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Oxyg??ne

Sujets connexes: les ??l??ments chimiques

Renseignements g??n??raux

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Oxyg??ne
8 O
-

O

S
azote ← → oxyg??ne fluor
Apparence
gaz incolore; liquide bleu p??le. bulles d'oxyg??ne se l??vent en cette photo de l'oxyg??ne liquide.
Une bouteille en verre ?? moiti?? rempli d'un liquide de bouillonnement bleu??tre

Raies spectrales de l'oxyg??ne
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre oxyg??ne, O, 8
Prononciation / ɒ k s ɨ ə n / OK -si-jən
??l??ment Cat??gorie non m??talliques, chalcog??ne
Groupe, p??riode, bloc (16) chalcog??nes, 2, p
Poids atomique standard 15.999 (4)
Configuration ??lectronique [Il] 2s 2 2p 4
2, 6
couches ??lectroniques de l'oxyg??ne (2, 6)
Histoire
D??couverte Carl Wilhelm Scheele (1772)
Nomm?? par Antoine Lavoisier (1777)
Propri??t??s physiques
Phase gaz
Densit?? (0 ?? C, 101,325 kPa)
1,429 g / L
Liquid densit?? ?? BP 1,141 g ?? cm -3
Point de fusion 54,36 K , -218,79 ?? C, -361,82 ?? F
Point d'??bullition 90,20 K, -182,95 ?? C, -297,31 ?? F
Point critique 154,59 K, 5,043 MPa
La chaleur de fusion (O 2) 0,444 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation (O 2) 6,82 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire (O 2)
29,378 J ?? mol -1 ?? K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
?? T (K) 61 73 90
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation 2, 1, -1, - 2
??lectron??gativit?? 3,44 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation
( plus)
1er: 1313,9 kJ ?? mol -1
2??me: 3388,3 kJ ?? mol -1
3??me: 5300,5 kJ ?? mol -1
Rayon covalente 66 ?? 14 heures
Rayon de Van der Waals 152 h
Miscellan??es
Crystal structure cubique
L'oxyg??ne a une structure cristalline cubique
Ordre magn??tique paramagn??tique
Conductivit?? thermique 26.58x10 -3 W ?? m -1 ?? K -1
Vitesse du son (Gaz, 27 ?? C) 330 m ?? s -1
Num??ro de registre CAS 7782-44-7
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de l'oxyg??ne
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP
16 O 99,76% 16 O est stable avec 8 neutrons
17 O 0,039% 17 O est stable avec 9 neutrons
18 O 0,201% 18 O est stable avec 10 neutrons
Bleu lueur blanche ?? partir d'un tube de d??charge d'oxyg??ne.

L'oxyg??ne est un ??l??ment chimique avec le symbole O et le nombre atomique 8. Son nom d??rive du grec (les oxys) de racines ("acide", litt??ralement "forte", se r??f??rant ?? la go??t amer des acides ) et -γόνος (-gοnos) (??producteur??, litt??ralement ??g??niteur??), car ?? l'??poque de nommer, il a ??t?? pens?? ?? tort que tous les acides n??cessaires oxyg??ne dans leur composition. ?? temp??rature et pression standard, deux atomes de l'??l??ment se lient pour former dioxyg??ne, incolore, inodore, insipide une diatomic gaz avec la formule O 2. Cette substance est une partie importante de l'atmosph??re, et est n??cessaire pour soutenir les plus vie terrestre.

L'oxyg??ne est un membre de la chalcog??ne groupe sur le tableau p??riodique et est un tr??s r??actif ??l??ment non m??tallique qui forme facilement des compos??s (notamment oxydes) avec la plupart des ??l??ments ?? l'exception du gaz noble ?? l'h??lium et au n??on . L'oxyg??ne est une forte agent oxydant et que le fluor a une plus grande ??lectron??gativit??. En masse, de l'oxyg??ne est le troisi??me ??l??ment le plus abondant dans l'univers, apr??s l'hydrog??ne et de l'h??lium et de la ??l??ment le plus abondant en masse dans la cro??te terrestre , qui composent pr??s de la moiti?? de la masse de la cro??te. L'oxyg??ne est trop r??actif chimiquement ?? rester un ??l??ment libre dans l'atmosph??re de la Terre sans ??tre constamment r??approvisionn?? par la photosynth??se action des organismes vivants, qui utilisent l'??nergie du soleil pour produire de l'oxyg??ne ??l??mentaire de l'eau. O ??l??mentaire gratuite 2 ne ont commenc?? ?? se accumuler dans l'atmosph??re il ya environ 2,5 milliards ann??es (voir Grand ??v??nement d'oxyg??nation) autour d'un milliard d'ann??es apr??s la premi??re apparition de ces organismes. Gaz diatomique ?? l'oxyg??ne constitue 20,8% du volume d' air .

L'oxyg??ne constitue l'essentiel de la masse des organismes vivants, parce que l'eau est leur constituant majeur (par exemple, environ les deux tiers de la masse du corps humain). De nombreuses grandes classes de mol??cules organiques dans des organismes vivants, tels que des prot??ines , les acides nucl??iques, les hydrates de carbone , et graisses, contenir de l'oxyg??ne, ainsi que les principaux compos??s inorganiques qui sont des constituants de coquilles d'animaux, les dents et les os. Oxyg??ne ??l??mentaire est produite par cyanobact??ries, des algues et des plantes, et est utilis?? dans la respiration cellulaire pour toute la vie complexe. L'oxyg??ne est toxique pour organismes ana??robies stricts, qui ??taient la forme dominante de d??but de la vie sur Terre jusqu'?? 2 O a commenc?? ?? se accumuler dans l'atmosph??re. Une autre forme ( allotrope) de l'oxyg??ne, l'ozone (O 3), absorbe fortement UVB rayonnement et par cons??quent la haute altitude couche d'ozone permet de prot??ger la biosph??re de rayons ultraviolets , mais est un polluant pr??s de la surface o?? il se agit d'un sous-produit de smog . Au encore plus ??lev?? orbite terrestre basse altitude l'oxyg??ne atomique est une pr??sence significative et une cause de l'??rosion pour les satellites.

L'oxyg??ne a ??t?? d??couvert de fa??on ind??pendante par Carl Wilhelm Scheele, dans Uppsala, en 1773 ou plus t??t, et Joseph Priestley en Wiltshire, en 1774, mais Priestley est souvent la priorit?? parce que son travail a ??t?? publi?? pour la premi??re. Le nom de l'oxyg??ne a ??t?? invent?? en 1777 par Antoine Lavoisier , dont les exp??riences avec de l'oxyg??ne a contribu?? ?? discr??diter l'alors populaire th??orie du phlogistique de combustion et ?? la corrosion . L'oxyg??ne est produit industriellement par distillation fractionn??e de l'air liqu??fi??, l'utilisation de z??olithes pression v??lo se concentrer oxyg??ne de l'air, ??lectrolyse de l'eau et d'autres moyens. Les utilisations de l'oxyg??ne ??l??mentaire comprennent la production de l'acier, des mati??res plastiques et textiles, le brasage, le soudage et la d??coupe des aciers et autres m??taux, propergol, oxyg??noth??rapie et les syst??mes de soutien de la vie dans les avions, sous-marins, Les vols habit??s et plong??e.

Caract??ristiques

Structure

L'oxyg??ne O 2 mol??cule.

?? temp??rature et pression normales, l'oxyg??ne est un gaz inodore et incolore avec la formule mol??culaire O 2, dans lequel les deux atomes d'oxyg??ne sont li??s chimiquement les uns aux autres avec un de spin triplet configuration d'??lectrons. Cette obligation a une ordre de liaison des deux, et est souvent simplifi??e dans la description comme un double liaison ou comme une combinaison de une liaison ?? deux ??lectrons et deux liaisons ?? trois ??lectrons .

L'oxyg??ne triplet (?? ne pas confondre avec l'ozone , O 3) est le ??tat fondamental de la mol??cule O 2. La configuration d'??lectrons de la mol??cule a deux ??lectrons non appari??s qui occupent deux d??g??n??r?? orbitales mol??culaires. Ces orbitales sont class??s comme antiliante (affaiblissement de l'ordre de liaison de trois ?? deux), de sorte que la liaison de l'oxyg??ne diatomique est plus faible que la diatomique azote triple liaison dans lequel tous les orbitales mol??culaires liaison sont remplis, mais certaines orbitales antiliantes le sont pas.

