ऑक्सीजन: गुण, संरचना, जोखिम, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

ऑक्सीजन काल्कोजन: एक रासायनिक तत्व है कि प्रतीक का प्रतिनिधित्व करती है ओ एक उच्च प्रतिक्रियाशील गैस है, जो समूह की ओर जाता है 16 है। यह नाम इस तथ्य के कारण है कि सल्फर और ऑक्सीजन लगभग सभी खनिजों में मौजूद हैं।

इसकी उच्च इलेक्ट्रोनगेटिविटी इलेक्ट्रॉनों के लिए अपने महान लालच की व्याख्या करती है, जो इसे बड़ी संख्या में तत्वों के साथ जोड़ती है; इस तरह से खनिज आक्साइड की एक विस्तृत श्रृंखला उत्पन्न होती है जो पृथ्वी की पपड़ी को समृद्ध करती है। इस प्रकार, शेष ऑक्सीजन रचना करता है और वातावरण को सांस लेता है।

ऑक्सीजन अक्सर हवा और पानी का पर्याय बन जाता है, लेकिन यह चट्टानों और खनिजों में भी पाया जाता है। स्रोत: Pxhere

हाइड्रोजन और हीलियम के पीछे, ऑक्सीजन ब्रह्मांड में तीसरा सबसे प्रचुर तत्व है, और यह पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान से मुख्य घटक भी है। पृथ्वी के वायुमंडल के 20.8% हिस्से में इसका प्रतिशत है, और यह 89% पानी के द्रव्यमान का प्रतिनिधित्व करता है।

आमतौर पर इसके दो अलॉट्रोपिक रूप होते हैं: डायटोमिक ऑक्सीजन (ओ ₂), जो प्रकृति में सबसे आम रूप है, और समताप मंडल में पाए जाने वाले ओजोन (ओ ₃)। हालांकि, दो अन्य (ओ ₄ और ओ ₈) हैं जो उनके तरल या ठोस चरणों में मौजूद हैं, और भारी दबाव में हैं।

फाइटोप्लैंक्टन और भूमि पौधों द्वारा किए गए प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के माध्यम से ऑक्सीजन का लगातार उत्पादन होता है। एक बार निर्मित होने के बाद, इसे जारी किया जाता है ताकि जीवित प्राणी इसका उपयोग कर सकें, जबकि इसका एक छोटा हिस्सा जलीय जीवन को बनाए रखते हुए, समुद्र में घुल जाता है।

इसलिए यह जीवित प्राणियों के लिए एक आवश्यक तत्व है; न केवल इसलिए कि यह अधिकांश यौगिकों और अणुओं में मौजूद है जो उन्हें बनाते हैं, बल्कि इसलिए भी क्योंकि यह उनकी सभी चयापचय प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप करता है।

यद्यपि 1774 में इसका अलगाव विवादास्पद रूप से कार्ल स्केले और जोसेफ प्रीस्टले के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था, ऐसे संकेत हैं कि ऑक्सीजन वास्तव में 1608 में माइकल सेंडिवोगियस द्वारा पहली बार अलग किया गया था।

सांस की कठिनाइयों वाले रोगियों की जीवन स्थितियों में सुधार करने के लिए इस गैस का उपयोग चिकित्सा पद्धति में किया जाता है। इसी तरह, ऑक्सीजन का उपयोग लोगों को उन वातावरणों में अपने कार्यों को पूरा करने की अनुमति देने के लिए किया जाता है जहां वायुमंडलीय ऑक्सीजन की पहुंच कम है या नहीं है।

लोहे से स्टील में रूपांतरण के लिए व्यावसायिक रूप से उत्पादित ऑक्सीजन का उपयोग धातु उद्योग में मुख्य रूप से किया जाता है।

इतिहास

नाइट्रोएरियल आत्मा

1500 में, लियोनार्दो दा विंची, दूसरी शताब्दी ईसा पूर्व में फिलो ऑफ बायज़ांटियम के प्रयोगों पर आधारित था। सी।, निष्कर्ष निकाला कि हवा का एक हिस्सा दहन और श्वसन के दौरान भस्म हो गया था।

1608 में, कॉर्नेलियस ड्रेबले ने दिखाया कि हीटिंग सालपेट (सिल्वर नाइट्रेट, केएनओ ₃) ने एक गैस का उत्पादन किया। यह गैस, जैसा कि बाद में ज्ञात होगा, ऑक्सीजन थी; लेकिन Drebble इसे एक नए आइटम के रूप में पहचान नहीं सका।

