التعريف بعنصر الأكسجين
يُعرف الأكسجين (بالإنجليزية: Oxygen) بأنه عنصر كيميائي لا فلزي يقع في الدورة الثانية والمجموعة السادسة في الجدول الدوري للعناصر؛ والتي تعرف باسم مجموعة الأكسجين، وذلك لأنه أول عنصر في هذه المجموعة، أما الرمز الكيميائي لعنصر الأكسجين فهو (O)، وعدده الذري هو 8، وتجدر الإشارة إلى أن الأكسجين يعتبر العنصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية، بنسبة 46% من الكتلة.[١][٢]
الأكسجين غاز مهم جدًا بالنسبة للكائنات الحية بكافة أنواعها، حيث يستنشقه البشر والحيوانات والنباتات، ويحولونه إلى غاز ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التنفس، وتجدر الإشارة إلى أن النباتات، بدورها، تستخدم ثاني أكسيد الكربون لصنع غذائها أثناء عملية البناء الضوئي، وتعيد الأكسجين إلى الغلاف الجوي.[١]
يوجد غاز الأكسجين بشكل طبيعي في شكل جزيئات ثنائية الذرة، (O2)، ولكنه موجود أيضًا في شكل جزيئات ثلاثية الذرات (O3) تُعرف باسم غاز الأوزون.
اكتشاف عنصر الأكسجين
تم اكتشاف الأكسجين بواسطة الكيميائي السويدي كارل فيلهلم شيل، وذلك في حوالي عام 1772م، حيث حصل عليه عن طريق تسخين نترات البوتاسيوم وأكسيد الزئبق والعديد من المواد الأخرى، بالإضافة إلى أن الكيميائي الإنجليزي جوزيف بريستلي اكتشف الأكسجين بشكلٍ مستقل في عام 1774م عن طريق التحلل الحراري لأكسيد الزئبق، ونشر نتائجه في نفس العام.[١]
الخصائص الفيزيائية لعنصر الأكسجين
فيما يأتي ذكر لأهم الخصائص الفيزيائية التي يتمتع بها عنصر الأكسجين:[١][٢][٣]
- التصنيف: ينتمي إلى مجموعة اللافلزات في الجدول الدوري.
- الحالة الفيزيائية: غاز في الظروف الطبيعية، ولكنه يصبح على شكل سائل ذو لون أزرق شاحب في درجة حرارة أقل من -183 درجة مئوية، ويصبح صلبًا عند حوالي 218 درجة مئوية.
- اللون: عديم اللون.
- الرائحة: عديم الرائحة.
- المذاق: عديم المذاق.
- الوزن الذري: 15.9994
- درجة الانصهار: −218.4 درجة مئوية.
- درجة الغليان: −183.0 درجة مئوية.
- الكثافة: 1.429 جرام لكل لتر.
- حالات الأكسدة: −1، −2، +2.
- التوزيع الإلكتروني: 1s22s22p4.
- ذائبية الأكسجين: قابل للذوبان بشكل معتدل في الماء.
الخصائص الكيميائية لعنصر الأكسجين
فيما يأتي ذكر لأهم الخصائص الكيميائية التي يتمتع بها عنصر الأكسجين:[١]
- تفاعلية الأكسجين: الأكسجين عنصر نشط كيميائيًا، وهو يشكل مركبات متنوعة من خلال تفاعله عمليًا مع أي عنصر كيميائي آخر، مع التنويه إلى أن أهم مركب يشكله الأكسجين في الطبيعة هو الماء (H2O).
- نظائر الأكسجين: الأكسجين في الطبيعة عبارة عن مزيج من ثلاثة نظائر مستقرة، وهي الأكسجين -16، والأكسجين -17، والأكسجين -18، بالإضافة إلى وجود العديد من النظائر المشعة المحضرة صناعيًا للأكسجين.
- طاقة التأين الأولى للأكسجين: 1314 كيلو جول لكل مول.
- كهروسلبية الأكسجين: يمتلك قيمة كهروسلبية مرتفعة.
- تقارب الإلكترون للأكسجين: يمتلك قيمة تقارب إلكترون مرتفعة.
استخدامات عنصر الأكسجين
فيما يأتي ذكر لأهم استخدامات عنصر الأكسجين:[٢][٣]
- يستخدم غاز الأكسجين في المجال التجاري في صهر وتكرير وتصنيع الفولاذ (الصلب) والمعادن الأخرى، ويعد هذا هو أكبر استخدام تجاري له.
- تستخدم كميات كبيرة من غاز الأكسجين في تصنيع مجموعة واسعة من المواد الكيميائية بما في ذلك حمض النيتريك وبيروكسيد الهيدروجين.
- يستخدم غاز الأكسجين في صنع الإيبوكسيثين (أكسيد الإيثيلين)، والذي يستخدم كمضاد للتجمد ولصنع البوليستر، والكلورو إيثين، وغيرهما.
- يستخدم غاز الأكسجين في اللحام بالأكسجين والأسيتيلين وقطع المعادن.
- يستخدم غاز الأكسجين بشكلٍ متزايد في معالجة مياه الصرف الصحي والنفايات السائلة من الصناعة.
- يستخدم غاز الأكسجين في المجال الطبي في أجهزة التنفس الاصطناعي.
- يستخدم غاز الأكسجين في التعدين وإنتاج وتصنيع منتجات الحجر والزجاج.
