L’ossigeno è un elemento chimico non metallico noto sin dall’antichità come componente dell’aria e scoperto in purezza intorno al 1775-1780 da diversi studi. Il termine ossigeno deriva dal greco e significa “generatore di acidi”, infatti Lavoisier, che dimostrò la sua presenza nell’aria e nell’acqua, ipotizzava che tale elemento fosse presente in tutti gli acidi. In natura è un gas incolore, insapore e inodore e costituisce il 25% in peso dell’aria.
L’ossigeno si unisce a quasi tutti gli altri elementi, perché è il più elettronegativo di tutti (fatta eccezione per il fluoro). Costituisce quasi il 90% in peso dell’acqua e quasi il 50% della crosta terrestre. Intervenendo nella respirazione, è indispensabile per la vita degli animali e dei vegetali e viene prodotto dai vegetali con la fotosintesi clorofilliana. Costituisce il 65% del corpo di un uomo adulto. È presente in molti composti e partecipa a quasi tutte le reazioni di combustione. Fatta eccezione per gli alogeni e l’azoto, tutti i non metalli, infatti, possono bruciare nell’ossigeno, in particolare l’idrogeno, lo zolfo, il fosforo e il carbonio. Lo stesso vale per i metalli (eccetto l’oro e il platino), soprattutto per quelli alcalini e alcalinoterrosi, il magnesio, l’alluminio, lo zinco, il ferro, il rame e il piombo.
Indice
Proprietà chimiche
In condizioni di temperatura e pressione normali si presenta come gas costituito da due atomi (molecola O2).
Simbolo: O
Numero atomico: 8
Serie: non metalli
Gruppo, periodo: 16 (VIA), 2
Densità: 1,429 kg/m³
Peso atomico: 15,9994 u
Configurazione elettronica: [He]2s22p4
Struttura cristallina: cubica
Stato della materia: gassoso (paramagnetico)
Punto di fusione: −222,80 °C
Punto di ebollizione: −182,97 °C
Calore di fusione: 0,22259 kJ/mol
Elettronegatività: 3,44 (Scala di Pauling)
Calore specifico: 920 J/(kg·K)
Conducibilità termica: 0,02674 W/(m·K)
Ossigeno – Composti principali
L’ossigeno forma composti con quasi tutti gli elementi grazie alla sua elevata elettronegatività. L’addizione lenta di ossigeno è detta ossidazione, mentre quella rapida è detta combustione e sviluppa notevoli quantità di calore in breve tempo.
Tra i composti di ossigeno più noti troviamo l’acqua (monossido di diidrogeno H2O) e l’acqua ossigenata (perossido di idrogeno H2O2) e tutti i minerali sono costituiti da composti di silicio e ossigeno. Per gli altri ossidi si vedano le schede dei vari elementi coinvolti.
Isotopi – Questo elemento ha tre isotopi stabili in natura, O-16, O-18 e O-18.
Applicazioni
A livello industriale viene prodotto per distillazione frazionata dell’aria liquefatta e in passato veniva utilizzato per generare le fiamme ossidrica e ossiacetilenica. L’ossigeno biatomico (O2) viene impiegato, sotto forma liquida, come ossidante nella propulsione dei razzi dei veicoli spaziali; fra le applicazioni più importanti dell’O2 vanno ricordate l’ossigenoterapia e l’ossigenoterapia iperbarica in ambito ospedaliero e subacqueo. Viene impiegato anche come riserva d’aria negli aeroplani e nelle ascensioni alpinistiche ad alte quote. Altri utilizzi sono quelli per la produzione di acciaio e metanolo e per le saldature.
Le piante tramite la fotosintesi clorofilliana trasformano l’anidride carbonica in ossigeno
Biologia
L’ossigeno è un elemento indispensabile per la vita perché permette la respirazione ed è un componente della molecola dell’acqua e delle altre principali molecole organiche che costituiscono il corpo umano (proteine, DNA, carboidrati, lipidi ecc.). I carboidrati sono il macronutriente che contiene la maggiore quantità di ossigeno, fondamentale quindi per il metabolismo del corpo, perché permette la trasformazione del glucosio in energia. Questo elemento è poi fondamentale per il mantenimento dell’integrità delle cellule dei tessuti, che ne devono avere un apporto costante. Per le cellule cerebrali in particolare, dopo 4 minuti di mancanza di ossigeno inizia la necrosi (morte della cellula).
Il corpo umano ricava ossigeno dall’aria attraverso la respirazione, che si integra con il sistema circolatorio per trasportarlo nei tessuti. Alcune cellule superficiali, come quelle della cornea, possono assorbire invece direttamente l’ossigeno dall’aria.
L’ossigenoterapia è necessaria in caso di collasso cardiaco, insufficienza polmonare e qualsiasi condizione che determini carenza di ossigeno grave, e avviene tramite la somministrazione di miscele gassose ad alta concentrazione di ossigeno.
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