در یک مولکول آب به اکسیژن پیوند می‌یابند اما جاذبه دیگری نیز دارند (حدود ۲۳٫۳ kJ / mol در هر اتم هیدروژن) به یک اتم اکسیژن مجاور در یک مولکول جداگانه.[۳۹] این پیوندهای هیدروژن بین مولکول‌های آب آنها را تقریباً ۱۵٪ نزدیکتر از آنچه انتظار می‌رود در یک مایع ساده که فقط دارای نیروی واندروالسی باشد، قرار داده‌است.[۴۰][b]

با توجه به الکترونگاتیوی بالا، اکسیژن تقریباً با تمام عناصر دیگر در دماهای بالا پیوندهای شیمیایی تشکیل می‌دهد تا اکسید آن را تولید کند. با این حال، برخی از عناصر به‌طور مستقیم تحت شرایط عادی فشار و دما مانند آهن، آهن اکسید تشکیل می‌دهند. سطح فلزاتی مانند آلومینیوم و تیتانیوم در حضور هوا اکسید می‌شود و با یک لایه نازک اکسید پوشیده شده که فلز را غیرفعال می‌کند و موجب کند شدن خوردگی می‌گردد. بسیاری برخی از اکسیدهای فلزی در طبیعت به عنوان ترکیبات غیر استوکیومتری یافت می‌شوند و مقدار فلز کمتری از حالت استوکیومتری نشان می‌دهند برای نمونه، ماده معدنی وستیت با فرمول مولکولی FeO به صورت نوشته می‌شود جایی که x معمولاً در حدود ۰٫۰۵ است.[۴۱]

اکسیژن به عنوان یک ترکیب در مقادیر کمی به شکل دکربن دی‌اکسید (CO
2
) در جو موجود است. سنگ پوسته زمین از قسمتهای بزرگی از اکسیدهای سیلیسیم به صورت سیلیسیم دی‌اکسید SiO
2
که در گرانیت و کوارتز یافت می‌شود، آلومینیوم (آلومینیوم اکسید Al
2
O
3
، در بوکسیت و کرندوم)، آهن (آهن(III) اکسید Fe
2
O
3
، در هماتیت و زنگ زدگی) و کلسیم (کلسیم کربنات CaCO
3
، در سنگ آهک). بقیه پوسته زمین نیز از ترکیبات اکسیژن، به ویژه سیلیکات‌های پیچیده مختلف (در کانی‌های سیلیکات) ساخته شده‌است. در گوشته زمین، که جرم بسیار بیشتری از پوسته دارد، تا حد زیادی از سیلیکات‌های منیزیم و آهن تشکیل شده‌است.

سیلیکات محلول در آب به شکل Na
4
SiO
4
, Na
2
SiO
3
, و Na
2
Si
2
O
5
به عنوان مواد شوینده و چسب استفاده می‌شود.[۴۲]

اکسیژن همچنین به عنوان یک لیگاند برای فلزات انتقالی عمل می‌کند و کمپلکسل‌های (transition metal dioxygen complexes) که دارای فلز–O
2
تشکیل می‌دهد.

این دسته از ترکیبات شامل هیم پروتئین‌های هموگلوبین و میوگلوبین است.[۴۳]

یک واکنش غیر معمول با PtF
6
رخ می‌دهد که اکسیژن را برای دادن O 2 + PTF 6 اکسید می‌کند. (dioxygenyl hexafluoroplatinate).[۴۴]

ترکیبات آلی[ویرایش]

ایمنی و احتیاط[ویرایش]

سمیت[ویرایش]

احتراق و سایر خطرات[ویرایش]

پیدایش[ویرایش]

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[ویرایش]

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 (CO۲الکلها (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[ویرایش]

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[ویرایش]

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 (O۳پروکسید 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).

یادداشت[ویرایش]

