Az oxigén, vegyjele „O”, az egyik leggyakoribb elem a Földön. Az oxigént először 1774-ben izolálta Joseph Priestley és Carl Wilhelm Scheele, de Antoine Lavoisier ismerte fel, hogy ez egy különálló elem. A légkörünk mintegy 21 százalékát oxigén alkotja, ami elengedhetetlen az emberi és állati élet szempontjából, mivel a légzési folyamatok során felhasznált oxigén energiafelszabadítást tesz lehetővé.
Az oxigén nemcsak a légkörben található meg bőségesen, hanem a földkéregben is, ahol az elemek közül a második leggyakoribb. Itt többnyire oxidok formájában vagy szilikátok részeként fordul elő. A víz (H2O) is jelentős mennyiségű oxigént tartalmaz; a hidrogén mellett az oxigén alkotja a vízmolekulákat. A világ óceánjaiban és tengereiben oldott állapotban is jelen van, ami létfontosságú az ott élő vízi élőlények számára.
A bioszférában az oxigén kritikus szerepet játszik. A fotoszintézis során a növények, algák és egyes baktériumok képesek napfény segítségével szén-dioxidból és vízből glükózt és oxigént előállítani. Ez az oxigén aztán bekerül az atmoszférába, frissítve ezzel a levegőt, amit lélegzünk.
Az iparban az oxigén felhasználása szintén kiemelkedő; például acélgyártás során, ahová az oxigén segíti a magas hőmérsékletű égési folyamatokat, valamint orvosi célokra is használják tiszta formájában légzőgáz-ként vagy sebgyógyulás elősegítésére. Továbbá, rakétahajtóművek és más típusú hajtóművek üzemanyag-oxidálószerként is alkalmazzák.
A Föld atmoszférájának stabil oxigénszintje kulcsfontosságú tényezője annak, hogy bolygónk lakható maradjon. Az oxigén ciklus összekapcsolódik a szén-dioxid ciklussal és vízciklussal is, így ezeknek az elemeknek az egyensúlya döntő fontosságú az élet fenntartása szempontjából itt a Földön. Az emberi tevékenység – mint például az erdőirtás és fosszilis tüzelőanyagok égetése – befolyásolja ezt az egyensúlyt, ami kihívások elé állítja a globális ökoszisztémát.
Oxigén vegyjel és tulajdonságai
Az oxigén, vegyjele O, a periódusos rendszer 16-os csoportjában (a kalkogének között) helyezkedik el, és az egyik legfontosabb elem a Földön. Atomjának rendszáma 8, standard állapotban kétatomos molekulákat (O2) alkot, amely színtelen, szagtalan és íztelen gáz. Az oxigén molekula két oxigén atom közötti kovalens kötést formál, mely erős és stabil.
Az oxigén esszenciális a légzési folyamatokhoz és az égetéshez is. Ez utóbbi tulajdonságát a tűzoltáshoz használt eszközökben is kihasználják, hiszen az oxigén nélkül a tűz nem éghet. A Föld légkörének körülbelül 21%-át alkotja az oxigén, ami alapvetően hozzájárul az aerob élőlények életfunkcióihoz.
A kémiai reakciókban oxidálószerként funkcionál; képes elektronokat felvenni más anyagoktól. Az oxigén ezen képessége kulcsfontosságú sok biológiai és kémiai folyamatban, beleértve a fotoszintézist is, mely során a növények széndioxidból és vízből glükózt állítanak elő, oxigént termelve melléktermékként.
Szilárd halmazállapotban az oxigén világoskék színű kristályokat képez. Alacsony hőmérsékleten (-218,79 °C-on) cseppfolyósodik, és -362 °F (-219 °C) alatt válik szilárd halmazállapotúvá. Az iparban széles körben használják fel például acélgyártás során vagy orvosi alkalmazásokban, mint például az égési sérültek és más betegek lélegeztetésekor.
Az orvostudományban az oxigén terápiát gyakran alkalmazzák hypoxia (alacsony vér-oxigén szint) esetén. Ezenkívül fontos szerepet játszik a víztisztító rendszerekben is, mivel segít eltávolítani a vízből a baktériumokat és egyéb szennyeződéseket.
Az oxigén izotópok és molekuláris formák
Az oxigén elem vegyjele az O, ami a periodikus rendszerben a 8-as rendszámmal található meg. Az oxigén színtelen, szagtalan és íztelen gáz halmazállapotban van normál körülmények között, és létfontosságú a Földön élő szervezetek számára. Két stabil izotópból áll, ^16O és ^18O. Az oxigén kétatomos molekulái (O2) alkotják a légkör mintegy 21%-át térfogat szerint. Emellett az oxigén része az ózonrétegnek is (O3), ami védi a bolygót a Nap UV sugárzásától.
Az oxigén nélkülözhetetlen az aerob életműködéshez; az állatok és emberek oxigént használnak a sejtekben történő energiatermeléshez az úgynevezett sejtlégzés során, amely során glükózból energiát állítanak elő. Ez a folyamat szén-dioxidot és vizet is termel melléktermékként.
Az iparban az oxigént széles körben használják éghető anyagok égetésére, hegesztésre és vágásra, mivel támogatja az égést. Az orvostudományban tisztított oxigént használnak terápiás célokra, például légzési problémák kezelésére.
Kémiai reakciókban az oxigén oxidálószerként funkcionál, képes más elemekkel reagálni elektronszerkezetük megváltoztatásával. Az élő szervezetekben ezek a reakciók segítenek a méregtelenítésben és energiaszintézisben. Az oxigén fontos szerepet játszik továbbá az anyagcserében és sok biológiai folyamatban, például fotoszintézisben, amely során a növények szén-dioxidot és vizet felhasználva glükózt és oxigént állítanak elő.
Összességében az oxigén egy létfontosságú elem az emberi civilizáció számára mind környezeti, mind ipari és orvosi alkalmazásai révén. Az életünk alapvető része minden lélegzetvétellel, amit veszünk vagy minden gyertya meggyújtásakor. Az oxigén nélkülözhetetlen az élet fenntartásához a Földön, és egyensúlyának megőrzése kulcsfontosságú bolygónk jövője szempontjából.