फिर, 1668 में, जॉन माजो ने बताया कि हवा का एक हिस्सा जिसे उन्होंने "स्पिरिटस नाइट्रोएरस" कहा था, आग के लिए जिम्मेदार था, और यह कि श्वसन और पदार्थों के दहन के दौरान भी इसका सेवन किया गया था। माजो ने पाया कि नाइट्रोएरियल आत्मा की अनुपस्थिति में पदार्थ नहीं जलते हैं।

माजो ने सुरमा का दहन किया और इसके दहन के दौरान सुरमा के वजन में वृद्धि देखी गई। इसलिए मेजो ने निष्कर्ष निकाला कि सुरमा नाइट्रोयारियल स्पिरिट के साथ संयुक्त है।

खोज

यद्यपि इसे वैज्ञानिक समुदाय की मान्यता नहीं मिली, जीवन में या उसकी मृत्यु के बाद, यह संभावना है कि माइकल सैंडिवोगियस (1604) ऑक्सीजन का सच्चा खोजकर्ता है।

सैंडिवोगियस एक स्वीडिश कीमियागर, दार्शनिक और चिकित्सक थे जिन्होंने पोटेशियम नाइट्रेट के थर्मल अपघटन का उत्पादन किया था। उनके प्रयोगों ने उन्हें ऑक्सीजन की रिहाई के लिए प्रेरित किया, जिसे उन्होंने "सिबस विटे" कहा: जीवन का भोजन।

1771 और 1772 के बीच, स्वीडिश रसायनज्ञ कार्ल डब्ल्यू शेहेल ने विभिन्न यौगिकों को गर्म किया: पोटेशियम नाइट्रेट, मैंगनीज ऑक्साइड और पारा ऑक्साइड। शेहले ने देखा कि उनमें से एक गैस निकलती है जो दहन को बढ़ाती है, और जिसे उन्होंने "अग्नि वायु" कहा है।

जोसेफ प्रीस्टली के प्रयोग

1774 में, अंग्रेजी रसायनज्ञ जोसेफ प्रीस्टली ने बारह इंच के आवर्धक ग्लास का उपयोग करके पारा के ऑक्साइड को गर्म किया, जो सूर्य के प्रकाश को केंद्रित करता था। पारा ऑक्साइड ने एक गैस जारी की, जिससे मोमबत्ती सामान्य से बहुत तेजी से जल गई।

इसके अलावा, पुजारी ने गैस के जैविक प्रभाव का परीक्षण किया। ऐसा करने के लिए, उसने एक बंद कंटेनर में एक माउस रखा जिसे उसने पंद्रह मिनट तक जीवित रहने की उम्मीद की; हालांकि, गैस की उपस्थिति में, यह अनुमान से कहीं अधिक समय तक जीवित रहा।

1774 में पुरोहित ने अपने परिणाम प्रकाशित किए; जबकि शेहले ने 1775 में ऐसा किया था। इस कारण से, ऑक्सीजन की खोज को अक्सर पुजारी के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है।

हवा में ऑक्सीजन

एंटोनी लवॉज़ियर, फ्रांसीसी रसायनज्ञ (1777) ने पाया कि हवा में 20% ऑक्सीजन होता है और जब कोई पदार्थ जलता है, तो यह वास्तव में ऑक्सीजन के साथ संयोजन करता है।

Lavoisier ने निष्कर्ष निकाला कि उनके दहन के दौरान पदार्थों द्वारा अनुभव किया जाने वाला स्पष्ट वजन हवा में होने वाले वजन घटाने के कारण था; चूंकि ऑक्सीजन इन पदार्थों के साथ संयुक्त है और इसलिए अभिकारकों के द्रव्यमान को संरक्षित किया गया था।

इससे लवॉज़ियर को कानून के संरक्षण कानून की स्थापना की अनुमति मिली। Lavoisier ने ऑक्सीजन का नाम सुझाया जो रूट एसिड "ऑक्सी" और "जीन" के गठन से आया था। तो ऑक्सीजन का मतलब है 'एसिड-फॉर्मिंग'।

यह नाम गलत है, क्योंकि सभी एसिड में ऑक्सीजन नहीं होता है; उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन हालिड्स (एचएफ, एचसीएल, एचबीआर, और एचआई)।

डाल्टन (1810) ने रासायनिक सूत्र एचओ को पानी दिया और इसलिए, ऑक्सीजन का परमाणु भार 8. रसायनज्ञों का एक समूह था, जिसमें शामिल हैं: डेवी (1812) और बर्जेलियस (1814) ने डाल्टन के दृष्टिकोण को सही किया और निष्कर्ष निकाला कि पानी का सही फॉर्मूला H ₂ O है और ऑक्सीजन का परमाणु भार 16 है।

