Oksijen Nedir? (Özellikleri, Faydaları)
Oksijen, yaşamın devamı için gerekli en önemli gazdır. Hayat döngüsü, oksijenin varlığı ile devam edebilir.
Oksijen, dünyadaki bütün canlıların yaşam kaynağı bir gazdır. Hava ve sudaki oksijen insan başta olmak üzere bütün canlı türlerinin yaşam kaynağıdır. Atmosferin beşte biri, insan vücudunun üçte ikisi, suyun onda dokuzu oksijen içerir. Kısacası “hayat ve nefes” demek “oksijen” demektir. Oksijen olmazsa ateş de olmaz. Dolayısıyla hava, su ve ateşteki fonksiyonu göz önüne alındığında oksijensiz hayat olmayacağına göre bu hayati gazla ilgili bir şeyler öğrenelim.
Tarihçesi
Oksijen, dünya var olduğundan beri bütün canlıların yaşamasına vesile olmuş ve günümüze kadar gelen birçok neslin devamını sağlamıştır. Ancak oksijenin keşfi yaklaşık 250 yıl önceye dayanıyor. Yunancadan gelen bir ifade olan oksijen, “oxus (asit)” ve “gennan (oluşturmak)” sözcüklerinden türetilen bir kelime…
Oksijeni ilk olarak İsveç asıllı Alman eczacı ve kimyager Carl Wilhelm Scheele, 1772 yılında potasyum nitrat ve cıva oksidin ısıtarak keşfetti. Ancak bu keşfini yayınlamakta gecikince keşif ününü İngiliz fizikçi ve kimyager Joseph Priestley’e kaptırdı. 1774 yılında kimyasal deneyler yapan Priestley, cıva oksidi daha çok ısıtarak termal olarak ayrıştırdı ve saf oksijen elde etti. Bulduğu gazla ilgili aynı yıl içinde makale yayınlayan Priestley, bilim çevrelerinde oksijeni ilk olarak keşfeden isim olarak anıldı.
Fransız kimyacı Antoine-Laurent de Lavoisier ise, Priestley’in de bilgisinden faydalanarak 1775-1781 yılları arasında yaptığı deneylerle daha önceki teorileri geliştirerek oksijenin su ve havada bulunduğunu, yanma özelliğini ve solunum için önemini oraya çıkaran isim oldu. Asitlerde de bu elementin bulunduğu iddia ederek çalışmalarını genişletti ve bu gaza “asit oluşturan” anlamındaki “oksijen” adını verdi.
Kimyasal Özellikleri
Yeryüzünde en çok bulunan element olan oksijenin kimyasal simgesi “O”, atom numarası 8’dir. Ergime noktası -218, kaynama noktası -183’tür. Element tablosunun 16-A grubunda yer alır. Renksiz, kokusuz, yakıcı özelliği olan ametal bir gazdır. Sıvı ve katı hali soluk, mavi renktedir. Normal sıcaklıkta pasif, yüksek sıcaklıkta aktiftir. Sudaki çözünürlüğü düşüktür. 100 ml suda 2,8 ml oksijen çözünür.
Oksijen ile hidrojen bileşiği suyu meydana getirir. Su, oksijenin en önemli bileşiğidir. Ametal oksitler, organik bileşikler ve çeşitli asit bileşikleri ile kovalent bağ oluşturur. Metallerle iyonik bileşikler meydana getirir. Doğada önemli minerallerin ve elementlerin çoğu oksijen içerir.
Dünya atmosferinin yaklaşık beşte birini kaplayan oksijenin Mars’ta sadece yüzde 0, 15 oranında bulunduğu tespit edilmiştir. Suyun onda dokuzu, atmosfer kütlesinin yüzde 23’ü, atmosfer hacminin yüzde 21’, kayaların yüzde 47’si oksijendir. Çok etkin bir oksijen allotrobu olan ozon, morötesi ışınların oksijene tepkimesi veya elektrik boşalmaları sonucu ozon oluşur. Ozon, üç oksijen atomundan oluşan bileşiktir. Yıldırımlar sonucu oluşan ozon, havayı temizler. Saf oksijen çok tehlikelidir. Bir kıvılcımla yanarak hasara yol açabilir.
