Οξυγόνο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Οξυγόνο
ΆζωτοΟξυγόνοΦθόριο


Ο

Θείο
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif
Transparent.gif

Liquid Oxygen2.gif
Φυσαλίδες αέριου οξυγόνου σχηματίζονται μέσα σε υγρο οξυγόνο

Oxygen spectre.jpg
Φασματικές γραμμές οξυγόνου

Ιστορία
Ταυτότητα του στοιχείου
Όνομα, σύμβολο Οξυγόνο (Ο)
Ατομικός αριθμός (Ζ) 8
Κατηγορία αμέταλλα
ομάδα, περίοδος,
τομέας
16 (VIA) ,2, p
Σχετική ατομική
μάζα (Ar)
15,9994(3)
Ηλεκτρονική
διαμόρφωση
1s2 2s2 2p4
Αριθμός EINECS 231-956-9
Αριθμός CAS 7782-44-7
Ατομικές ιδιότητες
Ατομική ακτίνα 60 pm
Ομοιοπολική ακτίνα 66±2 pm
Ακτίνα van der Waals 152 pm
Ηλεκτραρνητικότητα 3,44
Κυριότεροι αριθμοί
οξείδωσης
-2
Ενέργειες ιονισμού 1η:1.313,9 ΚJ/mol
2η:3.388,3 KJ/mol
3η:5.300,5 KJ/mol
Φυσικά χαρακτηριστικά
Κρυσταλλικό σύστημα κυβικό
Σημείο τήξης -218,79 °C (-361.82 °F) (54,36 K)
Σημείο βρασμού -182,95 °C (-297,31 °F) (90,20 K)
Κρίσιμο σημείο -118,6 °C, 5,043 MPa
Πυκνότητα 0,0014290 g/cm3 (0 °C)
Ενθαλπία τήξης 0,444 KJ/mol (O2)
Ενθαλπία εξάτμισης 6,82 KJ/mol (O2)
Ειδική θερμοχωρητικότητα 29,378 J/mol·K (O2)
Μαγνητική συμπεριφορά παραμαγνητικό
Ειδική θερμική
αγωγιμότητα
26,58×10-3 W/m·K
Ταχύτητα του ήχου 316 m/s (αέριο)[1]
Επικινδυνότητα
Οξειδωτικό
Φράσεις κινδύνου 8
Φράσεις ασφαλείας 17
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
0
ox
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το οξυγόνο (αγγλικά: oxygen) είναι το χημικό στοιχείο με χημικό σύμβολο O και ατομικό αριθμό 8. Είναι ένα μέλος των χαλκηγόνων Είναι, ακόμη, ένα πολύ δραστικό αμέταλλο χημικό στοιχείο και ένα οξειδωτικό μέσο που γρήγορα σχηματίζει χημικές ενώσεις, συγκεκριμένα οξείδια με τα περισσότερα άλλα χημικά στοιχεία[2]. Κατά μάζα, το οξυγόνο είναι το 3ο σε αφθονία χημικό στοιχείο στο σύμπαν, δηλαδή αμέσως μετά το υδρογόνο και το ήλιο[3]. Δύο (2) άτομα οξυγόνου ενώνονται για να σχηματίσουν διοξυγόνο, μια διατομική αλλομορφή του στοιχειακού οξυγόνου, που όταν είναι καθαρό και υπό κανονικές συνθήκες, είναι ένα αέριο άρωμο, αοσμο και άγευστο, με χημικό τύπο O2

Πολλές μεγάλες κατηγορίες οργανικών μορίων σε ζωντανούς οργανισμούς, όπως πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα, υδατάνθρακες και λίπη, περιέχουν οξυγόνο, όπως επίσης συμβαίνει και με μεγάλης σημασίας ανόργανες ενώσεις που αποτελούν συστατικά ζωικών εξωσκελετών, δοντιών και οστών. Το μεγαλύτερο ποσοστό της μάζας των ζωντανών οργανισμών αποτελείται από οξυγόνο, ως κύριο μέρος της μάζας του νερού, που περιέχουν ως κυριότερο συστατικό τους οι μορφές ζωής. Για παράδειγμα, το ανθρώπινο σώμα αποτελείται κατά τα 2/3 της μάζας του από οξυγόνο. Το στοιχειακό οξυγόνο στη Γη παράγεται από κυανοβακτήρια, φύκη και φυτά, και χρησιμοποιείται από όλη τη σύνθετη ζωή του πλανήτη για την κυτταρική αναπνοή. Το οξυγόνο είναι τοξικό για τους υποχρεωτικά αναερόβιους οργανισμούς, που κυριαρχούσαν στη Γη κατά τα αρχικά στάδια της γέννησης και ανάπτυξης του φαινομένου της ζωής στον πλανήτη μας, πριν το στοιχειακό διοξυγόνο αρχίσει να συσσωρεύεται στην ατμόσφαιρα, δηλαδή περίπου πριν από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από σήμερα (δείτε το λήμμα μεγάλη οξυγονογέννεση). Η ζωή είχε αρχίσει να εμφανίζεται στη Γη πριν από επιπλέον περίπου 1 δισεκατομμύρια χρόνια[4]. Το διατομικό αέριο οξυγόνο αποτελεί το 20,8% κατ' όγκο του ατμοσφαιρικού αέρα της Γης[5]. Το οξυγόνο είναι το πιο άφθονο χημικό στοιχείο κατά μάζα, κυρίως ως διοξείδιο του πυριτίου, του φλοιού της Γης, αποτελώντας συνολικά σχεδόν το ήμισυ της μάζας του[6].

