نبذة تعريفية عن خصائص وأهمية عنصر “الأكسجين”

2000 موسوعة الكويت العلمية للأطفال الجزء الثالث

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الأكسجين خصائص وأهمية الاكسجين الكيمياء

الأكسيجين هو أهم العناصر الكيميائية واوسعها انتشارا في كوكب الأرض، فهو يوجد منفردا في صورة غاز عديم اللون والرائحة، إما طليقا مكونا نحو خمس الهواء في الغلاف الجوي ومتغلغلا إلى كل شق يصل إليه الهواء، أو ذائبا في مياه الأنهار والبحار والمحيطات.

ولكن الأكسيجين له قابلية كبيرة للاتحاد بالعناصر الأخرى والمركبات، ولذلك فهو داخل في عدد هائل من المركبات.

ولذلك فهو داخل في عدد هائل من المركبات العضوية، مثل جميع أنواع السكر والنشا والبروتين والدهن والزيت، والمركبات غير العضوية، كالأكاسيد والكربونات والسليكات والكبريتات.

 

ويكفي أن نعلم أنه يتحد مع الهيدروجين فيتكون الماء. ولذلك فهو يكون 89% من وزن جميع المياه العذبة والمالحة في كوكب الأرض. هذا فضلا عن أنه يكون نحو نصف تركيب القشرة الأرضية التي نعيش عليها.

وفي كثير من الأحيان يكون اتحاد الأكسيجين بغيره من المواد قويا وسريعا، وينطلق منه مقدار كبير من الطاقة في صورة لهب فيه حرارة شديدة وضوء. وهذا نعبر عنه بقولنا إن المادة «اشتعلت».

وهو ما نراه عند اشتعال البترول أو الفحم أو الخشب أو الورق أو قطعة من السكر، مثلا.

 

ولهذا السبب يكون اهم ما نعمله عند إخماد حريق هو منع وصول الأكسيجين (الذي في الهواء) إلى المواد المشتعلة.

ويمكننا أن نستفيد من هذه الظاهرة في كشف بسيط عن الأكسيجين في المختبر. فإننا إذا قربنا عودا خشبيا طرفه متقد من مخبار فيه غاز لا نعرفه، فتوهج العود واشتعل.

عرفنا أن هذا الغاز هو الأكسيجين بعينه. والاشتعال هو الصورة الشائعة للعملية التي يسميها الكيميائيون «أكسدة».

 

والأكسيجين أساسي لقيام الحياة على الأرض. فمعظم الكائنات الحية تتنفس الأكسيجين الذي في الهواء أو الذائب في الماء، وإذا حرمت الأكسيجين ماتت. والسر في ذلك أن الأكسيجين ضروري لحرق – أي «أكسدة» بعض ما فيها من مواد عضوية (وعلى الأخص سكر الجلوكوز).

وذلك كي تحصل على الطاقة اللازمة لجميع مناشطها ومظاهر الحياة فيها. فالتنفس هو عملية أكسدة حيوية هادئة.

هذا فضلا عن أن الأكسيجين مكون رئيسي في الماء الذي يكون معظم أجسادها ولا تحيا بدونه، والمواد العضوية وغير العضوية التي تبني أجسامها.

 

ومن الطبيعي أن تستنفد على الدوام كميات هائلة من الأكسيجين في عمليات تنفس الكائنات الحية وفي حرق أنواع الوقود المختلفة، وغيرهما من عمليات الأكسدة.

ولكن الأحياء لن تموت بسبب هذا النقص، لأن الغلاف الجوي يعوض، بفضل الله ورحمته، هذا الفقد باستمرار. ويتم ذلك بأن النباتات الخضراء و الطحالب المنتشرة في الماء تخرج غاز الأكسيجين بكميات كبيرة في عملية البناء الضوئي.

وهذان النقص وتعويضه المستمران هو ما يعرف «بدورة الأكسيجين في الطبيعة». ومن هذا نعلم أهمية الحفاظ على الغابات وزراعة النباتات، وحماية المياه من التلوث حتى لا يموت ما بها من طحالب خضراء.

 

ونشاط الأكسيجين الكيميائي يجعله صالحا لاستخدامه في عمليات كيميائية متعددة وضروريا لصناعات كثيرة.

فعلى سبيل المثال، إشعال مخلوط من الأكسيجين وغاز الأستيلين يتولد عنه حرارة عالية تستخدم في لحام المعادن وقطرها. ولكن أهم استخداماته في الوقت الحاضر هو إشعال وقود الصواريخ في رحلاتها الهائلة في الفضاء.

ويستحضر الأكسيجين بوسائل كثيرة، منها  تقطير الهواء السائل، أو تحليل الماء، أو استخراجه من الأكاسيد والمركبات الأخرى المحتوية عليه.

 

وإذا وضع الأكسيجين تحت ضغط مرتفع أو برد إلى درجة ــ 183 مئوية (أي تحت الصفر المئوي) نقص حجمه جدا وتحول إلى سائل.

وإسالة الأكسيجين تسهل حمله سائلا في أسطوانات، فإذا خفف الضغط على السائل إلى أحجام كبيرة من الغاز.

وهكذا يحمل الإنسان أنابيب الأكسيجين السائل إذا غاص تحت الماء، أو صعد إلى طبقات الجو العليا حيث يقل الأكسيجين، وإلى المستشفى لإسعاف مريض بأزمة قلبية أو ضيق في التنفس.

 

ومع أن الأكسيجين متوافر جدا في الطبيعة، لم يكتشف إلا عام 1774 حين حضره الإنجليزي بريستلي (1733 ــ 1804) من أحد الأكاسيد.

ولكن لافوازييه الفرنسي (1743 ــ 1794) هو الذي أطلق عليه اسم «أكسيجين» بعد اكتشافه بعشرين عاما. وقد درس لافوازييه دور الأكسيجين في عمليات الأكسدة والتنفس.

 

ويرمز الكيميائيون لعنصر الأكسيجين بالرمز O (أو: أ). وجزيء الأكسيجين الطليق الموجود في الطبيعة يحتوي على ذرتين، ولذلك يرمز لهذا الجزيء بالرمز O₂ (أو: أ₂).

ولكن في طبقات الجو العليا تتحلل بعض هذه الجيئات بفعل الأشعة فوق البنفسجية وتفريغ الشحنات الكهربائية، ثم تعود لتتحد في جزيئات مكونة من ثلاث ذرات (O₃)، وهذا هو ما يعرف بغاز الأوزون.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]