Sıvı Oksijen Nedir?
Oksijen, sıvılaştırılması zor olan bir gazdır. Sıvı oksijen, sıvılaştırılmış havadan elde edilir. Oksijen, -118,8 derecenin üzerinde sıvılaştırılamaz. Diğer bir deyişle oksijen, basınçla sıvılaştırılamaz. Kaynama noktasının altında bir dereceye soğutulduğunda açık mavi sıvı halini alır. Soğutulmaya devam edilirse katılaşır. Sıvı oksijen kuvvetli bir manyetiktir. Bazı metaller sıvı oksijen emer. Mavi renktedir ve çok tehlikelidir. Temas halinde gözleri ve cildi dondurabilir.
Oksitlenme Nedir?
Maddelerin oksijenle tepkimeye girmesi sonucu oluşan bileşiklere “oksit” adı verilir. Oksijen, soy gazlar dışında hemen hemen bütün elementin oksitlerini oluşturur. Oksitlenme bir yanma olayıdır. Örneğin demirin paslanması aslında bir yanma olayıdır ve oksijen sayesinde ortaya çıkar. Işık ve ısı veren bütün durumlar yanma olayıyla ortaya çıkar. Oksitlenme veya paslanma ise yanmanın özel ve farklı bir versiyonudur. Yavaş ve çabuk oksitlenme şeklinde iki şekilde meydana gelir. Isı ve ışık veren durumlar çabuk oksitlenme veya yanmayı; ısı ve ışık vermeyen durumlar ise yavaş oksitlenmeyi veya paslanmayı ortaya çıkarır. Havadaki oksijenin etkisi ile metal üzerindeki bozunmalara “korozyon” adı verilir.
Yavaş oksitlenmenin etkisinde kalan metaller, oksijen ile nemin etkisi ile açık havada oksitlenir. Bu tür oksitlenme metallerin yapısına göre değişiklik gösterir. Örneğin alüminyumdaki oksit tabakası üst yüzeyde kalarak koruma kalkanı oluştururken, demir ve bakır gibi bazı metallerde de alt tabakaya inerek oksit veya tuz haline çevirir. Canlıların nefes alıp verirken gerçekleştirdikleri solunum olayı da aslında bir oksitlenme örneğidir. Solunum olayında havadan alınan oksijenin besinlerden alınan karbonu yakması sonucu karbondioksit açığa çıkması bir yanma olayıdır.
Çabuk oksitlenme ise, ısı ve ışığın açığa çıktığı yanma olaylarıdır. Maddenin yanıp tutuşması ve ısınması sonucu ortaya çıkan durumdur. Kükürt, odun ve kömür yakılması gibi olaylar çabuk oksitlenmeye örnek gösterilebilir.
İnsan Vücudundaki Oksitlenme
İnsan vücudunun yaklaşık üçte ikisi oksijen içerir. İnsan vücudunda da dokuların oksitlenmesi önemli bir enerji kaynağıdır. Kandaki alyuvarların hemoglobini tarafından akciğerlerde tutulan havadaki oksijenle sağlanan durum “dokuların oksitlenmesi” olayıdır. Kan akımı ile sonradan oksijen bütün dokulara yayılır. Organik maddelerin oksitlenmesi de biyolojik sistemlerin devamı için enerji kaynağı sağlar. Şeker ve yağ gibi enerji veren maddelerin oksitlenmesi, kimyasal enerjinin yüksek enerjili bağlar olarak depolanmasını sağlar. Bu bağlar, insan ve hayvanların hareket etmesi, iş yapması, kasların işlevlerini yerine getirmesi gibi birçok fayda sağlayarak organizmaların bileşenlerini meydana getirir. Son yıllarda uygulanan tedavi yöntemleri arasında vücuttaki oksijen miktarının artırılması uygulaması da yer alıyor. Transformal nefes tekniği adı verilen bu yöntemler bakteri oluşumu ve enfeksiyonlar önlenebiliyor.