Το οξυγόνο ανακαλύφθηκε ανεξάρτητα από τον Σέλε γύρω στα 1772 και τον Πρίστλεϊ το 1774, αλλά ο δεύτερος δημοσίευσε πρώτος την εργασία του. Το όνομά του δόθηκε από τον Λαβουαζιέ και προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις «οξύ» + «γεννώ» διότι κατά την εποχή της ονοματοδοσίας του, επικρατούσε η εσφαλμένη ιδέα ότι τα οξέα περιέχουν οπωσδήποτε οξυγόνο.

Υπάρχουν διάφορες αλλοτροπικές μορφές οξυγόνου από τις οποίες δύο είναι οι πιο γνωστές : το άχρωμο (γαλάζιο σε πολύ παχιά στρώματα) και άοσμο, οξυγόνο (O2) που αποτελεί και την πιο άφθονη μορφή και το άχρωμο τριοξυγόνο ή όζον3) με χαρακτηριστική οσμή.

Οι εργαστηριακές παρασκευές του οξυγόνου περιλαμβάνουν θερμικές διασπάσεις οξειδίων ή οξυγονούχων αλάτων ή επίδραση θειικού οξέος σε ορισμένα οξειδωτικά μέσα που περιέχουν οξυγόνο. Βιομηχανικά λαμβάνεται από τις πιο φθηνές πρώτες ύλες που περιέχουν οξυγόνο δηλαδή από τον αέρα με υγροποίηση σε ποσοστό 99% και το υπόλοιπο από το νερό με ηλεκτρόλυση.

Η άλλη αλλοτροπική μορφή, το όζον, είναι επίσης σημαντικό γιατί το αποκαλούμενο «στρώμα του όζοντος» στη στρατόσφαιρα φιλτράρει τη βλαβερή για τη βιόσφαιρα υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου, αλλά η παρουσία του στην τροπόσφαιρα είναι ανεπιθύμητη γιατί αποτελεί παραπροϊόν της αιθαλομίχλης και επομένως χαρακτηρίζεται ως ρύπος.

Η εμπορική κατανάλωση οξυγόνου στις Η.Π.Α. υπερβαίνει τους 20 εκατομμύρια τόνους ετησίως. Ο εμπλουτισμός με οξυγόνο των υψικαμίνων στις χαλυβουργίες αντιπροσωπεύει τη μεγαλύτερη βιομηχανική χρήση του φυσικού αερίου. Μεγάλες ποσότητες χρησιμοποιούνται επίσης στην παρασκευή μίγματος αερίων κατά την παραγωγή αμμωνίας και μεθανόλης, καθώς και για οξυ-ακετυλενικές συγκολλήσεις.[7] Στα νοσοκομεία συχνά χρησιμοποιείται για την ενίσχυση της αναπνοής των ασθενών.

Το φυσικό οξυγόνο αποτελείται από τρία σταθερά ισότοπα: το 16O (σε ποσοστό 99,762 %), το 17O και το 18O.

Ιστορία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από τα αρχαία χρόνια μέχρι το Μεσαίωνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αναπαράσταση του πειράματος του Φίλωνα

Ένα από τα πρώτα γνωστά πειράματα της καύσης με αέρα έχει αναφερθεί ότι έγινε κατά το 2ο αιώνα π.Χ. από τον Έλληνα συγγραφέα και μηχανικό Φίλωνα (280 π.Χ. - 220 π.Χ.) από την πόλη του Βυζαντίου. Στο έργο του «Πνευματικά», ο Φίλων αναφέρει ότι αν ο λαιμός ενός αναποδογυρισμένου γυάλινου δοχείου που βρίσκεται πάνω από ένα αναμμένο κερί περιτριγυρισθεί με νερό, το αποτέλεσμα θα είναι η άνοδος κάποιας ποσότητας νερού μέσα στο λαιμό του δοχείου, δηλαδή πάνω από τη στάθμη του νερού, που θα περίμενε κανείς από την αρχή «των συγκοινωνούντων δοχείων».[8] Ο Φίλων θεώρησε, εσφαλμένα, ότι μέρος του αέρα που εγκλωβίστηκε στο δοχείο μετατράπηκε σε φωτιά και έτσι μπόρεσε να διαφύγει από τους πόρους του γυαλιού.