Un filet d'oxyg??ne liquide est d??vi?? par un champ magn??tique, illustrant sa propri??t?? paramagn??tique

Sous forme de triplet normale, O 2 mol??cules sont paramagn??tique. Autrement dit, ils forment un aimant en pr??sence d'un champ magn??tique, en raison de la tourner moments magn??tiques des ??lectrons non appari??s dans la mol??cule, et le n??gatif ??nergie d'??change entre les deux mol??cules O voisin. L'oxyg??ne liquide est attir?? par un aimant , dans une mesure suffisante pour que, dans les manifestations de laboratoire, un pont d'oxyg??ne liquide peut ??tre support?? par rapport ?? son propre poids, entre les p??les d'un aimant puissant.

L'oxyg??ne singulet est un nom donn?? ?? plusieurs esp??ces de plus haute ??nergie de 2 O mol??culaire dans lequel tous les spins d'??lectrons sont appari??s. Il est beaucoup plus r??actif avec les courants des mol??cules organiques est de l'oxyg??ne mol??culaire en soi. Dans la nature, l'oxyg??ne singulet est g??n??ralement form?? ?? partir de l'eau au cours de la photosynth??se, en utilisant l'??nergie de la lumi??re solaire. Il est ??galement produit dans la troposph??re par photolyse de l'ozone par une lumi??re de courte longueur d'onde, et par le syst??me immunitaire en tant que source d'oxyg??ne actif. Les carot??no??des dans les organismes photosynth??tiques (et peut-??tre aussi chez les animaux) jouent un r??le majeur dans l'absorption de l'??nergie de l'oxyg??ne singulet et de le convertir ?? l'??tat du sol excit?? avant qu'il peut causer des dommages aux tissus.

Allotropes

Atome central est charg??e positivement et les atomes d'extr??mit?? sont charg??s n??gativement.
L'ozone est un gaz rare sur Terre trouve surtout dans le stratosph??re.

La commune allotrope d'oxyg??ne ??l??mentaire sur Terre est appel?? dioxyg??ne, O 2. Il a une longueur de liaison de 121 h et une ??nergie de liaison de 498 kJ ?? mol -1. Ce est la forme qui est utilis?? par des formes complexes de la vie, tels que les animaux, dans la respiration cellulaire (voir r??le biologique) et est la forme qui est une partie principale de l'atmosph??re de la Terre (voir Pr??sence ). D'autres aspects de O 2 sont couverts dans le reste de cet article.

Trioxygen (O 3) est g??n??ralement connu comme l'ozone et est un allotrope d'oxyg??ne tr??s r??active qui est dommageable pour le tissu pulmonaire. L'ozone est produit dans la haute atmosph??re o?? O 2 se combine avec l'oxyg??ne atomique fabriqu?? par la division de O 2 par ultraviolet (UV). Comme l'ozone absorbe fortement dans la r??gion UV du spectre, la couche d'ozone des fonctions de la haute atmosph??re comme un bouclier de protection de rayonnement pour la plan??te. Pr??s de la surface de la Terre, cependant, ce est un polluant qui se forme comme sous-produit de gaz d'??chappement automobile. Le mol??cule m??tastable T??traoxyg??ne (O 4) a ??t?? d??couvert en 2001 et a ??t?? suppos??e exister dans l'un des six phases de l'oxyg??ne solide. Il a ??t?? prouv?? en 2006 que cette phase, cr???? par pressurisation O 2-20 GPa, est en fait un rhombo??drique O 8 cluster. Ce groupe a le potentiel pour ??tre un beaucoup plus puissant comburant soit de O 2 ou O 3 et peut donc ??tre utilis?? dans carburant de fus??e. Une phase m??tallique a ??t?? d??couvert en 1990 lorsque l'oxyg??ne solide est soumis ?? une pression sup??rieure ?? 96 GPa et il a ??t?? montr?? en 1998 que ?? tr??s basse temp??rature, cette phase devient supraconducteur .

Propri??t??s physiques

L'oxyg??ne est plus soluble dans l'eau est de l'azote. De l'eau en ??quilibre avec l'air contient environ une mol??cule de O 2 dissous pour tous les deux mol??cules de N 2, par rapport ?? un rapport atmosph??rique d'environ 1: 4. La solubilit?? de l'oxyg??ne dans l'eau d??pend de la temp??rature, et environ deux fois plus (14,6 mg ?? L -1) se dissout ?? 0 ?? C qu'?? 20 ?? C (7,6 mg ?? L -1). A 25 ?? C et une atmosph??re standard (101,3 kPa) de l'air, l'eau douce contient environ 6,04 millilitres (ml) d'oxyg??ne par litre, alors que l'eau de mer contient environ 4,95 ml par litre. A 5 ?? C la solubilit?? augmente ?? 9,0 mL (50% de plus que ?? 25 ?? C) par litre d'eau et de 7,2 ml (45% de plus) par litre pour l'eau de mer.

L'oxyg??ne se condense ?? 90,20 K (-182,95 ?? C, -297,31 ?? F), et g??le ?? 54,36 K (-218,79 ?? C, -361,82 ?? F). Les deux liquide et O 2 solide sont des substances claires avec une lumi??re couleur bleu ciel caus??e par l'absorption dans le rouge (en contraste avec la couleur bleu du ciel, qui est due ?? Diffusion Rayleigh de la lumi??re bleue). Haute puret?? O 2 liquide est habituellement obtenue par la distillation fractionn??e de l'air liqu??fi??. L'oxyg??ne liquide peut ??galement ??tre produite par condensation de l'air, en utilisant de l'azote liquide comme r??frig??rant. Ce est une substance hautement r??actifs et doivent ??tre s??par??s des mati??res combustibles.

Isotopes et l'origine stellaire

Un sch??ma concentrique-sph??re, montrant, ?? partir de la base pour les couches d'enveloppe, fer, silicium, oxyg??ne, n??on, carbone, l'h??lium et d'hydrog??ne ext??rieures.
Tard dans la vie d'une ??toile massive, 16 O concentr??s dans le O-shell, 17 O dans le H-coquille et 18 O dans le He-coquille.

Naturellement oxyg??ne se produisant est compos?? de trois stables isotopes , 16 O, 17 O, et 18 O, O avec 16 ??tant le plus abondant (99,762% abondance naturelle).

La plupart des 16 O est synth??tis?? ?? la fin de la processus de fusion de l'h??lium dans massives ??toiles mais certains est fait dans le n??on processus de combustion. 17 O est principalement constitu?? par la combustion de l'hydrog??ne en h??lium au cours de la Cycle CNO, ce qui en fait un isotope commun dans les zones de combustion de l'hydrog??ne d'??toiles. La plupart des 18 O est produite lorsque 14 N (fait abondante du CNO combustion) Capture une 4 Il noyau, faisant 18 O commun dans les zones d'h??lium riche de ??volu??s, les ??toiles massives.

Quatorze des radio-isotopes ont ??t?? caract??ris??s. Le plus stable sont 15 O avec une demi-vie de 122,24 secondes et 14 O avec une demi-vie de 70,606 secondes. Tout le reste isotopes radioactifs ont des demi-vies qui sont moins de 27 s et la majorit?? d'entre eux ont des demi-vies qui sont moins de 83 millisecondes. Le plus commun Mode des isotopes plus l??ger que 16 O est de d??croissance β + d??croissance pour obtenir l'azote, et le mode le plus courant pour les isotopes plus lourds que 18 O est d??sint??gration b??ta pour donner du fluor .

