مقدمه
اکسیژن یکی از اساسی‌ترین گازهای جو زمین است که حدود ۲۱٪ از ترکیب هوای اطراف ما را تشکیل می‌دهد. این گاز بی‌رنگ و بی‌بو، به‌شدت واکنش‌پذیر بوده و در بسیاری از فرآیندهای طبیعی و صنعتی، از تنفس موجودات زنده گرفته تا احتراق و اکسیداسیون فلزات، نقشی کلیدی دارد.
ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی اکسیژن
اکسیژن عنصری با عدد اتمی ۸ و جرم مولی ۱۵.۹۹۹ g/mol است که معمولاً به شکل مولکولی O₂ در هوا یافت می‌شود. برخی از ویژگی‌های مهم آن عبارتند از:
✔ واکنش‌پذیری بالا: اکسیژن به‌سرعت با بسیاری از عناصر و ترکیبات واکنش می‌دهد.
✔ تولید اوزون (O₃): در اثر برخورد اشعه ماوراءبنفش با مولکول‌های اکسیژن، اوزون تولید شده و لایه ازن را تشکیل می‌دهد.
✔ حلالیت در آب: اکسیژن در آب حل شده و برای زیست آبزیان ضروری است.
اکسیژن در فرآیندهای زیستی
اکسیژن مهم‌ترین عنصر در فرآیند تنفس سلولی است که طی آن، جانداران هوازی با مصرف اکسیژن و گلوکز، انرژی (ATP) تولید می‌کنند. در مقابل، گیاهان در فرآیند فتوسنتز اکسیژن آزاد کرده و تعادل این گاز را در جو حفظ می‌کنند.
نقش اکسیژن در واکنش‌های شیمیایی
احتراق: واکنش اکسیژن با سوخت‌های فسیلی باعث تولید گرما و انرژی می‌شود.
اکسیداسیون فلزات: زنگ زدن آهن (Fe₂O₃) نمونه‌ای از واکنش اکسیژن با فلزات است.
تشکیل اسیدها: اکسیژن در واکنش با ترکیبات گوگردی و نیتروژنی، اسیدهایی مانند اسید سولفوریک (H₂SO₄) و اسید نیتریک (HNO₃) ایجاد می‌کند که در باران اسیدی تأثیرگذارند.
چرخه اکسیژن در طبیعت
چرخه اکسیژن شامل فرآیندهای مختلفی مانند فتوسنتز، تنفس، تجزیه مواد آلی و اکسیداسیون مواد معدنی است که باعث تعادل این گاز در جو و اکوسیستم‌های طبیعی می‌شود.
کاربردهای صنعتی اکسیژن
پزشکی: تأمین اکسیژن برای بیماران دچار مشکلات تنفسی
هوافضا: استفاده در تأمین اکسیژن فضاپیماها و زیردریایی‌ها
متالورژی: بهبود فرآیند ذوب و جوشکاری فلزات
تولید انرژی: افزایش بازدهی احتراق در نیروگاه‌ها
نتیجه‌گیری
اکسیژن یکی از گازهای کلیدی و واکنش‌پذیر در هواکره است که در فرآیندهای حیاتی، زیست‌محیطی و صنعتی نقشی بی‌بدیل دارد. شناخت ویژگی‌های آن و حفظ منابع طبیعی تولیدکننده اکسیژن، مانند جنگل‌ها و اقیانوس‌ها، برای حفظ تعادل زیستی و کاهش آلودگی هوا ضروری است.
