مجرة - Majarah
طريقك الى العالم

بحث عن الأكسجين

الأكسجين أهم العناصر على الأرض 

الأكسجين الغاز الأكثر أهمية على وجه الأرض لستهلكه من جميع الكائنات الحية  ، حيث أنه يخدم جميع اشكل الحياة من انسان و حيوان و نبات و اشكال اخى من الحيوات المختلفة ، الأكسجين هو أكثر عناصر الطبيعة تأثير في مجرى الحياة على كوكب الأرض • 

فيما يلى نبحر في بحر العلوم و التكنولوجيا حتى نتعرف سويا على عنصر الأكسجين في كل أشكاله و بكل استخدماته و أهميته ، و سوف نتحدث عن المميزات التي دفعت الإنسان في استخدامه في الصناعة الحديثة و تطوير استخدام الأكسجين الأخرى • 

تعريف الأكسجين ؟

الأكسجين هو غاز عديم اللون و الطعم و الرائحة فى الحالة الغازية ، بينما يحمل اللون الازرق الخفيف فى حالته السائلة ، الأكسجين هو أحد العناصر اللا فلزات فالأكسجين هو احمد اهم العناصر الكيميائية يرمز له بالرمز  O و يكون عدده الذري 8 ، ويقع ضمن عناصر الدورة الثانية من الجدول الدورى وعلى قمة المجموعة السادسة عشر (المجموعة السادسة وفق ترقيم المجموعات الرئيسية في الجدول الدوري ) والتي تسمى بمجموعة الكالكوجين ، وهو عنصر من أهم عناصر المجموعة رئيسي يكون الأكسجين في الشروط العادية من الضغط ودرجة الحرارة العادية على شكل عنصر كيميائي فى صورة غاز ثنائي الذرة O2 و هذا شكله الطبيعى •

فمن مميزات الأكسجين الذري أن نشاط كيميائي بشكل كبير، حيث أنه من أقوى انواع  المواكسدات على وجه الأرض ، كما انه يميل إلى الارتباط الكيميائي لتشكيل المركبات الكيميائية وخاصة مركبات الأكاسيد المختلفة • 

يعتبر الأكسجين أحد أهم العناصر الكيميائية الموجودة في الأرض ، فهو واسع الانتشار بشكل كبير جدا ، حيث أن غاز الأكسجين يشكل بالادق نسبة 20.94 % من تركيب الغلاف الجوي الذي يحيط بكوكب الأرض و بالإضافة إلى وجود شكل متاصل منه وهو غاز الأوزون الذي يحمل الرمز (O3) • 

كما أن عنصر الأكسجين هو أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية حيث انه يشكل بنسبة 48.9 % من المكونات فى قشرة كوكب الأرض ، كما ان الأكسجين يأتي في المرتبة الثانية التي تلي عنصر الحديد من حيث توفر العناصر في تركيب الأرض كا كل • 

يتوفر عنصر الأكسجين الذري بوفرة كبيرة جدا في الكون ، حيث يعتبر هو ثالث العناصر من حيث الوفرة بعد الهيليوم و الهيدروجين الذين يعتبرنا هما أكثر العناصر وفرة فى الكون بالكامل •

اما هناك ثلاثة نظائر مستقرة متوفرة لعنصر الأكسجين وهي  16.O و 17.O و 18.O ، و يعتبر أكثرها وفرة هو الأكسجينO.16 ، حيث ان وفرته الطبيعية 99.8 % فى الكون .

الأكسجين ذو أهمية حيوية كبيرة جدا للكائنات الحية على كوكب حيث لا غنى عنه لتستمر الحياة على سطح كوكب الأرض ، فالاكسجين أساس فى عملية التنفس لدى الإنسان ولدى الحيوانات ، كما أن الأكسجين يدخل في عملية التركيب الضوئي لدى النباتات على الأرض ، بالإضافة إلى ذلك فهو عنصر أساسى فى عملية الاحتراق على كوكب الأرض ، كما يسهم بشكل كبير في عمليات التآكل في الطبيعة على كوكب الأرض .

الاشكال و التفاعلات المختلفة للأكسجين فى كوكب الارض 

الأكسجين كعنصر هو أكثر العناصر الكيميائية توفر في الطبيعة على كوكب الأرض من حيث حجم الكتلة بحيث انه يعتبر هو ثالث أكثر العناصر توفر في الكون و على كوكب بعد عنصر الهيليوم و عنصر الهيدروجين حيث يعتبر هما الأكثر توفر فى الكون • 

