عنصر اکسیژن را می توان فراوان ترین عنصر در پوسته ی کره ی زمین معرفی کرد. این عنصر که به صورت مولکول های دو اتمی در پایدارترین حالت خود در دما و فشار استاندارد حالت گازی به خود می گیرد، همان گاز اکسیژن یا حیاتی ترین عنصر برای بشر به شمار می رود. پس از کشف اکسیژن، مقدار اکسیژنی که در زمین وجود دارد به طور کلی حدود 46% تخمین زده شد و مقدار آن در هوای اطراف ما 20% است. میزان درصد اکسیژن در اقیانوس ها به دلیل شراکت اکسیژن در تشکیل مولکول های H2O حدود 87% تخمین زده شده است. در ادامه ی متن به نحوه ی کشف این عنصر می پردازیم.
تاریخچه کشف اکسیژن
در سال 1771 میلادی داروسازی سوئدی کارل ویلهلم شیل (karl wilhelm Scheel) موفق به کشف اکسیژن شد. البته به دلیل کمبود امکانات ارتباطی این کشف به همگان مخابره نشد و اطلاعات گسترده تر در مورد کشف اکسیژن از فردی به نام ژوزف پریستلی که مستقلاً موفق شده بود اکسیژن را کشف کند، به طور گسترده تری مخابره شد.
پس از کشف اکسیژن پدر علم شیمی آنتوان لاوازیه در سال 1774 نام اکسیژن را بر آن نهاد و مانند نام دیگر عناصر از واژه ای یونانی بر گرفته شده است. لاوازیه توانست نقش مهم اکسیژن در احتراق و واکنش سوختن را بشناسد. او بسیار هوشمند تر از دیگر دانشمندان عصر خود عمل نمود.
مشخصات مولکولی اکسیژن
عنصر اکسیژن در شرایط دما و فشار استاندارد به صورت مولکول های دو اتمی و در حالت گازی شکل وجود دارد. فرمول شیمیایی آن O2 است و یکی از مهمترین عناصر هوا به شمار می رود. در واقع بدون وجود عنصر اکسیژن حیات امکان پذیر نیست زیرا عنصر اصلی و حیاتی در هوا و همچنین در تشکیل مولکول های آب، اکسیژن است. کشف اکسیژن مشخص کرد که این عنصر در واکنش های سوخت و ساز بدن نیز نقش حیاتی دارد. اکسیژن هوا محصول واکنش نورسنتز گیاهان است که کربن دی اکسید را مصرف نموده و پس از واکنش، اکسیژن تولید می کنند. اکسیژن در حالت گازی بی رنگ و در حالت مایع و جامد آبی کمرنگ است.
گاز اکسیژن در چه مواردی کاربرد دارد؟
فراوانی کاربرد گاز اکسیژن به عنوان اکسید کننده مطرح است. ویژگی الکترون کشانی یا الکترونگاتیوی در اکسیژن بسیار بالاست و این مسأله آن را مستعد واکنش می کند. تنها فلوئور الکترون کشانی بالاتری نسبت به اکسیژن دارد. به دلیل ویژگی های اکسید کنندگی از اکسیژن به عنوان سوخت در موشک ها استفاده می شود. کشف اکسیژن در هوا و استحصال آن از هوا تأمین کننده ی نیازهای کاربردی است. اکسیژن استحصال شده از هوا به صورت مخلوط با گاز کم چگالی مانند هلیوم به عنوان مخلوط تنفسی برای بیماران تنفسی و همچنین غواصان مورد استفاده قرار می گیرد. از اکسیژن در جوشکاری و تولید فولاد و تولید متانول نیز استفاده می شود.
گاز اکسیژن چگونه شناسایی می شود؟
راه شناسایی گاز اکسیژن در آزمایشگاه بسیار ساده است. برای مثال اگر کبریت روشن را در گاز اکسیژن قرار دهید شعله ور تر خواهد شد و اگر گاز شما اکسیژن نباشد ممکن است خاموش شود و یا اینکه مثلاً اگر گاز هیدروژن در محیط باشد سبب ایجاد جرقه در کبریت نیم افروخته خواهد شد. از طرفی طیف جرمی هر عنصری نیز منحصر به خود آن است و می توان با دستگاه طیف سنج جرمی نیز عناصر مختلف را شناسایی کرد. گرچه کشف اکسیژن به عنوان ماده ای جدید ابتدائاً به عنوان گازی آتشگیر در هوا بود، در ادامه مشخصات عنصری بیشتر و دقیق تری از آن به دست آمد.
نحوه تولید گاز اکسیژن چگونه است؟
پیش تر به صورت گذرا اشاره کردیم که گاز اکسیژن چگونه تولید میشود؟ گاز اکسیژن در اثر بسیاری از واکنش های شیمیایی قابل تولید است ولی روشی که تولید گاز اکسیژن را مقرون به صرف میکند، استخراج آن از هوای جو است.
کشف اکسیژن در هوا و درصد تقریباً زیاد اکسیژن در هوا سبب شده است که طی فرآیند تقطیر جزء به جزء هوای مایع، اکسیژن و همچنین گاز های دیگری مانند نیتروژن و آرگون از هوا استخراج شوند و در این بین هزینه ها مقرون به صرفه تر باشد. پس به طور کلی می توان گفت عمده ترین منبع استحصال اکسیژن هوای اطراف ماست و منبعی تجدید پذیر نیز محسوب می شود.
اطلاعات ایمنی گاز اکسیژن
یکی از کاربرد های کپسول اکسیژن جوشکاری است. گاز اکسیژن در جوشکاری فلزات مورد استفاده قرار می گیرد و در این شرایط باید نکات ایمنی به طور کامل رعایت گردند. اکسیژن جزء اصلی واکنش سوختن محسوب می شود و مراقبت و نگهداری دقیق از کپسول های اکسیژن برای جلوگیری از آتش سوزی و انفجار الزامی است. کپسول های اکسیژن نباید در محیط گرم و یا در زیر نور مستقیم آفتاب نگهداری شوند زیرا گرم شدن کپسول ها ممکن است منجر به انفجار شود. از طرفی کپسول های اکسیژن نباید در کنار کپسول گاز های آتشگیر دیگر نگهداری شوند و این موضوع می تواند خطرآفرین باشد. هر گونه آسیب دیدگی در کپسول ها نیز خطرناک است و باید سریعاً مورد بررسی قرار بگیرد.