Ο μελετητής Ανατολικών Πολιτισμών Χάινριχ Κλάπροθ[Σημ. 1] αναφέρει ότι τον 8ο αιώνα ο Κινέζος συγγραφέας Μάο-Κόα (Mao-Khóa) σε χειρόγραφό του[Σημ. 2] έγραψε πως η ατμόσφαιρα αποτελείται από δύο συστατικά : το Γιανγκ (Yang) ή "πλήρης αέρας" (άζωτο) και το Γιν (Yin) ή "ατελής αέρας" (οξυγόνο). Το Γιν έχει την τάση να ενώνεται με πολλά μέταλλα, θειάφι και άνθρακα αλλά όχι με το χρυσό. Σύμφωνα με τον Κινέζο συγγραφέα, το οξυγόνο θα μπορούσε να παρασκευαστεί με θέρμανση νιτρικού καλίου και μερικών ορυκτών όπως ο πυρολουσίτης. Άλλωστε, ο ίδιος αναγνώρισε επίσης ότι το οξυγόνο ήταν ένα από τα συστατικά του νερού.[9]

Αρκετούς αιώνες αργότερα, ο Ιταλός Λεονάρντο ντα Βίντσι (Leonardo di ser Piero da Vinci, 1452 – 1519) βασίστηκε στο έργο του Φίλωνα και παρατήρησε ότι πράγματι μέρος του αέρα καταναλώθηκε κατά την καύση.[10]

Ο φυσικός φιλόσοφος Ρόμπερτ Χούκ (Robert Hooke, 1635 – 1703) στο βιβλίο του "Micrografia" που εκδόθηκε το 1665, δίνει μια πλήρη θεωρία για την καύση. Αναφέρει ότι ο αέρας περιέχει ένα συστατικό (το οξυγόνο) που υπάρχει σε στερεά μορφή στο νιτρικό κάλιο, και ένα άλλο αδρανές συστατικό σε μεγαλύτερη ποσότητα (το άζωτο).[9]

Στα τέλη του 17ου αιώνα ο Ρόμπερτ Μπόιλ (Robert Boyle, 1627 – 1691) απέδειξε την αναγκαιότητα του αέρα για την καύση. Ο Άγγλος Χημικός Τζον Μάγιου (John Mayow, 1641 – 1679 τελειοποίησε το έργο του προηγούμενου αποδεικνύοντας ότι η καύση χρειάζεται μόνο ένα μέρος του αέρα[11] ο οποίος περιέχει ένα συστατικό που το ονόμασε "Spiritus nitro-aereus" (οξυγόνο).[9] Με ένα του πείραμα βρήκε ότι τοποθετώντας ένα ποντίκι ή ένα αναμμένο κερί σε ένα αεροστεγώς κλειστό κουτί προκαλείται το ίδιο φαινόμενο, δηλαδή η άνοδος της στάθμης του νερού και η αντικατάσταση περίπου του 1/5 του αέρα κατ' όγκο πριν πεθάνει το ποντίκι ή σβήσει το κερί. Από αυτό συμπέρανε ότι το ίδιο τμήμα του αέρα καταναλώνεται από τη ζωή και την καύση.[12] Ο Μάγιου παρατήρησε ακόμη ότι το αντιμόνιο αυξάνει το βάρος του όταν θερμαίνεται και καταναλώνει αντίστοιχο τμήμα του αέρα.[11] Επίσης διατύπωσε την άποψη ότι οι πνεύμονες ξεχωρίζουν το τμήμα του αέρα που υποστηρίζει τη ζωή, την καύση και τη οξείδωση μετάλλων από τον υπόλοιπο αέρα και το διοχετεύουν στο υπόλοιπο σώμα μέσω της κυκλοφορίας του αίματος.[11] Υπολογισμοί και σημειώσεις από αυτά τα πειράματα δημοσιεύθηκαν το 1668 στα έργα του Tractatus duo και "De respiratione".[12]

Η Θεωρία του «Φλογιστού»[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

O αλχημιστής και θεραπευτής Γιόχαν Γιοακίμ Μπέχερ πρότεινε τη Θεωρία του «Φλογιστού»

