أكسجين O

الاكتشاف

للأكسجين مكتشفان ونزاع شهير حول تسميته. فقد حضّر الصيدلاني السويدي كارل فيلهلم شيله الغاز نحو 1771–1772 بتسخين مواد مثل أكسيد الزئبق ونترات البوتاسيوم، وسمّاه «هواء النار»، لكن كتابه الذي وصف فيه العمل لم يصدر حتى عام 1777.

وفي تلك الأثناء، في 1 أغسطس 1774، ركّز رجل الدين والكيميائي الإنجليزي جوزيف بريستلي ضوء الشمس بعدسة على أكسيد الزئبق، فجمع غازًا تشتعل فيه الشمعة ببريق ويعيش فيه الفأر أطول مما يعيش في الهواء العادي. ونشر نتائجه أولًا، مفسّرًا الغاز بأنه «هواء منزوع الفلوجستون».

أما أنطوان لافوازييه فهو من فهم حقيقة الغاز. فبالوزن الدقيق أثبت أن الاحتراق والصدأ يتضمنان الاتحاد بهذا المكوّن من الهواء، فأسقط نظرية الفلوجستون، وسمّاه oxygène عام 1777.

أصل التسمية

بنى لافوازييه الاسم من اليونانية oxys (حاد، حمضي) و‎-genes (مكوِّن)، لأنه اعتقد خطأً أن الأكسجين جزء أساسي من جميع الأحماض. وقد صُحح هذا المفهوم الخاطئ لاحقًا، لكن الاسم بقي. والرمز O. ويُعرف في العربية أيضًا بالاسم المترجم «مولِّد الحموضة».

أهم الاستخدامات

• صناعة الفولاذ: نفخ الأكسجين النقي في الحديد المصهور يحرق الكربون الزائد، وهذا أكبر استخدام صناعي له.
• الطب: يدعم العلاج بالأكسجين المرضى الذين يعانون صعوبات في التنفس، ويُستخدم في التخدير.
• القطع واللحام: تبلغ مشاعل الأكسجين والأسيتيلين درجات حرارة تتجاوز 3,000 °C.
• الكيماويات ومعالجة المياه: يُستخدم الأكسجين والأوزون في صنع الكيماويات ومعالجة مياه الصرف وتطهير مياه الشرب.
• الصواريخ: الأكسجين السائل هو المؤكسد في كثير من مركبات الإطلاق.

النظائر

للأكسجين ثلاثة نظائر مستقرة: الأكسجين-16 (نحو 99.76 في المئة) والأكسجين-17 والأكسجين-18. ولأن الماء الذي يحتوي على الأكسجين-18 يتبخر بصعوبة أكبر قليلًا، فإن نسبة الأكسجين-18 إلى الأكسجين-16 في لبّات الجليد والأصداف والرسوبيات تُعد سجلًا لدرجات الحرارة في الماضي. والماء المُخصَّب بالأكسجين-18 هو المادة الأولية لصنع الفلور-18 المستخدم في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. أما الأكسجين-15 المشع، وعمر النصف له نحو دقيقتين، فيُستخدم هو نفسه في دراسات PET لتدفق الدم.

في الحياة اليومية

يشكّل الأكسجين نحو 65 في المئة من كتلة جسم الإنسان، معظمه في الماء. وفي طبقات الجو العليا يكوّن الأوزون الذي يمتص الأشعة فوق البنفسجية الضارة. وقد يضر تنفس الأكسجين النقي مدة طويلة بالرئتين، كما أن البيئات الغنية بالأكسجين تجعل المواد تحترق بعنف أشد بكثير، لذا يجب على من يستخدمون الأكسجين في المنزل الابتعاد عن اللهب المكشوف.