Occurrence

Dix ??l??ments les plus communs dans la Voie Lact??e estim??s spectroscopie
Z ??l??ment Fraction massique en parties par million
1 Hydrog??ne 739000 71 ?? masse d'oxyg??ne (barre rouge)
2 H??lium 240000 23 ?? masse d'oxyg??ne (barre rouge)
8 Oxyg??ne 10400 10400
6 Carbone 4600 4600
10 N??on 1340 1340
26 Fer 1090 1090
7 Azote 960 960
14 Silicium 650 650
12 Magn??sium 580 580
16 Soufre 440 440

L'oxyg??ne est l'??l??ment chimique le plus abondant en masse dans la Terre de la biosph??re, air, mer et terre. L'oxyg??ne est le troisi??me ??l??ment chimique le plus abondant dans l'univers, apr??s l'hydrog??ne et l'h??lium. Environ 0,9% de la Sun masse s 'est l'oxyg??ne. L'oxyg??ne constitue 49,2% de la cro??te terrestre en masse et est le principal composant des oc??ans du monde (88,8% en masse). L'oxyg??ne gazeux est la deuxi??me composante la plus commune de la l'atmosph??re terrestre , en prenant en hausse de 20,8% de son volume et de 23,1% de sa masse (environ 10 15 tonnes). Terre est inhabituelle parmi les plan??tes du syst??me solaire ?? avoir une telle concentration ??lev??e de gaz d'oxyg??ne dans son atmosph??re: Mars (avec O 2 en volume de 0,1%) et Venus ont des concentrations beaucoup plus faibles. Toutefois, le joint entourant ces deux autres plan??tes est produite uniquement par le rayonnement ultraviolet impact des mol??cules contenant de l'oxyg??ne tels que le dioxyde de carbone.

La concentration anormalement ??lev??e de gaz d'oxyg??ne sur la Terre est le r??sultat de la cycle de l'oxyg??ne. Cette cycle biog??ochimique d??crit le mouvement d'oxyg??ne ?? l'int??rieur et entre ses trois principaux r??servoirs sur Terre: l'atmosph??re, l' biosph??re et le lithosph??re. Le principal facteur d??terminant du cycle de l'oxyg??ne est la photosynth??se , qui est responsable de l'atmosph??re de la terre moderne. La photosynth??se lib??re de l'oxyg??ne dans l'atmosph??re, tandis que respiration et carie retirer de l'atmosph??re. En l'??quilibre, la production et la consommation se produisent ?? la m??me vitesse d'environ 1 / 2000??me de la totalit?? de l'oxyg??ne atmosph??rique par an.

Carte du monde montrant que l'oxyg??ne surface de la mer est ??puis?? autour de l'??quateur et augmente vers les p??les.
L'eau froide contient plus O 2 dissous.

L'oxyg??ne libre se produit ??galement en solution dans les plans d'eau du monde. La solubilit?? accrue de O 2 ?? des temp??ratures plus basses (voir propri??t??s physiques ) a des implications importantes pour la vie de l'oc??an, que les oc??ans polaires soutiennent une densit?? beaucoup plus ??lev?? de la vie en raison de leur teneur plus ??lev??e en oxyg??ne. L'eau pollu??e par des nutriments v??g??taux tels que nitrates ou phosphates peuvent stimuler la croissance d'algues par un proc??d?? appel?? eutrophisation et la d??sint??gration de ces organismes et d'autres biomat??riaux peuvent r??duire quantit??s de O 2 dans les plans d'eau eutrophes. Les scientifiques ??valuent cet aspect de la qualit?? de l'eau en mesurant l'eau de demande biochimique en oxyg??ne, ou la quantit?? de O 2 n??cessaires pour restaurer ?? une concentration normale.

R??le biologique de O 2

Photosynth??se et la respiration

Un diagramme de processus de photosynth??se, y compris ceux de l'eau et du dioxyde de carbone, l'illumination et la lib??ration de l'oxyg??ne. R??actions produire de l'ATP et le NADPH dans un cycle de Calvin avec un sucre en tant que sous produit.
Photosynth??se divise l'eau pour lib??rer O 2 et fixe CO 2 en sucre dans ce qu'on appelle un Cycle de Calvin.

Dans la nature, de l'oxyg??ne libre est produite par le division de l'eau lumi??re entra??n?? pendant oxyg??nique la photosynth??se . Selon certaines estimations, Algues vertes et cyanobact??ries dans les milieux marins fournissent environ 70% de l'oxyg??ne libre produit sur la Terre et le reste est produit par les plantes terrestres. D'autres estimations de la contribution oc??anique ?? l'oxyg??ne atmosph??rique sont plus ??lev??s, alors que certaines estimations sont plus faibles, sugg??rant oc??ans produisent environ 45% de l'oxyg??ne atmosph??rique de la Terre chaque ann??e.

Une formule g??n??rale pour la photosynth??se est simplifi??:

6 CO 2 + 6 H 2 O + photonsC 6 H 12 O 6 + 6 O 2

ou simplement

dioxyde de carbone + eau + soleil → glucose + dioxyg??ne

Photolytique le d??gagement d'oxyg??ne se produit dans le membranes thylaco??des d'organismes photosynth??tiques et n??cessite l'??nergie de quatre photons . Plusieurs ??tapes sont n??cessaires, mais le r??sultat est la formation d'un proton ?? travers le gradient membrane des thylako??des, qui est utilis?? pour la synth??se de l'ATP via photophosphorylation. La 2 O restant apr??s l'oxydation de la mol??cule d'eau est lib??r??e dans l'atmosph??re.

Dioxyg??ne mol??culaire, O 2, est essentiel pour la respiration cellulaire dans tous les organismes a??robies. L'oxyg??ne est utilis?? dans les mitochondries pour aider ?? g??n??rer de l'ad??nosine triphosphate (ATP) au cours la phosphorylation oxydative. La r??action de la respiration a??robie est essentiellement l'inverse de la photosynth??se et est simplifi??e comme:

C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O + 2 880 kJ ?? mol -1

Dans les vert??br??s , O 2 diffuse ?? travers les membranes dans les poumons et dans les globules rouges. L'h??moglobine se lie O 2, en changeant sa couleur de rouge bleut?? au rouge vif (CO 2 est lib??r?? d'une autre partie de l'h??moglobine ?? travers le Effet Bohr). D'autres animaux utilisent patelle ( mollusques et certains arthropodes ) ou h??m??rythrine ( araign??es et homards ). Un litre de sang peut dissoudre 200 cm 3 de O 2.

Les esp??ces r??actives de l'oxyg??ne, tels que ion superoxyde (O -
2) et du peroxyde d'hydrog??ne (H 2 O 2), sont des sous-produits dangereux de la consommation d'oxyg??ne dans les organismes. Parties du syst??me immunitaire des organismes sup??rieurs, cependant, cr??ent peroxyde, superoxyde, et l'oxyg??ne singulet pour d??truire les microbes envahisseurs. Les esp??ces r??actives de l'oxyg??ne jouent ??galement un r??le important dans la r??ponse hypersensible des plantes contre l'attaque pathog??ne.

Un humain adulte dans le repos inhale 1,8 ?? 2,4 grammes d'oxyg??ne par minute. Cela ??quivaut ?? plus de 6 milliards de tonnes d'oxyg??ne inhal??e par l'humanit?? par an.

Contenu dans le corps

Les pressions partielles d'oxyg??ne dans le corps humain (PO 2)
Unit?? Alv??olaire pulmonaire
des pressions de gaz
Arterial oxyg??ne dans le sang Gaz de sang veineux
kPa 14,2 11-13 4,0 ?? 5,3
mmHg 107 75-100 30-40

L'oxyg??ne libre pression partielle dans le corps d'un vert??br?? organisme vivant est plus ??lev??e dans la syst??me respiratoire, et diminue le long de toute syst??me art??riel, les tissus p??riph??riques et syst??me veineux, respectivement. La pression est la pression partielle de l'oxyg??ne qui aurait se il occupait seul le volume.

Build-up dans l'atmosph??re

Un graphique repr??sentant l'??volution temporelle de la pression d'oxyg??ne sur la Terre; la pression augmente de z??ro ?? 0,2 atmosph??res.
O 2 accumulation dans l'atmosph??re de la Terre: 1) pas de O 2 produit; 2) O 2 produit, mais absorb??e dans les oc??ans et des fonds marins rocheux; 3) O 2 commence ?? gaz sur les oc??ans, mais est absorb??e par les surfaces terrestres et la formation de la couche d'ozone; 4-5) O 2 ??viers remplis et les accumule de gaz

Oxyg??ne libre ??tait presque inexistant dans l'atmosph??re terrestre avant photosynth??tique arch??es et des bact??ries ont ??volu??, probablement il ya environ 3,5 milliards d'ann??es. L'oxyg??ne libre est apparu en quantit??s importantes au cours de la Eon Pal??oprot??rozo??que (il ya entre 2,5 et 1,6 milliards d'ann??es). Pour le premier milliard d'ann??es, tout l'oxyg??ne libre produite par ces organismes combin??s avec dissous fer dans les oc??ans pour former formations de fer ruban??es. Lorsque ces puits d'oxyg??ne se sont satur??s, l'oxyg??ne libre a commenc?? ?? d??gazer dans les oc??ans il ya 2,7 milliards d'ann??es, pour atteindre 10% de son niveau actuel il ya environ 1,7 milliards d'ann??es.