भौतिक और रासायनिक गुण

दिखावट

रंगहीन, गंधहीन और बेस्वाद गैस; जबकि ओजोन में तीखी गंध होती है। ऑक्सीजन दहन को बढ़ावा देता है, लेकिन यह स्वयं एक ईंधन नहीं है।

तरल ऑक्सीजन। स्रोत: स्टाफ सार्जेंट नीका ग्लोवर, अमेरिकी वायु सेना

अपने तरल रूप में (शीर्ष छवि) यह रंग में हल्का नीला है, और इसके क्रिस्टल भी नीले हैं; लेकिन वे गुलाबी, नारंगी और यहां तक ​​कि लाल स्वर का अधिग्रहण कर सकते हैं (जैसा कि उनकी संरचना पर अनुभाग में समझाया जाएगा)।

परमाण्विक भार

15,999 यू।

परमाणु संख्या (Z)

8।

गलनांक

-218.79 ° C

क्वथनांक

-182.962 ° C

घनत्व

सामान्य परिस्थितियों में: 1,429 जी / एल। ऑक्सीजन एक गैस है जो हवा की तुलना में सघन है। इसके अलावा, यह गर्मी और बिजली का एक खराब कंडक्टर है। और इसके (तरल) उबलते बिंदु पर, घनत्व 1.141 ग्राम / एमएल है।

तीन बिंदु

54.361 K और 0.1463 kPa (14.44 एटीएम)।

महत्वपूर्ण बिंदु

154.581 K और 5.043 MPa (49770.54 एटीएम)।

फ्यूजन की गर्मी

0.444 केजे / मोल।

वाष्पीकरण का ताप

6.82 केजे / मोल।

मोलर कैलोरी क्षमता

29.378 जे / (मोल · के)।

वाष्प दबाव

90 K के तापमान पर इसमें 986.92 atm का वाष्प दाब होता है।

ऑक्सीकरण की स्थिति

-2, -1, +1, +2। सबसे महत्वपूर्ण ऑक्सीकरण अवस्था -2 (O ^2-) है।

वैद्युतीयऋणात्मकता

पॉलिंग स्केल पर 3.44

आयनीकरण ऊर्जा

पहला: 1,313.9 केजे / मोल।

दूसरा: 3,388.3 kJ / मोल।

तीसरा: 5,300.5 kJ / मोल।

चुंबकीय क्रम

पैरामैग्नेटिक।

जल में घुलनशीलता

तापमान बढ़ने पर पानी में ऑक्सीजन की घुलनशीलता कम हो जाती है। उदाहरण के लिए: १४.६ एमएल ऑक्सीजन / एल पानी ºC पर और L.६ एमएल ऑक्सीजन / एल पानी २० mC पर भंग होता है। पीने के पानी में ऑक्सीजन की घुलनशीलता समुद्र के पानी की तुलना में अधिक है।

तापमान 25 andC की स्थिति में और 101.3 kPa के दबाव में, पीने के पानी में 6.04 एमएल ऑक्सीजन / एल पानी हो सकता है; जबकि समुद्र का पानी केवल 4.95 एमएल ऑक्सीजन / एल पानी है।

जेट

ऑक्सीजन एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील गैस है जो कमरे के तापमान और उच्च तापमान पर लगभग सभी तत्वों के साथ सीधे प्रतिक्रिया करता है; तांबे की तुलना में अधिक कमी वाली धातुओं को छोड़कर।

यह यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया भी कर सकता है, उनमें मौजूद तत्वों को ऑक्सीकरण कर सकता है। यह तब होता है जब यह ग्लूकोज के साथ प्रतिक्रिया करता है, उदाहरण के लिए, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए; या जब लकड़ी या हाइड्रोकार्बन जलता है।

ऑक्सीजन पूर्ण या आंशिक स्थानांतरण द्वारा इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार कर सकता है, यही कारण है कि इसे ऑक्सीकरण एजेंट माना जाता है।

ऑक्सीजन के लिए सबसे आम ऑक्सीकरण संख्या या स्थिति -2 है। इस ऑक्सीकरण संख्या के साथ, यह पानी (एच ₂ ओ), सल्फर डाइऑक्साइड (एसओ ₂) और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ ₂) में पाया जाता है।