إن عنصر الأكسجين هو أكثر العناصر الكيميائية انتشارا على سطح كوكب الأرض فبالإضافة إلى وجوده في غلاف الأرض الجوي و هو الاهم لحفاظه على الهواء القابل للتنفس للكائنات الحية كم يتوفر الأكسجين في كل من غلاف الأرض الصخري فتحادة مع عناصر مختلفة يجعله الأكثر توفر فى الصخور الارضية و الاكثر توفر بعد عنصر الحديد وكم يتوفر الاكسجين فى غلاف كوكب الأرض المائي اللازم لحياة الكائنات التي تسكن كوكب الأرض أما بالنسبة لغلاف الأرض الحيوي في توفر عنصر الأكسجين في بكثرة • 

تعد قيمة الكسر الكتلي لعنصر الأكسجين في الغلاف كوكب الأرض ما يعادل نسبته 50.5%، وذلك إلى توغله فى عمق يصل إلى 16 كم في الغلاف الصخري لكوكب الأرض • 

يوجد عنصر الأكسجين على شكل جزيء في الغلاف الجوي حيث انه يشكل درع حماية و يحافظ على الهواء الصالح للتنفس على كوكب الارض ، كما يتوفر الاكسجين على شكل غاز منحل في مياه البحر التي تشكل نسبة كبيرة من مساحة كوكب الأرض و التى يعيش فيها نسبة 40 % من الكائنات الحية على وجه الأرض •

في حين أن الشكل الأكثر انتشارا لعنصر الاكسجين هو دخوله في تركيب المركبات الكيميائية داخل سطح الأرض فإن أغلب المعادن تحتوى على عنصر وبالتالي الصخور تحتوى على الأكسجين في تركيبها من أهم هذه المعادن هى السيليكات مثل الفلسبار والميكا و معدن الأوليفين ومن أشهر الكربونات التي تحتوي على الأكسجين هو كربونات الكالسيوم في الحجر الجيري ، ومن أهم الأكاسيد التي تحتوي على عنصر الأكسجين هو ثنائي أكسيد السيليكون في الكوارتز• 

الأكسجين يشكل نسبة 20.95% من حجم الهواء على الارض و هذا ما يجعل الهواء لصالح للتنفس، كما يشكل الأكسجين ما يعادل 23.16% كتلة الهواء على الأرض ، في حين أنّ نسبة الأكسجين في الماء تبلغ 88.8% و هذا ما يجعل الهيدروجين هو الأقل بنسبة 21.2 % من نسبة المياة على كوكب الأرض ، كما يجدر بنا الإشارة إلى أن الأكسجين يشكل نسبة (86%) من ماء البحر و كمل يشكل الأكسجين نسبة أقل منها في الماء العادي الصالح للشرب لدى البشر ، و هذا بسبب وجود كميات كبيرة جدا من الأملاح المنحلة التي لا يوجد في تركيبها عنصر الأكسجين ، مثل كلوريد الصوديوم• 

يرجع ارتفاع نسبة عنصر الأكسجين في كوكب الأرض إلى ما يسمى بدورة الأكسجين ، وهي دورة حيوية جيولوجية كيميائية معروفة باسم (البيوجيوكيميائية) وهى تصف حركة الأكسجين ضمن الأغلفة الثلاثة الأساسية لكوكب الأرض ، وهي الغلاف الجوي والحيوي والصخري • 

أما عن العامل الأساسي وهو المحرك دورة الأكسجين هو التركيب الضوئي في النباتات التى تنتج الأكسجين ، والذي يعتبر مسؤولا عن الشكل الحالي الغلاف الجوي لكوكب الأرض •

يتم تحرير الأكسجين عن طريق عملية التركيب الضوئي للنباتات إلى الغلاف الجوي لكوكب الأرض و بالمقابل إن التنفس الخلوي للكائنات الحية على سطح كوكب الأرض ، وتحللها في باطن كوكب الأرض ، يزيلها من الغلاف الجوي وبالتالي من الطبيعي أن كمية عنصر الأكسجين المتوفرة في الأرض تبقى ثابتة وتكون في حالة من التوازن العام لعنصر الاكسجين و يعتبر التوازن الحالي يحدث الاستهلاك والإنتاج في نفس المعدل لعنصر الاكسجين ، وهو تقريبا نسبة 1/2000 من كمية عنصر الأكسجين في الغلاف الجوي لكوكب الأرض كل سنة . تدعى هذه الحالة التي يوجد فيها عنصر الأكسجين من التوازن العالم تعرف باسم الحالة الثابتة.