La pr??sence de grandes quantit??s d'oxyg??ne dissous et libre dans les oc??ans et l'atmosph??re peut avoir entra??n?? la plupart des organismes ana??robies qui vivaient alors ?? l'extinction au cours de la Grande Oxydation (de la catastrophe de l'oxyg??ne), il ya environ 2,4 milliards d'ann??es. Cependant, la respiration cellulaire utilisant O 2 permet organismes a??robies pour produire beaucoup plus que les organismes ana??robies ATP, aidant l'ancien ?? dominer la Terre la biosph??re . La photosynth??se et la respiration cellulaire de O 2 a permis l'??volution des cellules eucaryotes et des organismes multicellulaires complexes en fin de compte comme les plantes et les animaux.

Depuis le d??but du Cambrien p??riode il ya 540.000.000 ann??es, O 2 niveaux ont fluctu?? entre 15% et 30% en volume. Vers la fin du Carbonif??re p??riode (il ya environ 300 millions d'ann??es) O 2 atmosph??rique atteint un maximum de 35% en volume, ce qui peut avoir contribu?? ?? la grande taille des insectes et amphibiens en ce moment. Les activit??s humaines, notamment la combustion de 7000000000 tonnes de combustibles fossiles chaque ann??e ont eu tr??s peu d'effet sur la quantit?? d'oxyg??ne libre dans l'atmosph??re. Au rythme actuel de la photosynth??se il faudrait environ 2000 ann??es pour r??g??n??rer l'ensemble O 2 dans l'atmosph??re actuelle.

Histoire

Les premi??res exp??riences

Dessin d'une bougie allum??e enferm?? dans une ampoule de verre.
L'exp??rience de Philo inspir?? plus tard enqu??teurs.

Une des premi??res exp??riences connues sur la relation entre la combustion et de l'air a ??t?? men??e par le 2e si??cle avant notre ??re grecque ??crivain sur la m??canique, Philon de Byzance. Dans son travail Pneumatica, Philo a observ?? que l'inversion d'un navire sur une bougie allum??e et entourant le cou de la cuve avec de l'eau a donn?? lieu ?? une certaine mont??e des eaux dans le cou. Philo incorrectement suppos?? que des parties de l'air dans le r??cipient ont ??t?? convertis en le Quatre ??l??ments le feu et donc ont pu se ??chapper ?? travers les pores dans le verre. Plusieurs si??cles plus tard Leonardo da Vinci construit sur le travail de Philo en observant qu'une partie de l'air est consomm?? lors de la combustion et la respiration.

Dans la fin du 17e si??cle, Robert Boyle se est av??r?? que l'air est n??cessaire ?? la combustion. Le chimiste anglais John Mayow (1641-1679) affin?? ce travail en montrant que le feu ne n??cessite qu'une partie de l'air qu'il a appel?? nitroaereus spiritus ou juste nitroaereus. Dans une exp??rience, il a constat?? que la mise soit une souris ou une bougie allum??e dans un r??cipient ferm?? sur l'eau a provoqu?? l'eau de monter et remplacer un quatorzi??me du volume de l'air avant l'extinction des sujets. De l??, il a suppos?? que nitroaereus est consomm?? ?? la fois respiration et la combustion.

Mayow observ?? que l'antimoine a augment?? de poids lorsqu'il est chauff??, et en d??duire que la nitroaereus doit avoir combin??s avec lui. Il a ??galement pens?? que les poumons nitroaereus s??par?? de l'air et le faire passer dans le sang et ce r??sultat de circulation de la chaleur et des produits animaux muscle de la r??action d'nitroaereus avec certaines substances dans le corps. Comptes de ces et d'autres exp??riences et d'id??es ont ??t?? publi??s en 1668 dans son ouvrage duo Tractatus dans le tractus "De respiratione".

la th??orie de Phlogiston

Ancien dessin d'un homme portant un grand perruque boucl??e et d'un manteau.
Stahl a aid?? ?? d??velopper et populariser la th??orie du phlogistique.

Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov, et Pierre Bayen ( fr) tout l'oxyg??ne produit dans des exp??riences dans le 17e et le 18e si??cle, mais aucun d'entre eux ont reconnu comme un ??l??ment chimique . Cela peut avoir ??t?? en partie due ?? la pr??valence de la philosophie de combustion et la corrosion appel?? la th??orie du phlogistique, qui ??tait alors l'explication privil??gi??e de ces processus.

Fond??e en 1667 par l'alchimiste allemand JJ Becher, et modifi?? par le chimiste Georg Ernst Stahl 1731, la th??orie du phlogistique a d??clar?? que tous les mat??riaux combustibles ont ??t?? faites de deux parties. Une partie, appel??e phlogistique, a ??t?? d??gag??e lorsque la substance contenant il a ??t?? br??l??, tandis que la partie d??phlogistiqu?? a ??t?? pens?? pour ??tre sa vraie forme, ou chaux.

Mat??riaux hautement combustibles qui laissent peu r??sidus, tels que le bois ou le charbon, ont ??t?? pens?? pour ??tre faite principalement de phlogistique; alors que les substances non combustibles qui corrodent, tels que le fer, tr??s peu de contenu. Air n'a pas jou?? un r??le dans la th??orie du phlogistique, pas plus que toutes les exp??riences quantitatives initiales men??es pour tester l'id??e; ?? la place, il a ??t?? bas??e sur des observations de ce qui se passe quand quelque chose br??le, que les objets les plus courants semblent devenir plus l??ger et semblent perdre quelque chose dans le processus. Le fait qu'une substance comme le bois gagne effectivement poids total de combustion a ??t?? cach?? par le dynamisme des produits de combustion gazeux. En effet l'un des premiers indices que la th??orie du phlogistique ??tait incorrecte, ce est que les m??taux, aussi, prennent du poids dans la rouille (quand ils ??taient cens??s perdent phlogistique).

D??couverte

Profil dessin de la t??te un jeune homme dans un cadre ovale.
Carl Wilhelm Scheele battu Priestley ?? la d??couverte, mais publi?? ult??rieurement.

L'oxyg??ne a ??t?? d??couvert par su??doise pharmacien Carl Wilhelm Scheele. Il avait produit de l'oxyg??ne gazeux par chauffage oxyde de mercure et divers nitrates d'environ 1772. Scheele appel?? "l'air de feu" de gaz parce que ce ??tait le seul partisan connu de la combustion, et a ??crit un compte de cette d??couverte dans un manuscrit qu'il intitula Trait?? sur l'air et Feu, qu'il envoya ?? son ??diteur en 1775. Cependant, ce document n'a pas ??t?? publi?? jusqu'en 1777.

Un dessin d'un vieil homme assis pr??s de la table et face parall??le au dessin. Son bras gauche repose sur un ordinateur portable, les jambes crois??es
Joseph Priestley est habituellement donn?? la priorit?? ?? la d??couverte.

Dans l'intervalle, le 1er Ao??t 1774, une exp??rience men??e par la Colombie eccl??siastique Joseph Priestley concentre la lumi??re solaire sur l'oxyde de mercure (HgO) ?? l'int??rieur d'un tube de verre, qui a lib??r?? un gaz qu'il nomma "l'air d??phlogistiqu??". Il a not?? que les bougies br??l??es brillant dans le gaz et que la souris est plus actif et vivaient plus longtemps tout en respirant il. Apr??s avoir respir?? le gaz lui-m??me, il a ??crit: "Le sentiment de ?? mes poumons ??tait pas sensiblement diff??rente de celle de l'air commun, mais il me semblait que ma poitrine se sentait l??ger et facile singuli??rement depuis un certain temps par la suite." Priestley a publi?? ses conclusions en 1775 dans un article intitul?? "Un compte de nouvelles d??couvertes dans Air" qui a ??t?? inclus dans le second volume de son livre intitul?? Exp??riences et observations sur les diff??rents types d'air. Parce qu'il a publi?? ses conclusions en premier, Priestley est habituellement donn?? la priorit?? ?? la d??couverte.