इसके अलावा, कार्बनिक यौगिकों जैसे कि एल्डिहाइड, अल्कोहल, कार्बोक्जिलिक एसिड; एच ₂ एसओ ₄, एच ₂ सीओ ₃, एचएनओ ₃ जैसे आम एसिड; और इसके व्युत्पन्न लवण: Na ₂ SO ₄, Na ₂ CO ₃ या KNO ₃ । उन सभी में, ओ ^2- के अस्तित्व को ग्रहण किया जा सकता है (जो कार्बनिक यौगिकों के लिए सच नहीं है)।

आक्साइड

ऑक्सीजन धातु आक्साइड के क्रिस्टल संरचनाओं में ओ ^{2- के} रूप में मौजूद है ।

दूसरी ओर, धातु सुपरऑक्साइड में, जैसे पोटेशियम सुपरऑक्साइड (केओ ₂), ऑक्सीजन ओ ₂ ^- आयन के रूप में मौजूद है । जबकि धातु पेरोक्साइड में, बेरियम पेरोक्साइड (बाओ ₂) कहने के लिए, ऑक्सीजन आयन ओ ₂ ^2- (बा ²⁺ ओ ₂ ^2-) के रूप में प्रकट होता है ।

आइसोटोप

ऑक्सीजन के तीन स्थिर समस्थानिक हैं: ¹⁶ हे, 99.76% बहुतायत के साथ; ¹⁷ हे, 0.04% के साथ; और ¹⁸ ओ, 0.20% के साथ। ध्यान दें कि ¹⁶ हे अब तक सबसे स्थिर और प्रचुर आइसोटोप है।

संरचना और इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन

ऑक्सीजन अणु और इसकी अंत: क्रिया

डायटोमिक ऑक्सीजन अणु। स्रोत: क्लाउडियो पिस्टिल्ली

भूजल में ऑक्सीजन एक परमाणु है जिसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास है:

2 एस ^{2 2} पी ⁴

वैलेंस बॉन्ड सिद्धांत (टीईवी) के अनुसार, दो ऑक्सीजन परमाणु सहसंयोजी बंध होते हैं, ताकि दोनों अलग-अलग अपने वाल्व ऑक्टेट को पूरा करें; 2p कक्षा से अपने दो एकान्त इलेक्ट्रॉनों को बाँधने में सक्षम होने के अलावा।

इस तरह से, डायटोमिक ऑक्सीजन अणु, O ₂ (ऊपरी छवि) दिखाई देता है, जिसमें एक डबल बॉन्ड (O = O) होता है। इसकी ऊर्जा स्थिरता ऐसी है कि ऑक्सीजन कभी भी गैस के चरण में व्यक्तिगत परमाणुओं के रूप में नहीं बल्कि अणुओं के रूप में पाई जाती है।

क्योंकि ओ ₂ होमोन्यूक्लियर, रैखिक और सममित है, इसमें एक स्थायी द्विध्रुवीय क्षण का अभाव है; इसलिए, उनकी अंतर-आणविक बातचीत उनके आणविक द्रव्यमान और लंदन के बिखरने वाले बलों पर निर्भर करती है। ये बल ऑक्सीजन के लिए अपेक्षाकृत कमजोर हैं, जो बताता है कि यह पृथ्वी की परिस्थितियों में एक गैस क्यों है।

हालांकि, जब तापमान गिरता है या दबाव बढ़ता है, तो ओ ₂ अणुओं को मजबूर करने के लिए मजबूर किया जाता है; इस बिंदु पर कि उनकी बातचीत महत्वपूर्ण हो जाती है और तरल या ठोस ऑक्सीजन के गठन की अनुमति देती है। उन्हें आणविक रूप से समझने की कोशिश करने के लिए, ओ ₂ की दृष्टि को संरचनात्मक इकाई के रूप में नहीं खोना आवश्यक है ।

ओजोन

ऑक्सीजन अन्य काफी स्थिर आणविक संरचनाओं को अपना सकता है; अर्थात्, यह प्रकृति में (या प्रयोगशाला के भीतर) विभिन्न अलॉट्रोपिक रूपों में पाया जाता है। उदाहरण के लिए, ओजोन (नीचे की छवि), ओ ₃, ऑक्सीजन का दूसरा सबसे प्रसिद्ध अलॉट्रोप है।

ओजोन अणु के लिए एक गोले और रॉड मॉडल द्वारा दर्शाए गए अनुनाद संकर की संरचना। स्रोत: बेन मिल्स विकिपीडिया के माध्यम से।

फिर से, टीईवी sustains, समझाता है और दिखाता है कि ओ _{3 में} अनुनाद संरचनाएं होनी चाहिए जो केंद्र में ऑक्सीजन के सकारात्मक औपचारिक प्रभार को स्थिर करती हैं (लाल बिंदीदार रेखाएं); जबकि बुमेरांग के सिरों पर ऑक्सीजेंस एक नकारात्मक चार्ज वितरित करता है, जिससे ओजोन के लिए कुल चार्ज तटस्थ हो जाता है।