Η θεωρία του «φλογιστού» (από την αρχαία ελληνική λέξη «φλογιστόν», δηλ. φλεγόμενο, από τη «φλοξ», δηλ. φλόγα) άρχισε το 1667 από το Γερμανό φυσιοδίφη και αλχημιστή Γιόχαν Γιοακίμ Μπέχερ (Johann Joachim Becher, 1635 – 1682), ως μια επιστημονική θεωρία που θεωρούσε την ύπαρξη ενός επιπλέον στοιχείου, σε σχέση με τα τέσσερα κλασσικά στοιχεία των Ελλήνων και ονομάστηκε «Φλογιστόν» υπονοώντας σαφώς ότι επρόκειτο για ένα παρόμοιο στοιχείο με τη «Φωτιά», που περιέχονταν στα εύφλεκτα σώματα και απελευθερώνονταν κατά τη διάρκεια της καύσης. Με παρόμοιο τρόπο «εξηγούσε» και το σκούριασμα (οξείδωση) των διαφόρων μετάλλων. Συγκεκριμένα, το 1667 ο Μπέχερ δημοσίευσε το σύγγραμμά του Physical Education (δηλ. Φυσική Εκπαίδευση), στο οποίο για πρώτη φορά ανέφερε τη θεωρία του φλογιστού. Θεωρητικά, οι αλχημιστές θεωρούσαν πως υπάρχουν τέσσερα στοιχεία: η φωτιά, το νερό, ο αέρας και η γη. Στο βιβλίο του, ο Μπέχερ, αφαίρεσε τη φωτιά και τον αέρα από το κλασσικό μοντέλο των τεσσάρων στοιχείων και τα αντικατέστησε με τρεις μορφές της γης, που τις ονόμασε terra lapidea, terra fluida, και terra pinguis.[13][14] Η terra pinguis ήταν το στοιχείο που περιείχε τις ελαιώδεις, θειώδεις και άλλες εύφλεκτες ιδιότητες.[15] Ο Μπέχερ πίστευε ότι η terra pinguis ήταν ο βασικός παράγοντας της καύσης που εκλύεται όταν ένα εύφλεκτο υλικό καίγεται.[13] Το 1703 ο Γκέοργκ Στάλ (Georg Ernst Stahl, 1659 – 1734) ), καθηγητής της Ιατρικής και της Χημείας του Πανεπιστημίου του Halle, πρότεινε μια παραλλαγή της θεωρίας αυτής, στην οποία ονόμαζε με τον όρο «φλόγιστρο» την terra pinguis του Μπέχερ. Τελικά, επικράτησε ο όρος «φλογιστό», πιθανότατα εξαιτίας της μεγαλύτερης επιρροής του καθηγητή.[16]

Η Θεωρία του «Φλογιστού» ήταν μια προσπάθεια στον 17ο αιώνα να εξηγηθούν τα φαινόμενα της φωτιάς και της οξείδωσης γενικότερα

Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, όλα τα εύφλεκτα υλικά περιέχουν φλογιστό, ένα υλικό χωρίς χρώμα, οσμή, γεύση ή μάζα που απελευθερώνεται κατά την καύση. Αφού καεί το «αποφλογιστικό» (πλέον) υλικό, μεταπίπτει στην «αληθινή» του μορφή, τη σκουριά.

Έτσι, «φλογιστικά» είναι τα εύφλεκτα υλικά που περιέχουν φλογιστόν πριν την καύση και «αποφλογιστικά» τα υπολείμματα, μετά την καύση: «...γενικά, τα υλικά που καίγονται στον αέρα λέγεται ότι είναι πλούσια σε φλογιστόν· το γεγονός ότι η καύση σε κλειστό χώρο σύντομα παύει, πάρθηκε ως ένδειξη ότι ο αέρας (του κλειστού χώρου) είχε (περιορισμένη) χωρητικότητα απορρόφησης ποσότητας του Φλογιστού. Όταν ο αέρας γίνει πλήρως Φλογιστικός, δεν μπορεί πλέον να υποστηρίξει την καύση κανενός υλικού, ούτε κάποιο θερμαινόμενο μέταλλο σκουριάζει, ούτε ο φλογιστικός (πλέον) αέρας υποστηρίζει τη ζωή, γιατί και σ' αυτό το θέμα, ο ρόλος του αναπνεόμενου αέρα είναι η απομάκρυνση του φλογιστού από το ζωντανό σώμα.».[17]

Ο Σκωτσέζος γιατρός, χημικός και βοτανολόγος Ντάνιελ Ράδερφορντ (Daniel Rutherford, 1749–1819), όταν ανακάλυψε το άζωτο το 1772, χρησιμοποίησε εν μέρει τη θεωρία του φλογιστού για να εξηγήσει τα συμπεράσματά του. Τα αέρια κατάλοιπα που μένουν μετά την καύση, δηλαδή στην πραγματικότητα (κυρίως) άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα (CO2), πολλές φορές αναφερόταν ως «φλογιστικός αέρας», που είναι πλήρως κορεσμένος με φλογιστό. Μάλιστα όταν το οξυγόνο πρωτο-ανακαλύφθηκε, υπήρχε η σκέψη ότι είναι ο «αποφλογιστικός αέρας», που είναι ικανός να ενωθεί με περισσότερο φλογιστό και έτσι να υποστηρίξει την καύση περισσότερο από τον κοινό αέρα.[18]

Η ανακάλυψη του οξυγόνου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο Carl Wilhelm Scheele ανακάλυψε πρώτος το οξυγόνο αλλά δημοσίευσε την ανακάλυψή του μετά τον Priestley