Le chimiste fran??ais a not?? Antoine Laurent Lavoisier tard affirm?? avoir d??couvert la nouvelle substance ind??pendamment. Cependant, Priestley Lavoisier visit?? en Octobre 1774 et lui a parl?? de son exp??rience et comment il a lib??r?? le nouveau gaz. Scheele a ??galement affich?? une lettre ?? Lavoisier le 30 Septembre, 1774 d??crit sa propre d??couverte de la substance inconnue, mais Lavoisier n'a jamais reconnu le recevoir (une copie de la lettre a ??t?? trouv?? dans les affaires de Scheele apr??s sa mort).

La contribution de Lavoisier

Que Lavoisier n'a incontestablement faire (bien que cela a ??t?? contest?? ?? l'??poque) ??tait de mener les premi??res exp??riences quantitatives suffisantes sur oxydation et donner la premi??re explication correcte de la fa??on dont fonctionne la combustion. Il a utilis?? ces exp??riences et d'autres semblables, tout a commenc?? en 1774, ?? discr??diter la th??orie du phlogistique et de prouver que la substance d??couverte par Priestley et Scheele ??tait un ??l??ment chimique .

Un dessin d'un jeune homme tourn?? vers le spectateur, mais en regardant sur le c??t??. Il porte une perruque fris??e blanche, costume sombre et ??charpe blanche.
Antoine Lavoisier discr??dit?? la th??orie phlogistique.

Dans une exp??rience, Lavoisier a observ?? qu'il n'y avait pas d'augmentation globale du poids lorsque l'??tain et de l'air ont ??t?? chauff??s dans un r??cipient ferm??. Il a not?? que l'air se pr??cipita quand il a ouvert le conteneur, qui a indiqu?? qu'une partie de l'air pi??g?? avait ??t?? consomm??. Il a ??galement not?? que l'??tain a augment?? de poids et que cette augmentation ??tait le m??me que le poids de l'air qui se est pr??cipit?? avant. Ceci et d'autres exp??riences sur la combustion ont ??t?? document??s dans son livre Sur la combustion en g??n??ral, qui a ??t?? publi?? en 1777. Dans ce travail, il a prouv?? que l'air est un m??lange de deux gaz; 'Air vital ??, ce qui est essentiel ?? la combustion et la respiration, et l'azote (gr. Ἄζωτον" sans vie "), qui ne supporte pas non plus. Azote est devenu plus tard l'azote en anglais, mais il a gard?? le nom en fran??ais et en plusieurs autres langues europ??ennes .

Lavoisier rebaptis??e ??air vital?? pour Oxyg??ne en 1777 par les grecs (les oxys) de racines ( l'acide , litt??ralement "forte", du go??t des acides) et -γενής (-genēs) (producteur, litt??ralement g??niteur), parce qu'il croyait ?? tort que l'oxyg??ne est un constituant de l'ensemble des acides. Chimistes (notamment Sir Humphry Davy en 1812) par la suite d??termin?? que Lavoisier a eu tort ?? cet ??gard (ce est en fait l'hydrog??ne qui forme la base pour la chimie acide), mais ?? ce moment il ??tait trop tard; le nom avait pris.

L'oxyg??ne est entr?? dans la langue anglaise, malgr?? l'opposition par des scientifiques anglais et le fait que l'Anglais Priestley avait d'abord isol?? le gaz et ??crit ?? ce sujet. Ce est en partie due ?? un po??me louant le gaz intitul?? "Oxyg??ne" dans le livre populaire Le Jardin botanique (1791) par Erasmus Darwin, grand-p??re de Charles Darwin .

Plus tard l'histoire

Structure de ch??ssis en m??tal situ?? sur la neige pr??s d'un arbre. Un homme d'??ge moyen portant un manteau, des bottes, des gants de cuir et un chapeau se en tient ?? la structure et le tient avec sa main droite.
Robert H. Goddard et un oxyg??ne liquide de l'essence fus??e

John Dalton origine de l ' hypoth??se atomique suppos?? que tous les ??l??ments ??taient monoatomique et que les atomes dans les compos??s devrait normalement les plus simples des rapports atomiques par rapport ?? l'autre. Par exemple, Dalton suppose que la formule de l'eau ??tait HO, donnant la masse atomique de l'oxyg??ne en tant que huit fois celle de l'hydrog??ne, au lieu de la valeur moderne d'environ 16. En 1805, Louis Joseph Gay-Lussac et Alexander von Humboldt a montr?? que l'eau est form??e de deux volumes d'hydrog??ne et un volume d'oxyg??ne; et par 1811 Amedeo Avogadro ??tait arriv?? ?? l'interpr??tation correcte de la composition de l'eau, sur la base de ce qu'on appelle maintenant la loi d'Avogadro et l'hypoth??se de mol??cules ??l??mentaires diatomiques.

?? la fin du 19??me si??cle les scientifiques ont r??alis?? que l'air pourrait ??tre liqu??fi??, et ses composants isol??, par compression et refroidir. Utilisation d'un m??thode en cascade, chimiste et physicien suisse Raoul Pierre Pictet liquide ??vapor?? le dioxyde de soufre afin de liqu??fier le dioxyde de carbone, qui ?? son tour a ??t?? ??vapor?? pour refroidir le gaz ?? liqu??fier suffisamment d'oxyg??ne. Il a envoy?? un t??l??gramme le 22 D??cembre 1877 ?? la Acad??mie fran??aise des sciences de Paris annon??ant sa d??couverte de l'oxyg??ne liquide. Deux jours plus tard, le physicien fran??ais Louis Paul Cailletet annonc?? sa propre m??thode de liqu??faction de l'oxyg??ne mol??culaire. Seuls quelques gouttes du liquide ont ??t?? produites dans chaque cas si une analyse significative ne peut ??tre effectu??e. L'oxyg??ne a ??t?? liqu??fi?? en ??tat stable pour la premi??re fois le 29 Mars, 1883 par des scientifiques polonais de Universit?? Jagellonne, Sigismond Wroblewski et Karol Olszewski.

En 1891 chimiste ??cossais James Dewar ??tait en mesure de produire suffisamment d'oxyg??ne liquide ?? ??tudier. Le premier proc??d?? commercialement viable pour produire de l'oxyg??ne liquide a ??t?? d??velopp?? ind??pendamment en 1895 par l'ing??nieur allemand Carl von Linde et ing??nieur britannique William Hampson. Les deux hommes abaiss?? la temp??rature de l'air jusqu'?? ce qu'il se liqu??fie puis distille les composants gazeux en les faisant bouillir de un ?? la fois et de les capter. Plus tard, en 1901, oxyac??tyl??nique soudage a ??t?? d??montr??e pour la premi??re fois en br??lant un m??lange d' ac??tyl??ne et O 2 comprim??. Cette m??thode de soudage et le coupage du m??tal est devenu plus tard commun.

En 1923, le scientifique am??ricain Robert H. Goddard est devenue la premi??re personne ?? d??velopper une moteur-fus??e; le moteur utilis?? essence comme combustible et de l'oxyg??ne liquide en tant que comburant. Goddard a vol?? avec succ??s une petite fus??e ?? carburant liquide 56 m ?? 97 kilom??tres par heure, le 16 Mars 1926 ?? Auburn, Massachusetts, USA.

La production industrielle

Deux principales m??thodes sont utilis??es pour produire 100 millions de tonnes de O 2 extraite de l'air pour l'industrie utilise annuellement. La m??thode la plus courante consiste ?? distiller par fractionnement de l'air liqu??fi?? dans ses diff??rentes composantes, avec N 2 distillation sous forme de vapeur tout en O 2 est laiss?? ?? l'??tat liquide.

Un dessin de trois tubes verticaux reli??s au fond et remplis de (tuyau de gauche) de l'oxyg??ne, de l'eau (au milieu) et d'hydrog??ne (?? droite). Des ??lectrodes d'anode et de cathode sont ins??r??es dans les tubes droit et gauche et connect??s ?? une batterie externe.
Appareil d'??lectrolyse Hofmann utilis??e dans l'??lectrolyse de l'eau.