इस तरह, बंधन एकल नहीं हैं, लेकिन न ही दोहरे हैं। अनुनाद संकर के उदाहरण कई अकार्बनिक अणुओं या आयनों में बहुत आम हैं।

O ₂ और O ₃, क्योंकि उनकी आणविक संरचनाएं भिन्न हैं, वही उनके भौतिक और रासायनिक गुणों, तरल चरणों या क्रिस्टल (यहां तक ​​कि जब वे दोनों ऑक्सीजन परमाणुओं से मिलकर होते हैं) के साथ भी होता है। वे सिद्धांत देते हैं कि चक्रीय ओजोन के बड़े पैमाने पर संश्लेषण की संभावना है, जिसकी संरचना एक लाल, ऑक्सीजन युक्त त्रिकोण के समान है।

यह वह जगह है जहां ऑक्सीजन के "सामान्य अलॉट्रोपेस" समाप्त होते हैं। हालांकि, विचार करने के लिए दो अन्य हैं: ओ ₄ और ओ ₈, क्रमशः तरल और ठोस ऑक्सीजन में पाया या प्रस्तावित।

तरल ऑक्सीजन

गैसीय ऑक्सीजन रंगहीन है, लेकिन जब तापमान -183 itC तक गिरता है, तो यह हल्के नीले रंग के तरल (हल्के नीले रंग के समान) में संघनित होता है। ओ ₂ अणुओं के बीच बातचीत अब ऐसी है कि उनके इलेक्ट्रॉन भी दृश्यमान स्पेक्ट्रम के लाल क्षेत्र में फोटॉन को अवशोषित कर सकते हैं ताकि उनकी विशेषता नीले रंग को प्रतिबिंबित कर सके।

हालांकि, यह सिद्धांत दिया गया है कि इस तरल में सरल ओ ₂ अणु से अधिक हैं, लेकिन एक ओ ₄ अणु (कम छवि) भी है। ऐसा लगता है जैसे ओजोन एक अन्य ऑक्सीजन परमाणु द्वारा "अटक" गया था जो किसी भी तरह वर्णित सकारात्मक औपचारिक चार्ज के लिए हस्तक्षेप करता है।

टेट्राऑक्साइड ऑक्सीजन अणु के लिए गोले और छड़ के साथ प्रस्तावित मॉडल संरचना। स्रोत: बेनजाह- bmm27

समस्या यह है कि कम्प्यूटेशनल और आणविक सिमुलेशन के अनुसार, ओ _{4 के} लिए संरचना बिल्कुल स्थिर नहीं है; हालाँकि, वे भविष्यवाणी करते हैं कि वे (O ₂) ₂ इकाइयों के रूप में मौजूद हैं, यानी दो O ₂ अणु इतने करीब हैं कि वे एक प्रकार की अनियमित रूपरेखा बनाते हैं (O परमाणुओं को एक दूसरे के विपरीत संरेखित नहीं किया जाता है)।

ठोस ऑक्सीजन

एक बार तापमान -218.79 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है, ऑक्सीजन एक साधारण घन संरचना () चरण) में क्रिस्टलीकृत हो जाता है। जैसा कि तापमान में अभी भी गिरावट है, क्यूबिक क्रिस्टल r (rhombohedral और -229.35 ° C) और α (मोनोक्लिनिक और -249.35 ° C) चरणों में संक्रमण से गुजरता है।

ठोस ऑक्सीजन के ये सभी क्रिस्टलीय चरण परिवेश के दबाव (1 एटीएम) पर होते हैं। जब दबाव 9 GPa (~ 9000 एटीएम) तक बढ़ जाता है, तो appears चरण दिखाई देता है, जिनके क्रिस्टल नारंगी होते हैं। यदि दबाव 10 GPa तक बढ़ जाता है, तो ठोस लाल ऑक्सीजन या again चरण (फिर से मोनोक्लिनिक) प्रकट होता है।

Ous चरण विशेष है क्योंकि दबाव इतना विशाल है कि O ₂ अणु न केवल खुद को O ₄ इकाइयों के रूप में व्यवस्थित करते हैं, बल्कि O ₈ भी हैं:

