כמעט כולם יודעים את זה חַמצָן הוא קריטי לחיי האדם ושלעבור בלעדיו יותר מכמה דקות אינו עולה בקנה אחד עם קיום החיים האלה. ואם הסתכלת סביב עולמות הרפואה, התעשייה והחלל, כנראה ראית מערכות אחסון חמצן מיוצגות היטב בכל אחד מהאזורים הללו.
מה, ביסודו, חמצן, ועד כמה היסוד הזה שימושי בחיי היומיום, בנוסף להיותו הגז שממש גורם לך לצחוק (ולדבר ולנשום)? המשך לקרוא, ותופתע מהשימושיות של החומר הנמצא בכל מקום זה. לחמצן יש שימושים רבים מלבד לשמור על אנימציה!
אלמנט החמצן
חמצן הוא יסוד מספר 8 בטבלה המחזורית של היסודות. חמצן מולקולרי, או גז חמצן, יש את הנוסחה O_2_ ולכן הוא דיאטומי (בעל שני אטומים). הוא יכול להתקיים כנוזל בטמפרטורות נמוכות במיוחד.
חמצן מהווה כ- 21 אחוז מהגז באטמוספירה. למרבה המזל, זה באמצע הדרך בין 17 האחוזים הדרושים ליצורים רבים כדי לקיים את החיים לבין רמת 25 האחוזים שבהם הטבע הדליק של החמצן הופך לדאגה.
פונקציות של חמצן
חמצן מופיע בעיקר בהקשרים ביו-רפואיים, ייצור וחלל בעולם המודרני, וחשיבות החמצן חורגת הרבה מעבר למערכות הנשימה של בני האדם ובעלי החיים.
לא ניתן להגזים בתפקיד החמצן בגוף האדם. מערכות הגוף המעורבות בחמצן כוללות ממש את כולן, שכן כל התאים האנושיים החיים זקוקים לאספקה מתמדת של חמצן, אחרת הם מתים תוך מספר דקות. מוות נרחב של תאים באותו אזור מוביל למוות רקמות, או לנמק.
חמצן, התגלה בשנת 1774 על ידי יוסף פריסטלי, נחוץ לשריפה, ולכן משתמשים בחמצן במטלורגיה, הדורשת טמפרטורות גבוהות במיוחד בכדי להביא לתגובות הכימיות הנדרשות.
10 שימושים בחמצן
השימושים הספציפיים העיקריים בחמצן מסוכמים בצורה הטובה ביותר על ידי הפרדתם לשלוש הקטגוריות הנוחות שהוזכרו לעיל.
שימושים פיזיולוגיים של חמצן:
- בתאים יש צורך בחמצן לצורך נשימה אירובית, המאפשרת שאיבת אנרגיה ממזונות שנבלעו. לכן חמצן משלים בבית ובבתי חולים חיוני לאנשים הסובלים מהפרעות נשימה כגון אמפיזמה.
-
מיכלי חמצן דחוסים משמשים מטפסי הרים בגובה רב כדי לנטרל את ירידת O2 לחץ בגבהים אלה.
- יש צורך בחמצן משלים ל חולים כירורגיים הופך בכוונה משותק להליכים רפואיים, בהם "מכונות לב ריאה" שומרות על תפקידיהן החיוניים.
- חמצן יכול לשמש כ חומר עיקור להרוג חיידקים אנאירוביים מסוימים שנהרגים מחשיפה מספקת לגז.
שימושים תעשייתיים של חמצן:
- יש צורך בחמצן לצורך התגובה הממירה פחמן לגז פחמן דו חמצני בעבודת פלדה, המתרחשת בטמפרטורות גבוהות בתנור פיצוץ. הפחמן הדו-חמצני המיוצר מאפשר הפחתת תחמוצות ברזל לתרכובות ברזל טהורות יותר.
- חמצן משמש ביישומים אחרים הכוללים מתכת ודורשים טמפרטורות גבוהות, כגון לפידים לריתוך.
שימושים בחלל וחלל:
- בצורה נוזלית, חמצן משמש באופן נרחב כחומר מחמצן לשימוש ב טילים ורקטות, שם הוא מגיב עם מימן נוזלי כדי לייצר את הדחף הנהדר הדרוש להמראה. חללי חלל של אסטרונאוט כוללים צורה כמעט טהורה של חמצן.
- רגילים לחמצן לבזות תרכובות פחמימנים, שמתפרקים על ידי חימום אותם. זה משמש ליצירת בעירה שמשחררת בדרך כלל מים ופחמן דו חמצני, אך יכולה גם לייצר את הפחמימנים אצטילן, פרופילן ואתילן.
- חמצן משמש ב מתקנים לטיהור שפכים וטיהור מים. הוא נאלץ דרך מים להגדיל את ייצור החיידקים שמטבוליזם מוצרי פסולת במים.
- גז חמצן (O2) נדרש לייצור אנרגיה בדברים שאינם קשורים לאספקת חשמל משל עצמם, כגון גנרטורים ורכבים (למשל, ספינות, מטוסים ומכוניות).