  1. These results were mostly ignored until 1860. Part of this rejection was due to the belief that atoms of one element would have no chemical affinity towards atoms of the same element, and part was due to apparent exceptions to Avogadro's law that were not explained until later in terms of dissociating molecules.
  2. Also, since oxygen has a higher electronegativity than hydrogen, the charge difference makes it a polar molecule. The interactions between the different dipoles of each molecule cause a net attraction force.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  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.
  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 ۱۰٫۲ ۱۰٫۳ Cook & Lauer 1968, p. 500
  11. ۱۱٫۰ ۱۱٫۱ ۱۱٫۲ 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.
  13. Parks, G. D.; Mellor, J. W. (1939). Mellor's Modern Inorganic Chemistry (6th ed.). London: Longmans, Green and Co.
  14. DeTurck, Dennis; Gladney, Larry; Pietrovito, Anthony (1997). "Do We Take Atoms for Granted?". The Interactive Textbook of PFP96. University of Pennsylvania. Archived from the original on January 17, 2008. Retrieved January 28, 2008.
  15. Roscoe, Henry Enfield; Schorlemmer, Carl (1883). A Treatise on Chemistry. D. Appleton and Co. p. 38.
  16. Daintith, John (1994). Biographical Encyclopedia of Scientists. CRC Press. p. 707. ISBN 978-0-7503-0287-6.
  17. Papanelopoulou, Faidra (2013). "Louis Paul Cailletet: The liquefaction of oxygen and the emergence of low-temperature research". Notes and Records of the Royal Society of London. 67 (4): 355–73. doi:10.1098/rsnr.2013.0047. PMC 3826198.
  18. Emsley 2001, p.303
  19. How Products are Made contributors (2002). "Oxygen". How Products are Made. The Gale Group, Inc. Retrieved December 16, 2007.
  20. How Products are Made contributors (2002). "Oxygen". How Products are Made. The Gale Group, Inc. Retrieved December 16, 2007.
  21. "Goddard-1926". NASA. Archived from the original on November 8, 2007. Retrieved November 18, 2007.
  22. Flecker, Oriel Joyce (1924). A school chemistry. MIT Libraries. Oxford, Clarendon press. pp. 30.
  23. Scripps Institute. "Atmospheric Oxygen Research".
  24. ۲۴٫۰ ۲۴٫۱ Cook & Lauer 1968, p.510
  25. Sim MA; Dean P; Kinsella J; Black R; et al. (2008). "Performance of oxygen delivery devices when the breathing pattern of respiratory failure is simulated". Anaesthesia. 63 (9): 938–40. doi:10.1111/j.1365-2044.2008.05536.x. PMID 18540928.
  26. Stephenson RN; Mackenzie I; Watt SJ; Ross JA (1996). "Measurement of oxygen concentration in delivery systems used for hyperbaric oxygen therapy". Undersea Hyperb Med. 23 (3): 185–8. PMID 8931286. Retrieved September 22, 2008.
  27. Undersea and Hyperbaric Medical Society. "Indications for hyperbaric oxygen therapy". Archived from the original on September 12, 2008. Retrieved September 22, 2008.
  28. Undersea and Hyperbaric Medical Society. "Carbon Monoxide". Archived from the original on July 25, 2008. Retrieved September 22, 2008.
  29. Piantadosi CA (2004). "Carbon monoxide poisoning". Undersea Hyperb Med. 31 (1): 167–77. PMID 15233173. Retrieved September 22, 2008.
  30. Hart GB; Strauss MB (1990). "Gas Gangrene – Clostridial Myonecrosis: A Review". J. Hyperbaric Med. 5 (2): 125–144. Retrieved September 22, 2008.
  31. Zamboni WA; Riseman JA; Kucan JO (1990). "Management of Fournier's Gangrene and the role of Hyperbaric Oxygen". J. Hyperbaric Med. 5 (3): 177–186. Retrieved September 22, 2008.
  32. Undersea and Hyperbaric Medical Society. "Decompression Sickness or Illness and Arterial Gas Embolism". Archived from the original on July 5, 2008. Retrieved September 22, 2008.
  33. Acott, C. (1999). "A brief history of diving and decompression illness". South Pacific Underwater Medicine Society Journal. 29 (2). Retrieved September 22, 2008.
  34. Longphre, JM; Denoble, PJ; Moon, RE; Vann, RD; Freiberger, JJ (2007). "First aid normobaric oxygen for the treatment of recreational diving injuries" (PDF). Undersea & Hyperbaric Medicine. 34 (1): 43–49. PMID 17393938 – via Rubicon Research Repository.
  35. "Emergency Oxygen for Scuba Diving Injuries". Divers Alert Network. Retrieved October 1, 2018.
  36. "Oxygen First Aid for Scuba Diving Injuries". Divers Alert Network Europe. Retrieved October 1, 2018.
  37. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419., p. 28
  38. IUPAC: Red Book. p.  73 and 320.
  39. Maksyutenko, P.; Rizzo, T. R.; Boyarkin, O. V. (2006). "A direct measurement of the dissociation energy of water". J. Chem. Phys. 125 (18): 181101. Bibcode:2006JChPh.125r1101M. doi:10.1063/1.2387163. PMID 17115729.
  40. Chaplin, Martin (January 4, 2008). "Water Hydrogen Bonding". Retrieved January 6, 2008.
  41. Smart, Lesley E.; Moore, Elaine A. (2005). Solid State Chemistry: An Introduction (3rd ed.). CRC Press. p. 214. ISBN 978-0-7487-7516-3.
  42. Cook & Lauer 1968, p.507
  43. Crabtree, R. (2001). The Organometallic Chemistry of the Transition Metals (3rd ed.). John Wiley & Sons. p. 152. ISBN 978-0-471-18423-2.
  44. Cook & Lauer 1968, p.505

پیوند به بیرون[ویرایش]