Το οξυγόνο ανακαλύφθηκε στην Ουψάλα της Σουηδίας για πρώτη φορά από τον Σουηδό φαρμακοποιό και χημικό Καρλ Βίλελμ Σέλε (Carl Wilhelm Scheele, 1742 – 1786) ο οποίος είχε παραγάγει αέριο οξυγόνο με θέρμανση οξειδίου του υδραργύρου και διάφορα νιτρικά άλατα περίπου το 1772.[10] Ο Σέλε ονόμασε το αέριο "φωτιά του αέρα" επειδή ήταν η μόνη ουσία που υποστήριζε την καύση και έγραψε ένα κείμενο της ανακάλυψής του σε μιά χειρόγραφη εργασία με τίτλο Treatise on Air and Fire, την οποία έστειλε στον εκδότη του το 1775. Ωστόσο, το κείμενο δε δημοσιεύθηκε μέχρι το 1777.[19]

Ο Joseph Priestley δημοσίευσε πρώτος την ανακάλυψη του οξυγόνου

Εν τω μεταξύ, την 1η Αυγούστου 1774, σε ένα πείραμα που πραγματοποίησε στο Ουίλτσιρ της νοτιο-δυτικής Αγγλίας ο κληρικός Τζόζεφ Πρίστλεϊ (Joseph Priestley, 1733 – 1804) παρατήρησε ένα έντονο, σαν του ήλιου, φως σε οξείδιο του υδραργύρου (HgO) μέσα σε ένα γυάλινο σωλήνα, το οποίο απελευθέρωσε ένα αέριο που το ονόμασε "αποφλογιστικό αέρα".[10] Πρόσεξε ότι τα κεριά καίγονται εντονότερα στο αέριο και ότι ένα ποντίκι γινόταν ζωηρότερο και ζούσε περισσότερο όταν το ανάπνεε. Όταν το εισέπνευσε και ο ίδιος διαπίστωσε μια ευεξία. Δημοσίευσε τις ανακαλύψεις του το 1775 σε μια εργασία με τίτλο "An Account of Further Discoveries in Air" που περιέχονταν στο δεύτερο τόμο του βιβλίου του με τίτλο "Experiments and Observations on Different Kinds of Air".[20] Επειδή δημοσίευσε τα ευρήματά του πρώτα, ο Priestley συχνά θεωρείται ότι έχει προτεραιότητα στην ανακάλυψη του οξυγόνου.

Ο διακεκριμένος Γάλλος χημικός Αντουάν Λαβουαζιέ (Antoine-Laurent de Lavoisier, 1743 - 1794)[Σημ. 3] αργότερα ισχυρίστηκε ότι είχε ανακαλύψει ανεξάρτητα τη νέα ουσία. Ωστόσο, ο Πρίστλεϊ επισκέφθηκε τον Λαβουαζιέ, τον Οκτώβριο του 1774 και του είπε για το πείραμα του και τον τρόπο με τον οποίο απελευθέρωσε το νέο είδος αερίου. Ο Σέλε έστειλε επίσης μια επιστολή στον Λαβουαζιέ στις 30 Σεπτεμβρίου 1774 στην οποία περιέγραφε τη δική του ανακάλυψη, αλλά ο Λαβουαζιέ ισχυρίστηκε ότι δεν έλαβε ποτέ αυτή την επιστολή αντίγραφο της οποίας βρέθηκε στα υπάρχοντα του Σέλε μετά το θάνατό του.[19]

Η συνεισφορά του Λαβουαζιέ[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο Λαβουαζιέ έδωσε στο νέο αέριο το όνομα "οξυγόνο"

Η αναμφισβήτητη συμβολή του Λαβουαζιέ ήταν η διεξαγωγή των πρώτων ποσοτικών πειραμάτων οξείδωσης και η πρώτη σωστή εξήγηση για το πώς λειτουργεί η καύση.[10] Ο Λαβουαζιέ συνήθιζε να πραγματοποιεί παρόμοια πειράματα το 1774, στην προσπάθειά του να αποδείξει ότι η Θεωρία του Φλογιστού ήταν λανθασμένη και ότι η ουσία που είχαν ανακαλύψει οι Σέλε και Πρίστλεϊ ήταν ένα νέο χημικό στοιχείο. Σε ένα πείραμα, παρατήρησε ότι δεν υπήρχε συνολική αύξηση του βάρους, όταν ο κασσίτερος και ο αέρας θερμαίνονται σε κλειστό δοχείο.[10] Πρόσεξε επίσης ότι ο αέρας έμπαινε ορμητικά μέσα όταν άνοιξε το δοχείο, πράγμα που σήμαινε ότι μέρος του αέρα μέσα στο δοχείο είχε καταναλωθεί. Σημείωσε επίσης ότι το βάρος του κασσιτέρου είχε αυξηθεί και ότι η αύξηση αυτή ήταν η ίδια με το βάρος του αέρα που μπήκε στο δοχείο. Αυτό και άλλα πειράματα καύσης καταγράφηκαν στο βιβλίο του "Sur la combustion en général", που δημοσιεύθηκε το 1777. Στο βιβλίο αυτό, ο Λαβουαζιέ, απέδειξε ότι ο αέρας είναι ένα μίγμα δύο αερίων: του "ζωτικού αέρα", ο οποίος είναι απαραίτητος για την καύση και την αναπνοή, και του "αζώτου", (από την ελληνική λέξη "ἄζωτον"="άψυχο"), το οποίο δεν είναι απαραίτητο.[10]