L'autre m??thode importante de la production de gaz O 2 consiste ?? faire passer un courant d'air propre, sec ?? travers un lit d'une paire de identiques Zeolite Molecular Sieves, qui absorbe l'azote et d??livre un courant de gaz qui est de 90% ?? 93% d'O 2. Simultan??ment, l'azote gazeux est lib??r?? ?? partir de l'autre lit de z??olite de l'azote satur??, en r??duisant la pression de fonctionnement de la chambre et de d??tourner une partie du gaz d'oxyg??ne du lit de producteur ?? travers elle, dans le sens inverse de l'??coulement. Apr??s un temps de cycle ensemble le fonctionnement des deux lits est interchangeable, ce qui permet un apport continu d'oxyg??ne gazeux pour ??tre pomp?? ?? travers un pipeline. Ceci est connu comme adsorption modul??e en pression. L'oxyg??ne gazeux est de plus en plus obtenu par ces non technologies cryog??niques (voir aussi l'connexes vide Swing Adsorption).

L'oxyg??ne gazeux peut ??galement ??tre produit par ??lectrolyse de l'eau en hydrog??ne et oxyg??ne mol??culaire. Courant continu doit ??tre utilis??e: si AC est utilis??e, les gaz dans chaque branche sont constitu??s d'hydrog??ne et de l'oxyg??ne dans un rapport explosif 2: 1. Contrairement ?? la croyance populaire, le ratio de 2: 1 observ?? dans l'??lectrolyse de l'eau acidifi??e DC ne prouve pas que la formule empirique de l'eau est H 2 O ?? moins que certaines hypoth??ses sont faites sur les formules mol??culaires de l'hydrog??ne et se oxyg??ne. Un proc??d?? similaire est la ??lectrocatalytique 2 O ??volution parmi les oxydes et oxoacides. catalyseurs chimiques peuvent aussi bien ??tre utilis??s, par exemple dans g??n??rateurs d'oxyg??ne chimiques ou des bougies d'oxyg??ne qui sont utilis??s dans le cadre de l'??quipement de soutien de vie des sous-marins, et font toujours partie de l'??quipement standard sur des avions commerciaux en cas d'urgence de d??pressurisation. Une autre technologie de s??paration d'air consiste ?? dissoudre l'air en for??ant sur la base de membranes c??ramiques dioxyde de zirconium par une haute pression ou un courant électrique, pour produire presque purO2gaz.

En grandes quantités, le prix de l'oxygène liquide en 2001 était environ 0,21 $ / kg. Comme le coût de production primaire est le coût énergétique de la liquéfaction de l'air, le coût de production va changer que le coût de l'énergie varie.

Pour des raisons d'économie, l'oxygène est souvent transporté sous forme d'un liquide en vrac dans des citernes isolées spécialement, depuis une litre d'oxygène liquide est équivalent à 840 litres d'oxygène gazeux à la pression atmosphérique et 20 ° C (68 ° F) . Ces citernes sont utilisés pour remplir des conteneurs de stockage en vrac d'oxygène liquide, qui se tiennent en dehors des hôpitaux et d'autres institutions avec un besoin de grands volumes de gaz d'oxygène pur. L'oxygène liquide est passé à travers les échangeurs de chaleur, qui convertissent le liquide cryogénique dans le gaz avant son entrée dans le bâtiment. L'oxygène est également stocké et expédié dans les petites bouteilles contenant du gaz comprimé; une forme qui est utile dans certaines applications médicales portables et soudage oxy-combustible et coupe.

Applications

M??dical

A gray device with a label DeVILBISS LT4000 and some text on the front panel. A green plastic pipe is running from the device.
Une concentrateur d'oxygène dans unemaison du patient de l'emphysème

L'absorption de O 2 de l'air est le but essentiel de la respiration, de sorte que la supplémentation en oxygène est utilisé dans la médecine . Traitement non seulement augmente les niveaux d'oxygène dans le sang du patient, mais a pour effet secondaire de diminution de la résistance à l'écoulement de sang dans de nombreux types de poumons malades, soulageant la charge de travail sur le c??ur. L'oxygénothérapie est utilisé pour traiter l'emphysème, la pneumonie , des troubles cardiaques ( l'insuffisance cardiaque congestive), certains troubles qui provoquent une plus la pression artérielle pulmonaire, et toute maladie qui affecte la capacité du corps à absorber et utiliser de l'oxygène gazeux.

Les traitements sont suffisamment souples pour être utilisé dans les hôpitaux, le domicile du patient, ou de plus en plus par des dispositifs portables.tentes à oxygène étaient autrefois couramment utilisé dans la supplémentation en oxygène, mais ont depuis été remplacé principalement par l'utilisation desmasques à oxygène oucanules nasales.

Hyperbare (haute pression) la médecine utilise spéciaux chambres à oxygène pour augmenter la pression partielle de O 2 autour du patient et, si nécessaire, le personnel médical. intoxication au monoxyde de carbone, la gangrène gazeuse, et la maladie de décompression (les «coudes») sont parfois traités à l'aide ces dispositifs. Augmentation O 2 concentration dans les poumons permet de déplacer le monoxyde de carbone dans le groupe de l'hème de l'h??moglobine. l'oxygène gazeux est toxique pour les bactéries anaérobies qui provoquent la gangrène gazeuse, augmentant ainsi sa pression partielle permet de les tuer. Un accident de décompression se produit dans plongeurs qui décompressent trop rapidement après une plongée, résultant dans des bulles de gaz inerte, principalement l'azote et de l'hélium, formant dans leur sang. L'augmentation de la pression de O 2 dès que possible fait partie du traitement.

L'oxygène est également utilisé médicalement pour les patients qui ont besoin deventilation mécanique, souvent à des concentrations supérieures à 21% trouvés dans l'air ambiant.

support de vie et l'utilisation récréative

Pur basse pressionO2est utilisée dansles combinaisons spatiales.

Une application notable de O 2 comme une basse pression de gaz de respiration est dans modernes combinaisons spatiales , qui entourent le corps de leur occupant avec de l'air sous pression. Ces dispositifs utilisent de l'oxygène presque pur à environ un tiers de la pression normale, ce qui entraîne une pression partielle artérielle normale d' O 2 . Ce compromis de la concentration d'oxygène plus élevé pour basse pression est nécessaire pour maintenir scaphandres souples.

Les plongeurs et les sous-mariniers comptons également sur ??????livrées artificiellement O 2 , mais la plupart utilisent souvent la pression normale, et / ou des mélanges d'oxygène et d'air. Pur ou presque O 2 à la plongée à des pressions plus élevées que le niveau de la mer est généralement limitée à recycleur, la décompression, ou l'utilisation d'un traitement d'urgence à des profondeurs relativement faibles (~ 6 mètres de profondeur, ou moins). Deeper plongée nécessite une dilution importante de O 2 avec d'autres gaz tels que l'azote ou de l'hélium, pour aider à prévenir la toxicité de l'oxygène.

Les gens qui escaladent des montagnes ou volent dans non-pressurisé aéronefs à voilure fixe ont parfois supplémentaires O 2 fournitures. Les passagers voyageant dans (sous pression) avions commerciaux ont un approvisionnement d'urgence de O 2 fourni automatiquement à eux en cas de dépressurisation de la cabine. La perte soudaine de pression de la cabine active générateurs chimiques d'oxygène au-dessus de chaque siège, provoquant des masques à oxygène à abandonner. Tirer sur les masques "pour démarrer le flux d'oxygène" que des instructions de sécurité en cabine dictent, dépôts forces de fer dans le chlorate de sodium à l'intérieur de la cartouche. Un flot continu de l'oxygène gazeux est alors produite par le r??action exothermique.

L'oxygène, comme un doux supposée euphorique, a une histoire de l'usage récréatif de bars à oxygène et les sports . Les bars à oxygène sont des établissements, trouvés dans le Japon , la Californie et Las Vegas, le Nevada depuis la fin des années 1990, qui offrent plus élevé que la normale O 2 exposition pour une taxe. Les athlètes professionnels, en particulier dans le football américain , aussi parfois aller hors champ entre les jeux de porter des masques à oxygène afin d'obtenir un "boost" dans la performance. L'effet pharmacologique est douteux; une effet placebo est une explication plus probable. Les études disponibles soutiennent une amélioration des performances du enrichis O 2 mélanges que si elles sont inhalées pendant l'exercice aérobie.