ऑक्टा-ऑक्सीजन अणु के लिए गोले और छड़ के साथ मॉडल संरचना। स्रोत: बेनजाह- bmm27

ध्यान दें कि इस O ₈ में दो O ₄ इकाइयाँ होती हैं जहाँ पहले से व्याख्यायित अनियमित फ्रेम को देखा जा सकता है। इसी तरह, इसे चार O _{2 के} रूप में माना जाता है कि यह कुल मिलाकर और लंबवत स्थिति में है। हालांकि, इस दबाव में उनकी स्थिरता ऐसी है कि ओ ₄ और ओ ₈ ऑक्सीजन के लिए दो अतिरिक्त आव्रजन हैं।

और अंत में हमारे पास, चरण, धात्विक (96 GPa से अधिक दबाव पर) है, जिसमें दबाव इलेक्ट्रॉनों को क्रिस्टल में फैलाने का कारण बनता है; ठीक वैसे ही जैसे धातुओं के साथ होता है।

कहां मिलेंगे और उत्पादन होगा

खनिज पदार्थ

हाइड्रोजन और हीलियम के पीछे द्रव्यमान द्वारा ऑक्सीजन ब्रह्मांड में तीसरा तत्व है। यह पृथ्वी की पपड़ी में सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व है, जो अपने द्रव्यमान का लगभग 50% प्रतिनिधित्व करता है। यह मुख्य रूप से सिलिकॉन के साथ संयोजन में पाया जाता है, सिलिकॉन ऑक्साइड (SiO ₂) के रूप में।

ऑक्सीजन असंख्य खनिजों के भाग के रूप में पाया जाता है, जैसे: क्वार्ट्ज, तालक, फेल्डस्पार, हेमटिट, क्यूप्राइट, ब्रुसाइट, मैलाकाइट, लिमोनाइट, आदि। इसी तरह, यह कई यौगिकों जैसे कार्बोनेट, फॉस्फेट, सल्फेट्स, नाइट्रेट्स, आदि के हिस्से के रूप में स्थित है।

वायु

ऑक्सीजन वायुमंडलीय वायु का 20.8% आयतन द्वारा बनाता है। क्षोभमंडल में यह मुख्य रूप से डायटोमिक ऑक्सीजन अणु के रूप में पाया जाता है। जबकि समताप मंडल में, पृथ्वी की सतह से 15 और 50 किमी के बीच एक गैसीय परत, इसे ओजोन के रूप में पाया जाता है।

ओजोन ओ ₂ अणु पर एक विद्युत निर्वहन द्वारा निर्मित होता है । ऑक्सीजन का यह अलॉट्रॉप सौर विकिरण से पराबैंगनी प्रकाश को अवशोषित करता है, जिससे मनुष्यों पर इसकी हानिकारक कार्रवाई अवरुद्ध हो जाती है, जो चरम मामलों में मेलेनोमा की उपस्थिति से जुड़ी होती है।

ताजा और खारा पानी

ऑक्सीजन झीलों, नदियों और भूजल से समुद्री जल और मीठे पानी का एक प्रमुख घटक है। ऑक्सीजन पानी के रासायनिक सूत्र का एक हिस्सा है, जिसका द्रव्यमान इसके 89% है।

दूसरी ओर, यद्यपि पानी में ऑक्सीजन की घुलनशीलता अपेक्षाकृत कम है, लेकिन इसमें घुलित ऑक्सीजन की मात्रा जलीय जीवन के लिए आवश्यक है, जिसमें कई प्रजातियों के जानवर और शैवाल शामिल हैं।

जीवित प्राणियों

इंसान लगभग 60% पानी से बना है और एक ही समय में, ऑक्सीजन में समृद्ध है। लेकिन इसके अलावा, ऑक्सीजन कई यौगिकों का हिस्सा है, जैसे कि फॉस्फेट, कार्बोनेट, कार्बोक्जिलिक एसिड, केटोन्स आदि, जो जीवन के लिए आवश्यक हैं।

पॉलिसैकेराइड, लिपिड, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड में ऑक्सीजन भी मौजूद है; यह कहना है, तथाकथित जैविक macromolecules।

यह मानव गतिविधि से हानिकारक कचरे का हिस्सा भी है, उदाहरण के लिए: कार्बन मोनोऑक्साइड और डाइऑक्साइड, साथ ही साथ सल्फर डाइऑक्साइड।

जैविक उत्पादन

कार्बन डाइऑक्साइड के बदले ऑक्सीजन के साथ हवा को समृद्ध करने के लिए पौधे जिम्मेदार हैं जिन्हें हम छोड़ते हैं। स्रोत: Pexels

प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन का उत्पादन होता है, एक प्रक्रिया जिसके द्वारा समुद्री फाइटोप्लांकटन और भूमि के पौधे कार्बन डाइऑक्साइड को पानी के साथ प्रतिक्रिया करने, ग्लूकोज बनाने और ऑक्सीजन जारी करने के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