Ο Λαβουαζιέ μετονόμασε τον ζωτικό αέρα σε "oxygène" το 1777 από τις ελληνικές λέξεις "ὀξύς" (oxys) και "-γενής" (-genēs) επειδή νόμιζε λανθασμένα ότι το οξυγόνο ήταν συστατικό όλων των οξέων. Όπως σημείωσε ο Χάμφρυ Ντέιβι το 1812, οι χημικοί γρήγορα διαπίστωσαν ότι ο Λαβουαζιέ έκανε λάθος σε αυτή την παρατήρησή του για τα οξέα αλλά ήταν πλέον αργά διότι το όνομα είχε ήδη δοθεί.

Από το Μεσαίωνα ως τον 21ο αιώνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στην αρχική ατομική θεωρία του Τζον Ντάλτον (John Dalton, 1766 – 1844)), υπήρχε η υπόθεση ότι όλα τα στοιχεία ήταν μονοατομικά και ότι τα άτομα στις ενώσεις είχαν μεταξύ τους την απλούστερη ατομική αναλογία. Για παράδειγμα ο Ντάλτον πίστευε ότι ο χημικός τύπος του νερού ήταν ΗΟ, με την ατομική μάζα του οξυγόνου να είναι 8πλάσια απ' αυτήν του υδρογόνου, σε αντίθεση με τη σημερινή τιμή που είναι περίπου 16.[21] Το 1805 ο Γκέι-Λουσσάκ (Joseph Louis Gay-Lussac 1778 – 1850) και ο φον Χούμπολντ (Friedrich Wilhelm Heinrich Alexander Freiherr von Humboldt, 1769 – 1859) έδειξαν ότι το νερό αποτελείται από δύο όγκους υδρογόνου και έναν όγκο οξυγόνου. Το 1811 ο Αβογκάντρο (Lorenzo Romano Amedeo Carlo DeMarkus Avogadro di Quaregna e di Cerreto, 1776 – 1856) βρήκε τη σωστή σύσταση του νερού, βασιζόμενος σ' αυτόν που αποκαλούμε σήμερα "Νόμο του Avogadro" και στην παραδοχή της ύπαρξης διατομικών μορίων των στοιχείων.

Ο Raoul-Pierre Pictet παρασκεύασε πρώτος υγρό οξυγόνο το 1877

Κατά τη διάρκεια του 19ου αιώνα το οξυγόνο παραγόταν σε μικρές ποσότητες από την αποσύνθεση του χλωρικού καλίου και χρησιμοποιούνταν κυρίως στην καύση του άνθρακα και περιστασιακά για ιατρικούς σκοπούς. το 1840, ανακαλύφθηκε το όζον που ήταν η πρώτη αλλοτροπική μορφή στοιχείου που αναγνωρίστηκε, από το Γερμανό Κρίστιαν Σόνμπαϊν (Christian Friedrich Schönbein, 1799 – 1868 ) οποίος το πρότεινε ως μια ξεχωριστή χημική ουσία. Ο χημικός τύπος του όζοντος όμως διευκρινίστηκε το 1865 από τον Ελβετό Ζακ-Λουί Σορέ (Jacques-Louis Soret, 1827 – 1890) και επιβεβαιώθηκε από τον Σόνμπαϊν το 1867.

Μέχρι τα τέλη όμως του 19ου αιώνα οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι ο αέρας θα μπορούσε να υγροποιηθεί, και τα συστατικά του να απομονωθούν, με τη συμπίεση και την ψύξη του.

Το 1877 στη Γενεύη ο Ελβετός χημικός και φυσικός Ραούλ Πιέρ Πικτέ (Raoul-Pierre Pictet, 1846 – 1929) χρησιμοποιώντας μια μέθοδο καταιονισμού, εξάτμισε υγρό διοξείδιο του θείου, προκειμένου να υγροποιήσει διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο με τη σειρά του εξατμίστηκε για να ψύξει αέριο οξυγόνο αρκετά ώστε αυτό να υγροποιηθεί. Στις 22 Δεκεμβρίου 1877 έστειλε ένα τηλεγράφημα στη Γαλλική Ακαδημία Επιστημών στο Παρίσι, ανακοινώνοντας την ανακάλυψη του υγρού οξυγόνου. Μόλις δύο ημέρες αργότερα, ο Γάλλος φυσικός Λουί-Πωλ Καϊγετέ (Louis-Paul Cailletet, 1832 - 1913) ανακοίνωσε τη δική του μέθοδο υγροποίησης μοριακού οξυγόνου.[22] Και στις δυο περιπτώσεις είχαν παραχθεί μόνο λίγες σταγόνες υγρού χωρίς πρακτική σημασία. Υγροποιημένο οξυγόνο σε σταθερή κατάσταση παρασκευάστηκε για πρώτη φορά στις 29 Μαρτίου 1883 από τους Πολωνούς επιστήμονες Ζίγκμουντ Βρομπλέφσκι (Zygmunt Wróblewski, 1845 - 1888) και Κάρολ Ολζέφσκι (Karol Olszewski, 1846 – 1915).[23]