تشير الأبحاث التي تراقب مستويات عنصر الأكسجين في الغلاف الجوي لكوكب الأرض إلى حدوث هبوط تدريج والذي يعتبر سببه إن استهلاك الطاقة عبر حرق الوقود الأحفوري مثل البترول و ومشتقاته المختلفة و الغاز الطبيعي • 

الأكسجين و النباتات 

الأكسجين أهم العناصر المتوفر في كوكب الأرض حيث أن و الجزاء السابق شرحنا دورة الأكسجين و لهذا سوف نشرح لكم في يالى عملية التركيب الضوئي المسؤولة عن إنتاج الأكسجين • 

التخليق الضوئي  أو التمثيل الضوئي أو  التركيب الضوئي 

هذه هى الأسماء التى يتم إطلاقها على عملية إنتاج الأكسجين من خلال التركيب الضوئي و فيما يلى شرح مبسط لم يحدث فى هذه العمليه ، تعريف التركيب الضوئي 

هي عملية كيميائية معقدة جدا تحدث في خلايا النباتات الخضراء كما تحدث أيضا فى البكتيريا الزرقاء و تحدث أثناء صانعات اليخضور (الصانعات الخضراء) أو الكلوروبلاست في كل من الطحالب في البحر والنباتات العليا فى الطبيعة ؛ و هذا حيث أن ما يتم فيها هو تحويل الطاقة الضوئية من الشمس من الطاقة الكهرومغناطيسية على شكل الفوتونات من أشعة الشمس إلى الطاقة الكيميائية التى يتم تخزن في روابط سكر الجلوكوز وفق المعادلة الصعبة التي توضح فيما ياتى :

6CO2 + 6H2O + light + chloroplasts = C6H12O6 + 6O2

و يعتبر من أهم نتائج هذه المعادلة هو :

هو عنصر الأكسجين غاز قابل للتنفس لدى الكائنات الحية ، فكل جزيئة من عنصر ثاني أكسيد الكربون فى صورة غاز تدخل في معادلة التركيب الضوئي يعادلها جزيئة من عنصر  الأكسجين فى صورة غاز ناتجة عن هذا التفاعل • 

أما عن ما يحدث خلال هذه العملية نشرح لكم ان حين تسقط فوتونات اشعة الضوء على جزيئة الكلوروفيل فيحدث اصطدم الفوتون بإلكترون من الكترونات الكلوروفيل عندها يصبح الإلكترون في حالة تهيج ويقفز من مداره الأصلي، وهذه حالة غير ثابتة فيميل للعودة إلى مداره الأصلي (خلال جزء من الثانية) وأثناء عودته يطلق الطاقة التي اكتسبها ، يمكن أن تنطلق طاقة الالكترون على شكل حرارة أو ضوء أو فلورة، اما في التمثيل الضوئي فإنها تعمل على تسيير تفاعل كيميائي • 

الأكسجين و الإنسان 

من الطبيعى انه قد نستغنى الطعام أو الماء و لكن ليس من الطبيعى ان نستغنى عن الهواء و بالأخص الأكسجين فقد نستطيع أن نستمر أحياء لعدة أيام بدون طعام أو ماء، ولكن لا نتحمل أن نعيش لأكثر من دقائق معدودة من دون ان نتنفس و هذا هو الطبيعى فهكذا خلق ، نحن البشر او اى كائنات حية على كوكب الأرض لا يمكنه أن تعيش بدون الأكسجين • 

يعد عنصر الأكسجين هو عصب الحياة بالنسبة للكائنات الحية على كوكب الأرض و أكثر أهمية بالنسبة للإنسان ، حيث أن الأكسجين هو الاحتياج الأهم الذي تحتاجه جميع الكائنات الحية في التنفس الذي يمكنها من إجراء عمليات الحرق بهدف إمدادها بالطاقة اللازمة لنشاطاتها المختلفة و للاستمرار في الحياة ،الأكسجين هو المتطلب الأول بالنسبة للإنسان لأن يساعده على التنفس دون الأكسجين لا يستطيع البقاء على قيد الحياة • 

نتعرف الآن على عملية التنفس عند الإنسان حيث أن التنفيس يعرف بمصطلح (respiration) بالانجليزية حيث انه هو العملية التي يتم خلالها تبادل الغازات بين الغلاف الجوي لكوكب الأرض وخلايا جسم الإنسان ، بحيث يتم نقل غاز الأكسجين من الغلاف الجوي إلى الجسم، وإخراج غاز ثاني أكسيد الكربون من الجسم إلى الغلاف الجوي • 

هناك نوعان من عملية التنفس لدى الإنسان وهما :

اولا التنفس الخارجي و المعروف بالمصطلح الإنجليزي ( External respiration ) و تعريفها هي عملية التي يتم من خلالها تبادل الغازات بين الهواء أو ما يعرف باسم الجوي وخلايا الدم من خلال أحد أعضاء الجهاز التنفسي لدى الإنسان وهما الرئتين • 

ثانيا التنفس الداخلي و المعروف بالمصطلح الإنجليزي ( Internal Respiration ) و تعريفها هي عملية التي يتم من خلالها تبادل الغازات اللازمة للتنفس بين خلايا الدم وخلايا الجسم ويتم اطلق اسم التنفس الخلوى على هذا النوع من عمليات التنفس • 