Autres usages récréatifs qui ne comportent pas respirer le gaz comprennentdes applications pyrotechniques, tels quecinq secondes l'allumage de George Goble desbarbecues.

Industriel

An elderly worker in a helmet is facing his side to the viewer in an industrial hall. The hall is dark but is illuminated yellow glowing splashes of a melted substance.
La plupart commercialement produiteO2est utilisé pourfondrele ferenacier.

Fonte de minerai de fer en acier consomme 55% de l'oxygène produit commercialement. Dans ce procédé, O 2 est injecté par une lance à haute pression dans le fer en fusion, ce qui élimine le soufre impuretés et l'excès de carbone comme les oxydes respectifs, SO 2 et CO 2 . Les réactions sont exothermique, de sorte que les augmentations de la température à 1700 ° C .

Un autre 25% d'oxygène produit dans le commerce est utilisé par l'industrie chimique. L'éthylène est mis à réagir avec O 2 pour créer l'oxyde d'éthylène, ce qui, à son tour, est converti en l'éthylène glycol; le matériau d'alimentation primaire utilisé pour fabriquer une multitude de produits, y compris les antigels et polyester polymères (les précurseurs de nombreuses matières plastiques et de tissus ).

La plupart des 20% restants de l'oxygène produit commercialement est utilisé dans des applications médicales, découpe et le soudage métal, comme comburant dans le carburant de fusée, et dans le traitement de l'eau. L'oxygène est utilisé dans la soudure oxyacétylénique combustion de l'acétylène avec O 2 pour produire une flamme très chaude. Dans ce processus, le métal jusqu'à 60 cm d'épaisseur est d'abord chauffé avec une petite flamme d'oxy-acétylène, puis rapidement coupé par un grand courant d' O 2 . Agrandir fusées utilisent de l'oxygène liquide comme oxydant, qui est mélangé et enflammé avec le combustible pour la propulsion.

Scientifique

Time evolution of oxygen-18 concentration on the scale of 500 million years showing many local peaks.
500.000.000 années dechangements climatiquesvs18O

Paléoclimatologues mesurent le rapport de l'oxygène-18 et l'oxygène-16 dans les coquilles et squelettes d'organismes marins pour déterminer ce que le climat était comme des millions d'années (voir cycle de rapport isotopique de l'oxygène). eau de mer des molécules qui contiennent le briquet isotopes , l'oxygène-16, évaporent à un rythme légèrement plus rapide que les molécules d'eau contenant de l'oxygène-18 12% plus lourd; cette disparité augmente à des températures inférieures. Pendant les périodes de faible globale des températures, la neige et la pluie de ce que l'eau évaporée tend à être plus élevé dans l'oxygène-16, et l'eau de mer laissé derrière tend à être plus élevé dans l'oxygène-18. Les organismes marins intègrent alors plus d'oxygène-18 dans leurs squelettes et des coquilles qu'ils ne le feraient dans un climat plus chaud. Paléoclimatologues également de mesurer directement ce ratio dans les molécules d'eau de carottes de glace des échantillons qui sont jusqu'à plusieurs centaines de milliers d'années.

Géologues planétaires ont mesuré différents abondances des isotopes de l'oxygène dans des échantillons provenant de la Terre , la Lune , Mars et les météorites, mais étaient longtemps incapables d'obtenir des valeurs de référence pour les rapports isotopiques dans le Sun , qu'on croit être les mêmes que ceux de l' énergie solaire primordiale nébuleuse. Cependant, l'analyse d'un silicium tranche exposée au vent solaire dans l'espace et retourné par la écrasé engin spatial Genesis a montré que le Soleil a une proportion plus élevée de l'oxygène-16 que ne le fait la Terre. La mesure implique qu'un processus inconnu épuisé l'oxygène-16 à partir du Soleil le disque protoplanétaire du matériel avant la coalescence des grains de poussière qui se sont formées la Terre.

Oxygen présente deux spectrophotométriques bandes d'absorption pic aux longueurs d'onde 687 et 760 nm. Certains spécialistes de la télédétection ont proposé d'utiliser la mesure du rayonnement provenant de couverts végétaux dans ces bandes pour caractériser l'état de santé de la plante à partir d'une plate-forme satellite. Cette approche exploite le fait que, dans ces bandes, il est possible de discriminer la végétation de la réflectance à partir de sa fluorescence, ce qui est beaucoup plus faible. La mesure est techniquement difficile en raison du faible rapport signal à bruit et la structure physique de la végétation; mais il a été proposé comme un procédé possible de contrôler le cycle de carbone à partir de satellites à l'échelle mondiale.

Compos??s

Water flowing from a bottle into a glass.
Eau(H2O) est le composé le plus familier de l'oxygène.

Le degré d'oxydation -2 est de l'oxygène dans la quasi-totalité des composés connus de l'oxygène. L'état d'oxydation -1 se trouve dans quelques composés tels que peroxydes. les composés contenant de l'oxygène dans d'autres états d'oxydation sont très rares: -1/2 ( superoxydes), -1/3 ( ozonides), 0 ( élémentaire, acide hypofluoreux), une / 2 ( dioxygényle), 1 ( difluorure de dioxygène), et deux ( difluorure d'oxygène).

Oxydes et d'autres composés inorganiques

Eau ( H 2 O ) est l'oxyde d' hydrogène et d'oxygène composé le plus familier. Les atomes d'hydrogène sont liés de manière covalente à l'oxygène dans une molécule d'eau, mais ont également une attraction supplémentaire (environ 23,3 kJ · mol -1 par atome d'hydrogène) à un atome d'oxygène adjacent à une molécule distincte. Ces Les liaisons hydrogène entre les molécules d'eau occupent les 15% environ à moins que on peut s'y attendre dans un liquide simple avec juste forces de van der Waals .

A rusty piece of a bolt.
Oxydes, tels quel'oxyde de fer ousous forme de rouille lorsque l'oxygène se combine avec d'autres éléments.

En raison de sa électronégativité, formulaires d'oxygène des liaisons chimiques avec presque tous les autres éléments à des températures élevées pour donner correspondant oxydes. Toutefois, certains éléments forment facilement des oxydes à conditions normales de temp??rature et de pression; la la rouille du fer est un exemple. La surface de métaux tels que l'aluminium et le titane sont oxydés en présence d'air et de devenir revêtu d'un film mince d'oxyde qui passive le métal et ralentit en outre la corrosion . Certains transition oxydes métalliques sont présents dans la nature en tant que composés non stoechiométriques, avec un peu moins métal que la formule chimique serait montrer. Par exemple, le naturel se produisant FeO ( wüstite) est en fait écrit sous la forme Fe 1 -x O , où x est généralement de l'ordre de 0,05.

L'oxygène comme un composé est présent dans l'atmosphère dans l'état de traces sous la forme de dioxyde de carbone ( CO 2 ). La croûte de la Terre rock est composé en grande partie d'oxydes de silicium ( silice SiO 2 , trouvé dans le granit et sable ), l'aluminium ( oxyde d'aluminium Al 2 O 3 , dans la bauxite et du corindon ), le fer ( fer (III) l'oxyde de Fe 2 O 3 , à h??matite et la rouille) et le carbonate de calcium (en calcaire). Le reste de la croûte de la Terre est aussi faite de composés oxygénés, en particulier les divers complexes silicates (en silicates). Le manteau de la Terre, d'autant plus grande masse de la croûte terrestre, est en grande partie composé de silicates de magnésium et de fer.

Alimentation en eausolublessilicates sous la forme deNa4SiO4,Na2SiO3, etNa2Si2O5sont utilisés comme d??tergents et les adh??sifs.

L'oxygène agit également comme unligand pour des métaux de transition, en formant métal-O2liaisons avec l'iridiumatome decomplexe de vaska, avec laplatineen PtF6, et avec le centre de fer de l'hème de l'h??moglobine.