Oksijen ve Bitkisel Özümleme (Fotosentez)
Oksijenin karbon-azot döngüsünde önemli bir yeri var. İnsanların solunum yoluyla aldığı oksijen miktarı yüzde 20 civarındadır. Azot ve diğer gazlar da yüzde 80’lik oranı oluşturur. Canlıların solunum yoluyla havadan aldığı oksijen, besinler aracılığı ile alınan karbonu yakar. Bu şekilde karbondioksit gazı oluşur ve bu gaz da yine solunum yoluyla dışarı atılır.
Yeryüzündeki canlıların karbondioksit salınımı yapması sonucu değişen ekolojik dengeyi algler ve yeşil bitkiler “özümleme” veya “fotosentez” yaparak tekrar sağlar. Bitkiler, karbondioksit gazını glikoz ve nişastaya çevirir. Böylece kozmik enerjiyi kimyasal enerjiye dönüştürerek karbonhidrat olarak depolar. Depolanan glikoz, proteinli ve yağlı besinlerin temelini oluşturur. Özümleme olayında karbon bağlanır ve oksijen dışarı çıkar. Özümleme, bu açıdan bakıldığında canlıların solunum olayının tersini gerçekleştirir. Yani karbondioksit alarak oksijen verir. Bitkiler özümleme işlemi yapmasaydı atmosferdeki oksijen biter ve hayat son bulurdu.
Denizlerdeki balıkların yaşamını sürdürmesi için de suda çözünen oksijen miktarı çok önemlidir. Dünyadaki sular yaşam alanlarının başlıca oksijen kaynağını oluşturur. Yeryüzünde yaşam bulunan bütün bölgelerdeki (biyosfer) oksijenin yüzde 90’ını sulardaki alglerin sağladığı tahmin ediliyor. Doğadaki bütün durumlar ve olaylar, oksijen miktarının sabit kalmasına bağlıdır. Tabiattaki oksijen miktarı, hayatın devamını sağlayacak şekilde tezahür etmektedir. Doğadaki oksijen miktarı yüzde 1-2 oranında bile artsa birçok eşya ve madde yanmaya başlar.
Kullanıldığı Alanlar
Oksijen, sıvı ve gaz halinde tıptan endüstriye kadar birçok alanda kullanılıyor. Kronik astım, kalp rahatsızlığı ve solunum yetemezliği yaşayan insanlara çeşitli aparatlarla oksijen takviyesi yapılır. Gaz zehirlenmelerinde de ilk olarak oksijen takviyesi yapılmalıdır. Dalgıçlar da oksijen tüpleri sayesinde denizlerin derinliklerine dalış yapabiliyor.
Oksijenin kullanıldığı alanlardan bazılarını şöyle sayabiliriz; füze motorları, roketler, su gazı imali, sentetik taşlar, yüksek ısılı fırınlar, kimyasal ürün ve sentezler, arıtma tesisleri, uçak ve füze yakıtları, bebek kuvözleri, çelik üretimi, çeşitli tedavi yöntemleri…
Oksijenin havacılık ve sanayide kullanıldığı durumlarla ilgili birkaç anekdot verelim:
Uçaklar havalandıkça havadaki oksijen yoğunluğu azalıyor. Yani dış hava basıncı düşüyor. 10 bin feetten sonraki yüksekliklerde havadaki oksijen miktarı çok seyreliyor. Bu durumda insanlarda “hipoksi” adı verilen bilinç kaybı ortaya çıkıyor. Bu sebeple havayolu şirketleri kabin basıncını dengelemek için havadaki oksijen miktarını elektronik bir sistemle otomatik olarak ortalama 8 bin feete göre ayarlıyor. Böylece uçaktaki basınç dengeleniyor ve insanların hayati fonksiyonlarının devamı sağlanıyor.
Sanayi ve endüstride kullanılan ve halk arasında oksijen kaynağı olarak bilinen “oksigaz”; yakıcı gaz oksijen ile yanıcı gazlar asetilen, propan ve lpg gibi gazların bileşimi ile meydana gelir. Bir üfleç yardımı ile püskürtülerek yakılan bu gazların çıkardığı alev, bir teli kaynatarak metallerin birleştirilmesini sağlar. Oksijen kaynağında kullanılan asetilen gazı, oksijen ile bir araya geldiğinde 3200 dereceye kadar ısı çıkarabilir. Oksijen kaynağı çelik ve demir gibi birçok metalin delinmesi veya kesilmesinde de kullanılır.