الاستخدامات الطبية للاكسجين

بما أن عنصر الأكسجين غاز يعتبر أساس عملية التنفس الخلوي عند الإنسان ، لذلك باستخدام عنصر الأكسجين كغاز في التطبيقات الطبية المختلفة يعتبر أمر فى غاية الأهمية •

يعتبر العلاج بغاز الأكسجين أحد أهم وأقدم الوسائل الطبية المستخدمة لعلاج عدد من الأمراض التى تصيب الجهاز التنفسي عند الإنسان و مثل  على هذه الأمراض داء الانسداد الرئوي المزمن و والالتهاب الرئوى الحاد ، ومجموعة كبيرة من الأمراض التى تصيب عضلة القلب لدى الانسان، كما ان غاز الأكسجين يستخدم لاى مرض يتطلب وجود الحاجة لتعاطى الأكسجين الغازي من أجل تجنب حدوث حالة نقص التاكسيج ، وعلى هذا الأساس يتم تزود المصابين بكميات إضافيّة من غاز الأكسجين في حالات الإسعاف والحالات الأمراض الحرجة  التى تحتاج العلاج بغاز الاكسجين من جهة أخرى، و على حسب التوصيات الأخيرة من منظمة الصحة العالمية أن استنشاق غاز الأكسجين بكميات كبيرة يعد أحد أهم الوسائل الملائمة لعلاج مرض نوبات الصداع العنقودي لدى الإنسان • 

عادة ما يتطلب العلاج بغاز الأكسجين وجود تجهيزات طبية ومصادر طبية صناعية التزود بغاز الأكسجين، ومن العادة أن يتم استخدام غاز الأكسجين بشكل أسطوانات و على هيئة خيمة أكسجين تساعد على تحسين عملية التنفس ، أما فى الوقت الحالى فقد استبدلت خيمة الأكسجين في المستشفيات ومراكز العلاج بطريقة طبية حديثة وهى أقنعة الأكسجين ، والتي يتم وضعه على هيئة كمامة أو قنوات أنفية موصولة بجهاز التنفس الاصطناعي لتزويد الإنسان الأكسجين ، قد تتطلب العلاج بغاز الاكسجين فى بعض الحالات إدخال الأكسجين عبر أنبوب تنفسي يدخل إلى الرغامى عبر شق في مقدمة العنق لدى الإنسان • 

تسمم الأكسجين 

يمكن أن حول غاز الأكسجين O2 الى سم قاتل عند ضغوط جزئية مرتفعة ، الأمر الذي قد يؤدي إلى حدوث اختلاجات في الجهاز التنفسي لدى الإنسان كما تحدث مشاكل صحية خطيرة جدا على صحة الإنسان • 

تبدأ ظاهرة التسمم بغاز الأكسجين فى الظهور عند ضغوط جزئية أعلى من درجة 50 كيلوباسكال ، والتي تعادل في نسبتها من غاز الأكسجين ما مقدارها 50% من الشروط العادية ، أي ما يقارب 2.5 مرة من القيمة الطبيعية للاكسجين عند مستوى سطح البحر فى كوكب الأرض • 

لهذا فإن نسبة غاز الأكسجين في جميع تطبيقات غاز الأكسجين الصالح للتنفس بالنسبة للمستشفيات أو بذلات الفضاء أو داخل طائرات الركاب تكون فى العادة ما يعادل 30 كيلوباسكال حتى لا يحدث تسمم من الضغط العالى لغاز الأكسجين • 

أما عن التعرض إلى ضغوط جزئية مرتفعة جدا من غاز الأكسجين قد تزيد عن 160 كيلوباسكال (حوالي 1.6 جو) قد تؤدى إلى اختلاجات في الجهاز التنفسي لدى الإنسان مما يجعلها مميتة و قاتلة •

بالنسبة للغوص في أعماق المحيط باحتمالية وقوع حالات التسمم بغاز الأكسجين تكون فى اعالى مستوياتها ، إذ يعتبر التنفس طول المدة لمزيج من الهواء يحتوي على ضغط جزئي مرتفع من غاز الأكسجين يزيد عن 60 كيلوباسكال يمكن أن يؤدي إلى حدوث تليف رئوي وهذا ما قد يسبب الوفاة أو يزيد من نسب حدوثها • 

قد يحدث حالة حادة جدا من التسمم بغاز الأكسجين عند الغواصين في الأعماق الكبير فى حال تنفس مزيج من الهواء الطبيعي (نسبة الأكسجين 21% عند أعماق تصل إلى 6٠ م أو ما يذيد عن هذا ، و قد يحدث الأمر بحد ذاته عند تنفس غاز الأكسجين النقي 100% عند عمق ٥ أمتار أو ما يزيد عن هذا •

لما لا تترك تعليق