Des composés organiques et des biomolécules

A ball structure of a molecule. Its backbone is a zig-zag chain of three carbon atoms connected in the center to an oxygen atom and on the end to 6 hydrogens.
L'acétoneest un matériau d'alimentation important dans l'industrie chimique.
  Oxyg??ne
  Carbone
  Hydrog??ne
Skeletal chemical structure with a linear chain of O-P-O bonds connected to three different carbon-nitrogen rings.
L'oxygène représente plus de 40% de lamasse moléculairede l'ATPmolécule.

Parmi les classes les plus importantes de composés organiques contenant de l'oxygène sont (où "R" est un groupe organique): les alcools (R-OH); des éthers (ROR), les cétones (R-CO-R); aldéhydes (R-CO- H); des acides carboxyliques (R-COOH); les esters (R-COO-R), les anhydrides d'acide (R-CO-O-CO-R); et des amides ( RC (O) -NR 2 ). Il existe de nombreuses organiques importantes de solvants qui contiennent de l'oxygène, dont: l'acétone , le methanol , l'éthanol , l'isopropanol, le furanne, le THF, le l'??ther di??thylique, dioxane, l'ac??tate d'??thyle, le DMF, le DMSO, l'acide acétique et l'acide formique . Acétone ( (CH 3 ) 2 CO ) et de phénol ( C 6 H 5 OH ) sont utilisés en tant que matériaux d'alimentation dans la synthèse de nombreuses substances différentes. D'autres composés organiques qui contiennent de l'oxygène importants sont les suivants: glycérol, formald??hyde, le glutaraldéhyde, acide citrique, l'anhydride acétique, et l'acétamide. Les époxydes sont des éthers dans lesquels l'atome d'oxygène fait partie d'un cycle de trois atomes.

L'oxygène réagit spontanément avec de nombreux organiques composés égales ou inférieures à la température ambiante dans un processus appelé auto-oxydation. La plupart des composés organiques qui contiennent de l'oxygène ne sont pas faites par l'action directe de O 2 . Composés organiques importants dans l'industrie et le commerce qui sont faites par oxydation directe d'un précurseur comprennent l'oxyde d'éthylène et de l'acide peracétique.

L'élément se trouve dans presque tous les biomolécules qui sont importantes pour (ou généré par) la vie. Seuls quelques biomolécules complexes courantes, telles que le squalène et les carotènes, ne contiennent pas d'oxygène. Parmi les composés organiques présentant de l'intérêt biologique, des hydrates de carbone contiennent la plus grande proportion en masse d'oxygène. Tous graisses, des acides gras , des acides aminés et des protéines contiennent de l'oxygène (en raison de la présence de groupes carbonyle dans ces acides et de leurs résidus d'ester). L'oxygène se produit également dans le phosphate ( PO 3-
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) groupes dans les molécules de transport d'énergie biologiquement importants ATP et ADP, dans le squelette et les purines (à l'exception de l'adénine) et pyrimidines de l'ARN et l' ADN , et en os que le phosphate de calcium et l'hydroxyapatite.

Sécurité et précautions

Le NFPA 704 comprimés taux standard de l'oxygène gazeux comme non dangereux pour la santé, non inflammable et non réactif, mais un oxydant. L'oxygène liquide réfrigéré (LOX) est donné une cote de danger pour la santé de 3 (de risque accru de hyperoxie de vapeurs condensées, et pour les risques communs aux liquides cryogéniques tels que des engelures), et toutes les autres notes sont les mêmes que la forme de gaz comprimé.

Toxicit??

A diagraph showing a man torso and listing symptoms of oxygen toxicity: Eyes – visual field loss, near)sightedness, cataract formation, bleeding, fibrosis; Head – seizures; Muscles – twitching; Respiratory system – jerky breathing, irritation, coughing, pain, shortness of breath, tracheobronchitis, acute respiratory distress syndrome.
Les principaux symptômes de la toxicité de l'oxygène
Four divers, equipped with oxygen cylinders, at the see bottom.
Toxicité de l'oxygène se produit lorsque les poumons prennent dans une supérieure à la normaleO2pression partielle, qui peut se produire dans une profonde plong??e sous-marine.

Le gaz oxygène ( O 2 ) peut être toxique à hautes pressions partielles, conduisant à des convulsions et d'autres problèmes de santé. Toxicité de l'oxygène commence généralement à se produire à des pressions partielles plus de 50 kilo pascals (kPa), soit 2,5 fois le niveau normal de la mer O 2 pression partielle d'environ 21 kPa (égale à la composition en oxygène d'environ 50% à la pression normale). Ce ne sont pas un problème, sauf pour les patients sur les ventilateurs mécaniques, puisque le gaz fourni à travers les masques à oxygène dans les applications médicales est généralement composé de seulement 30% -50% O 2 en volume (environ 30 kPa à la pression normale). (Bien que ce chiffre est également soumis à de grandes variations, selon le type de masque).

?? un moment donn??, les bébés prématurés ont été placés dans des incubateurs contenantO2riche en air, mais cette pratique a été abandonnée après quelques bébés ont été aveuglés par la teneur en oxygène étant trop élevé.

Respirer pur O 2 dans les applications spatiales, telles que dans certains combinaisons spatiales modernes, ou dans les vaisseaux spatiaux début comme Apollo, ne provoque pas de dommages dus aux basses pressions totales utilisées. Dans le cas des combinaisons spatiales, l' O 2 pression partielle dans le gaz de respiration est, en général, environ 30 kPa (1,4 fois la normale), et la résultante O 2 pression partielle dans le sang artériel de l'astronaute est à peine plus que le niveau de la mer normale O 2 partielle pression (pour plus d'informations sur ce sujet, voir costume de l'espace et de gaz du sang artériel).

Toxicité de l'oxygène dans les poumons et le système nerveux central peut également se produire dans une profonde plongée sous-marine et la plongée de surface fournie. L'inhalation prolongée d'un mélange d'air avec un O 2 pression partielle supérieure à 60 kPa peut éventuellement conduire à permanente fibrose pulmonaire. L'exposition à un O 2 pressions partielles supérieures à 160 kPa (environ 1,6 atm) peut provoquer des convulsions (normalement mortelles pour les plongeurs). La toxicité aiguë de l'oxygène (provoquant des convulsions, son effet le plus redouté pour les plongeurs) peut se produire par la respiration d'un mélange d'air avec 21% O 2 à 66 m ou plus de profondeur; la même chose peut se produire par l'inhalation de 100% O 2 à seulement 6 m.

Combustion et autres dangers

An inside of some device, charred and apparently destroyed.
L'int??rieur de la Apollo 1 Module de Commande. Pur O 2 à supérieure à la pression normale et une étincelle a conduit à un incendie et la perte de la Apollo 1 ??quipage.

Sources très concentrées d'oxygène favorisent une combustion rapide. incendie et les risques d'explosion existent lorsque oxydants concentrés et les combustibles sont amenés à proximité immédiate; Cependant, un événement d'allumage, comme la chaleur ou une étincelle, est nécessaire pour déclencher la combustion. L'oxygène est lui-même non combustible, mais l'oxydant. les risques de combustion appliquent également des composés de l'oxygène avec un potentiel oxydatif élevé, tels que les peroxydes, les chlorates, les nitrates , perchlorates, et dichromates parce qu'ils peuvent donner de l'oxygène à un feu.

Concentré O 2 va permettre la combustion de procéder rapidement et énergiquement. acier tuyaux et des cuves de stockage utilisés pour stocker et transmettre à la fois gazeux et de l'oxygène liquide va agir comme un carburant; et donc la conception et la fabrication de joints 2 systèmes nécessite une formation spéciale pour assurer que les sources d'incendie sont réduits au minimum. Le feu qui a tué l' équipage d'Apollo 1 dans un test de rampe de lancement se propager si rapidement parce que la capsule a été pressurisé avec pur O 2 mais à un peu plus de la pression atmosphérique, à la place de la 1 / 3 pression normale qui serait utilisé dans une mission.

Les déversements de liquides d'oxygène, si on les laisse tremper dans la matière organique, commele bois,les produits pétrochimiques, et del'asphalte peut causer ces matériaux pourexploser de manière imprévisible à l'impact mécanique ultérieure. Comme avec les autres liquides cryogéniques, le contact avec le corps humain, il peut provoquer desgelures de la peau et de la yeux.

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