यह अनुमान लगाया जाता है कि प्रकाश संश्लेषण द्वारा उत्पादित ऑक्सीजन का 55% से अधिक हिस्सा समुद्री फाइटोप्लांकटन की कार्रवाई के कारण होता है। इसलिए, यह पृथ्वी पर ऑक्सीजन उत्पादन का मुख्य स्रोत है और इस पर जीवन के रखरखाव के लिए जिम्मेदार है।

औद्योगिक उत्पादन

वायु द्रव्य

औद्योगिक रूप में ऑक्सीजन का उत्पादन करने की मुख्य विधि 1895 में बनाई गई है, जो स्वतंत्र रूप से कार्ल पॉल गॉटफ्रीड वॉन लिंडे और विलियम हैम्सन द्वारा बनाई गई है। यह विधि आज भी कुछ संशोधनों के साथ उपयोग की जा रही है।

प्रक्रिया जल वाष्प को गाढ़ा करने के लिए हवा के संपीड़न के साथ शुरू होती है और इस तरह इसे खत्म कर देती है। फिर, कार्बन डाइऑक्साइड, भारी हाइड्रोकार्बन और पानी के बाकी हिस्सों को खत्म करने के लिए ज़ोलाइट और सिलिका जेल के मिश्रण से हवा का संचालन किया जाता है।

बाद में, तरल हवा के घटकों को एक भिन्न आसवन के माध्यम से अलग किया जाता है, जिससे इसमें मौजूद गैसों को उनके अलग-अलग क्वथनांक द्वारा अलग किया जाता है। इस विधि से 99% शुद्धता के साथ ऑक्सीजन प्राप्त करना संभव है।

पानी की इलेक्ट्रोलिसिस

ऑक्सीजन अत्यधिक शुद्ध पानी के इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा निर्मित होता है, और एक विद्युत चालकता के साथ जो 1 cmS / सेमी से अधिक नहीं होता है। पानी को इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा इसके घटकों में अलग किया जाता है। एक पिंजरे के रूप में हाइड्रोजन कैथोड (-) की ओर बढ़ता है; जबकि ऑक्सीजन एनोड (+) की ओर बढ़ता है।

इलेक्ट्रोड में गैसों को इकट्ठा करने के लिए एक विशेष संरचना होती है और बाद में उनके द्रवीकरण का उत्पादन होता है।

थर्मल अपघटन

पारा ऑक्साइड और सैलपेटर (पोटेशियम नाइट्रेट) जैसे यौगिकों का थर्मल अपघटन ऑक्सीजन छोड़ता है, जिसे उपयोग के लिए एकत्र किया जा सकता है। पेरोक्साइड का उपयोग इस उद्देश्य के लिए भी किया जाता है।

जैविक भूमिका

प्रकाश संश्लेषण द्वारा फाइटोप्लांकटन और भूमि पौधों द्वारा ऑक्सीजन का उत्पादन किया जाता है। यह फेफड़े की दीवार को पार करता है और रक्त में यह हीमोग्लोबिन द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जो बाद में सेलुलर चयापचय में उपयोग करने के लिए विभिन्न अंगों तक पहुंचाता है।

इस प्रक्रिया में, ऑक्सीजन का उपयोग कार्बोहाइड्रेट, फैटी एसिड और अमीनो एसिड के चयापचय के दौरान किया जाता है, अंततः कार्बन डाइऑक्साइड और ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए।

श्वसन को इस प्रकार रेखांकित किया जा सकता है:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + O ₂ => CO ₂ + H ₂ O + ऊर्जा

ग्लूकोज को अनुक्रमिक रासायनिक प्रक्रियाओं के एक सेट में मेटाबोलाइज़ किया जाता है, जिसमें ग्लाइकोलाइसिस, क्रेब्स चक्र, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला और ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण शामिल हैं। घटनाओं की यह श्रृंखला ऊर्जा पैदा करती है जो एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) के रूप में जमा होती है।

एटीपी का उपयोग कोशिकाओं में विभिन्न प्रक्रियाओं में किया जाता है, जिसमें प्लाज्मा झिल्ली में आयनों और अन्य पदार्थों का परिवहन शामिल है; पदार्थों का आंतों का अवशोषण; विभिन्न मांसपेशियों की कोशिकाओं का संकुचन; विभिन्न अणुओं के चयापचय, आदि।