Το 1891 ο Σκοτσέζος χημικός Τζέιμς Ντιούαρ (James Dewar) παρήγαγε αρκετό υγρό οξυγόνο για μελέτες.[19] Η πρώτη εμπορικά βιώσιμη διαδικασία για την παραγωγή υγρού οξυγόνου αναπτύχθηκε ανεξάρτητα το 1895 από τo Γερμανό μηχανικό Καρλ φον Λίντε (Carl von Linde, 1842 - 1934) και το Βρετανό μηχανικό Γουίλιαμ Χάμπσον (William Hampson, 1854 - 1926). Και οι δύο ερευνητές μείωσαν τη θερμοκρασία του αέρα έως ότου υγροποιήθηκε και μετά διαχώρισαν με απόσταξη τα αέρια συστατικά απομακρύνοντας ένα κάθε φορά.[24] Αργότερα, το 1901, η πραγματοποίηση οξυγονοκόλλησης αποδείχθηκε για πρώτη φορά από την καύση ενός μείγματος ακετυλενίου και συμπιεσμένου O2. Αυτή η μέθοδος συγκόλλησης και κοπής μετάλλων έγινε αργότερα πολύ συνηθισμένη.[24]

Το 1923 ο Αμερικανός επιστήμονας Ρόμπερτ Γκοντάρ ανέπτυξε για πρώτη φορά κινητήρα πυραύλου ο οποίος μάλιστα χρησιμοποιούσε ως καύσιμο μίγμα βενζίνης και υγρού οξυγόνου. Ο Γκοντάρ εκτόξευσε επιτυχώς ένα μικρό πύραυλο υγρών καυσίμων σε απόσταση 56 μέτρων με ταχύτητα 97 χιλιόμετρα ανά ώρα στις 16 Μαρτίου 1926 στη Μασαχουσέτη.[24]

Μετά το Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο, αναπτύχθηκαν νέες τεχνολογίες διαχωρισμού των συστατικών του αέρα και κατά συνέπεια νέες τεχνικές παραγωγής οξυγόνου. Ο όγκος παραγωγής και τα επίπεδα καθαρότητας αυξήθηκαν, ενώ το κόστος μειώθηκε. Το 1991, πάνω από 13,4 δις κυβικά μέτρα οξυγόνου παράχθηκαν στις Η.Π.Α. καθιστώντας το Ο2 το δεύτερο σε παραγωγή βιομηχανικό αέριο.[25]

Βιολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το οξυγόνο είναι ένα από τα 27 απαραίτητα χημικά στοιχεία για τη ζωή. Μαζί με τον άνθρακα, το υδρογόνο και το άζωτο αποτελούν, σε ποσοστό, το 96% (κατά βάρος) των ζωντανών οργανισμών. Το διοξείδιο του άνθρακα σε συνδυασμό με το νερό και ενέργεια από το (ηλιακό) φως παράγουν οξυγόνο και γλυκόζη. Αυτή η βιολογική λειτουργία ονομάζεται φωτοσύνθεση και είναι η βασική διαδικασία στην ανακύκλωση του οξυγόνου στην Φύση.

Το οξυγόνο είναι επίσης παρόν στο νερό, ουσία απαραίτητη για όλες τις μορφές ζωής. Οι περισσότεροι ζωντανοί οργανισμοί χρησιμοποιούν το οξυγόνο της ατμόσφαιρας για να επιτελέσουν την λειτουργία της κυτταρικής αναπνοής, χάρη στην οποία οι οργανισμοί παίρνουν ενέργεια διασπώντας τις τροφές.

Σε αντίθεση με το διατομικό οξυγόνο (Ο2), το τριατομικό οξυγόνο (όζον, Ο3) είναι τοξικό για τους οργανισμούς σε περίπτωση εισπνοής. Ωστόσο, το στρώμα του όζοντος στην ανώτερη ατμόσφαιρα (οζονόσφαιρα) είναι πολύ σημαντικό για την διατήρηση της ζωής, καθώς προστατεύει τους οργανισμούς απορροφώντας μεγάλο μέρος της επιβλαβούς υπεριώδους ακτινοβολίας που περιέχεται στην ηλιακή ακτινοβολία.[26]

Σημειώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Γιος του Γερμανού χημικού Μάρτιν Χάινριχ Κλάπροθ (Martin Heinrich Klaproth, 1743 – 1817) που ανακάλυψε το ουράνιο και το ζιρκόνιο
  2. Μετέπειτα συγγραφείς αμφισβητούν τη γνησιότητα του χειρογράφου
  3. Ο Λαβουαζιέ θεωρείται ο πατέρας της σύγχρονης Χημείας και αυτός που ουσιαστικά τη διαχώρισε από την αλχημεία

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Dhiren M Joshi (2007). Ratna Sagar. επιμ. Living Science Physics 9. ISBN 8183321941. http://books.google.gr/books?id=Wuq5_vhKVoMC&hl=el&source=gbs_navlinks_s. 
  2. WebElements: the periodic table on the web – Oxygen: electronegativities". WebElements.com. Retrieved 2011-11-07.
  3. Emsley 2001, p.297.
  4. "NASA Research Indicates Oxygen on Earth 2.5 Billion Years ago" (Press release). NASA. 2007-09-27. Retrieved 2008-03-13.
  5. Cook & Lauer 1968, p. 500.
  6. "Oxygen". Los Alamos National Laboratory. Archived from the original on 2007-10-26. Retrieved 2007-12-16.
  7. C. R. Hammond (PDF). THE ELEMENTS. Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab). http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elements.pdf. Ανακτήθηκε στις 28/7/201. 
  8. Joseph Jastrow (1936). Joseph Jastrow. επιμ. The story of human error. Ayer Publishing. ISBN 0836905687. http://books.google.gr/books?id=tRUO45YfCHwC&dq=. 
  9. 9,0 9,1 9,2 Mary Elvira Weeks (1933) (2003). Discovery of the Elements (3 έκδοση). Kessinger Publishing. ISBN 0766138720. http://books.google.gr/books?id=SJIk9BPdNWcC&printsec=frontcover&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false. 
  10. 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4 10,5 Cook 1968, Oxygen.
  11. 11,0 11,1 11,2 Britannica contributors (1911). «John Mayow». Encyclopaedia Britannica (11η έκδοση). http://www.1911encyclopedia.org/John_Mayow. Ανακτήθηκε στις 28/7/2011. 
  12. 12,0 12,1 William R. Stine; Terese M. Wignot; Edward B. Stockham (1994). Applied Chemistry (3η έκδοση). D.C. Heath. ISBN 0669327271. http://books.google.gr/books?id=jfhTPQAACAAJ&dq=m=1&ved=0CCsQ6AEwAA. 
  13. 13,0 13,1 Bowler, Peter J (2005) (Online). Making modern science: A historical survey. Chicago: University of Chicago Press. 
  14. Becher, Physica Subterranea p. 256 et seq.
  15. Brock, William Hodson (1993) (Hardback). The Norton history of chemistry (1st American έκδοση). New York: W. W. Norton. ISBN 0393035360. 
  16. Mason, Stephen F., (1962). A History of the Sciences (revised edition). New York: Collier Books. Ch. 26.
  17. James Bryan Conant, ed. The Overthrow of Phlogiston Theory: The Chemical Revolution of 1775–1789. Cambridge: Harvard University Press (1950), 14.
  18. «Priestley, Joseph». Spaceship-earth.de. http://www.spaceship-earth.de/Biograph/Priestley.htm#4A4FW. Ανακτήθηκε στις 28/7/2011. .
  19. 19,0 19,1 19,2 Emsley 2001, p. 300.
  20. Priestley, Joseph (1775). «An Account of Further Discoveries in Air». Philosophical Transactions 65: 384–94. doi:10.1098/rstl.1775.0039. 
  21. Internet Archive's Wayback Machine. Do We Take Atoms for Granted?
  22. John Daintith (2008). John Daintith. επιμ. Biographical encyclopedia of scientists (3η, εικονογραφημένη έκδοση). Taylor and Francis. ISBN 1420072714. http://books.google.gr/books?id=vqTNfnKJVPAC&dq=. 
  23. Karol Olszewski and Zygmunt Wróblewski: condensation of oxygen and nitrogen.
  24. 24,0 24,1 24,2 Gale's How Products Are Made:How is oxygen made?
  25. How Products Are Made. Oxygen
  26. Web Elements: The periodic table in the Web

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Wiktionary logo
Το Βικιλεξικό έχει λήμμα που έχει σχέση με το λήμμα:
Commons logo
Τα Wikimedia Commons έχουν πολυμέσα σχετικά με το θέμα
  • Cook, Gerhard A.; Lauer, Carol M. (1968). «Oxygen». Clifford A. Hampel. The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation. σελ. 499–512. LCCN 68-29938. 
  • Emsley, John (2001). «Oxygen». Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. σελ. 297–304. ISBN 0-19-850340-7. 
  • Raven, Peter H.; Ray F. Evert, Susan E. Eichhorn (2005). Biology of Plants (7η έκδοση). New York: W.H. Freeman and Company Publishers. σελ. 115–127. ISBN 0-7167-1007-2. 



Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Oxygen της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Phlogiston theory της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).