पॉलीमोर्फोन्यूक्लियर ल्यूकोसाइट्स और मैक्रोफेज फागोसाइटिक कोशिकाएं हैं जो सुपरऑक्साइड ऑक्साइड, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और सिंगलेट ऑक्सीजन का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करने में सक्षम हैं, जो सूक्ष्मजीवों को नष्ट करने के लिए उपयोग किया जाता है।

जोखिम

उच्च दबावों पर सांस लेने वाली ऑक्सीजन मतली, चक्कर आना, मांसपेशियों में ऐंठन, दृष्टि की हानि, दौरे और चेतना के नुकसान का कारण बन सकती है। इसके अलावा, लंबे समय तक शुद्ध ऑक्सीजन सांस लेने से फेफड़ों में जलन होती है, खांसी और सांस की तकलीफ से प्रकट होता है।

यह फुफ्फुसीय एडिमा के गठन का कारण भी हो सकता है: एक बहुत गंभीर स्थिति जो श्वसन क्रिया को सीमित करती है।

ऑक्सीजन की उच्च एकाग्रता के साथ एक वातावरण खतरनाक हो सकता है, क्योंकि यह आग और विस्फोट के विकास की सुविधा देता है।

अनुप्रयोग

डॉक्टरों

ऑक्सीजन उन रोगियों को दिया जाता है जिनके श्वसन में विफलता है; इस तरह के निमोनिया, फुफ्फुसीय एडिमा या वातस्फीति के रोगियों का मामला है। वे परिवेशी ऑक्सीजन को सांस नहीं ले सकते थे क्योंकि वे गंभीर रूप से प्रभावित होंगे।

एल्वियोली में द्रव संचय के साथ हृदय की विफलता वाले मरीजों को भी ऑक्सीजन की आपूर्ति की आवश्यकता होती है; रोगियों के साथ-साथ जिन लोगों को एक गंभीर मस्तिष्क दुर्घटना (सीवीए) का सामना करना पड़ा है।

व्यावसायिक आवश्यकता

अग्निशामक जो अपर्याप्त वेंटिलेशन वाले वातावरण में आग से लड़ रहे हैं, उन्हें मास्क और ऑक्सीजन सिलेंडर के उपयोग की आवश्यकता होती है जो उन्हें अपने कार्यों को पूरा करने की अनुमति देता है, बिना अपने जीवन को अधिक जोखिम में डाले।

पनडुब्बियां ऑक्सीजन उत्पादन उपकरण से लैस हैं जो नाविकों को एक बंद वातावरण में और वायुमंडलीय हवा तक पहुंच के बिना रहने की अनुमति देता है।

गोताखोर अपना काम पानी में डूबा करते हैं और इस तरह वायुमंडलीय हवा से अलग हो जाते हैं। वे अपने डाइविंग सूट से जुड़े ट्यूबों या गोताखोर के शरीर से जुड़े सिलेंडरों के उपयोग के माध्यम से पंप किए गए ऑक्सीजन के माध्यम से सांस लेते हैं।

अंतरिक्ष यात्री ऑक्सीजन जनरेटर से लैस वातावरण में अपनी गतिविधियों को अंजाम देते हैं जो अंतरिक्ष यात्रा के दौरान और एक अंतरिक्ष स्टेशन में जीवित रहने की अनुमति देते हैं।

औद्योगिक

औद्योगिक रूप से उत्पादित ऑक्सीजन का 50% से अधिक स्टील में लोहे के रूपांतरण में खपत होता है। सल्फर और कार्बन को हटाने के लिए पिघला हुआ लोहा ऑक्सीजन के जेट के साथ इंजेक्ट किया जाता है; वे क्रमशः गैसों एसओ ₂ और सीओ ₂ का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं।

एसिटिलीन का उपयोग ऑक्सीजन के साथ धातु की प्लेटों को काटने के लिए और उनके मिलाप का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। ऑक्सीजन का उपयोग कांच के उत्पादन में भी किया जाता है, जिससे कांच की फायरिंग में दहन बढ़ जाता है ताकि इसकी पारदर्शिता में सुधार हो सके।

परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री

एसिटिलीन और ऑक्सीजन के संयोजन का उपयोग परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोफोटोमीटर में विभिन्न उत्पत्ति के नमूनों को जलाने के लिए किया जाता है।

प्रक्रिया के दौरान, दीपक से प्रकाश का एक बीम लौ पर लगाया जाता है, जो कि मात्रा निर्धारित करने के लिए विशिष्ट है। ज्योति दीपक से प्रकाश को अवशोषित करती है, जिससे तत्व को निर्धारित किया जा सकता है।

संदर्भ

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