Oksijen

Oksijen, ₈O ⓘ

Kaynamakta olan sıvı hâldeki oksijen
Allotroplar	O2, O3 (ozon)
Görünüş	gaz: renksiz sıvı ve katı: soluk mavi
Standart atom ağırlığı Ar, std(O)	[15.99903, 15.99977] geleneksel: 15.999
Periyodik tabloda oksijen
Hidrojen Helyum Lityum Berilyum Bor Karbon Azot Oksijen Flor Neon Sodyum Magnezyum Alüminyum Silisyum Fosfor Kükürt Klor Argon Potasyum Kalsiyum Skandiyum Titanyum Vanadyum Krom Mangan Demir Kobalt Nikel Bakır Çinko Galyum Germanyum Arsenik Selenyum Brom Kripton Rubidyum Stronsiyum İtriyum Zirkonyum Niyobyum Molibden Teknesyum Rutenyum Rodyum Paladyum Kimyasal element Kadmiyum İndiyum Kalay Antimon Tellür İyot Ksenon Sezyum Baryum Lantan Seryum Praseodim Neodim Prometyum Samaryum Evropiyum Gadolinyum Terbiyum Disprosiyum Holmiyum Erbiyum Tulyum İterbiyum Lutesyum Hafniyum Tantal Tungsten Renyum Osmiyum Iridium Platin Altın Cıva Talyum Kurşun Bizmut Polonyum Astatin Radon Fransiyum Radyum Aktinyum Toryum Protaktinyum Uranyum Neptünyum Plütonyum Amerikyum Küriyum Berkelyum Kaliforniyum Aynştaynyum Fermiyum Mendelevyum Nobelyum Lavrensiyum Rutherfordyum Dubniyum Seaborgiyum Boryum Hassiyum Meitneriyum Darmstadtiyum Röntgenyum Kopernikyum Nihoniyum Flerovyum Moskoviyum Livermoryum Tennesin Oganesson – ↑ O ↓ S azot ← oksijen → flor
Atom numarası (Z)	8
Grup	16. grup (kalkojenler)
Periyot	2. periyot
Blok	P bloku
Kategori	Reaktif ametal
Elektron dizilimi	[[[Helyum|He]]] 2s2 2p4
Kabuk başına elektron	2, 6
Fiziksel özellikler
Faz (SSB'de)	Gaz
Erime noktası	(O2) 54,36 K ​(−218.79 °C, ​−361,82 °F)
Kaynama noktası	90,188 K ​(−182,962 °C, ​−297,332 °F)
Yoğunluk (SSB'de)	1,429 g/L
sıvıyken (kn'de)	1,141 g/cm3
Üçlü nokta	54,361 K, ​0,1463 kPa
Kritik nokta	154,581 K, 5,0436 MPa
Erime ısısı	(O2) 0,444 kJ/mol
Buharlaşma ısısı	(O2) 6,82 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	(O2) 29,378 J/(mol·K)
Buhar basıncı P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k T (K)       61 73 90
Atom özellikleri
Yükseltgenme durumları	-2, -1, 0, +1, +2
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 3,44
İyonlaşma enerjileri	1.: 1313,9 kJ/mol 2.: 3388,3 kJ/mol 3.: 5300,5 kJ/mol (daha fazla)
Kovalent yarıçapı	66±2 pm
Van der Waals yarıçapı	152 pm
Elementin spektrum çizgileri
Diğer özellikleri
Kristal yapı	​Basit kübik
Ses hızı	330 m/s (gaz, at 27 °C)
Isı iletkenliği	26.58×10−3  W/(m·K)
Manyetik düzen	paramanyetik
Manyetik alınganlık	+3449.0×10-6 cm3/mol (293 K)
CAS Numarası	7782-44-7
Tarihi
Keşif	Carl Wilhelm Scheele (1771)
Adlandıran	Antoine Lavoisier (1777)
Ana izotopları
İzotop Bolluk Yarı ömür (t1/2) Bozunma türü Ürün 16O %99,76 kararlı 17O %0,04 kararlı 18O %0,20 kararlı

Oksijen atom numarası 8 olan ve O harfi ile simgelenen kimyasal elementtir. Oksijen ismi Yunanca ὀξύς (oksis - "asit", tam anlamıyla "keskin", asitlerin acı tadı kastedilir) ve -γενής (-jenēs) ("üretici", tam anlamıyla "sebep olan şey") köklerinden gelmektedir, çünkü isimlendirildiği zamanlarda tüm asitlerin oksijen içerikli olduğu sanılırdı. Standart şartlar altında, elementin iki atomu bağlanarak çok soluk mavi renkte, kokusuz, tatsız, diatomik yapıdaki, O₂ formülüne sahip dioksijen gazını oluşturur. ⓘ

Oksijen periyodik tablodaki kalkojen grubunun üyesidir ve neredeyse diğer tüm elementlerle kolayca bileşik (başta oksitler olmak üzere) oluşturabilecek, büyük ölçüde reaktif olan bir ametaldir. Oksijen güçlü bir oksidanttır ve tüm elementler içinde ikinci en yüksek elektronegatifliğe sahiptir (sadece florun daha yüksek bir elektro negatifliği vardır) . Kütlesel olarak, hidrojen ve helyumdan sonra evrende en bol bulunan elementtir ve yer kabuğunda en bol bulunan elementtir, bu kısmın kütlesinin neredeyse yarısını oksijen oluşturur . Serbest oksijen, sudan oksijen elde etmek için Güneş ışığını kullanan bazı fotosentetik organizmalar olmadan Dünya üzerinde bulunamayacak derecede fazla reaktiftir. O₂ elementi bu organizmalar evrildiğinde, yaklaşık olarak 2.5 milyar yıl önce, atmosferde birikmeye başladı. Diatomik oksijen gazı hacimsel olarak havanın %20.8'ini oluşturur. ⓘ

Suyun kütlesinin %88'i oksijendir, bu yüzden canlı organizmaların kütlesinin büyük bir kısmını oksijen oluşturur. Organizmalardaki hem organik (proteinler, yağlar ve karbonhidratlar) hem de inorganik (dış iskelet, dişler ve kemikler) neredeyse tüm ana moleküllerin yapısında oksijen bulunur. Element halindeki oksijeni; siyanobakteriler, Algler, bitkiler üretir ve tüm kompleks yaşam biçimlerindeki canlılar hücresel solunumda kullanır. O₂ atmosferde birikmeye başlamadan önce, Dünya üzerinde evrimsel sürecin erken dönemlerinde dominant olan zorunlu anaerob organizmalar için oksijen toksik etki gösterir. Oksijenin başka bir formu (allotrop) Ozon (O₃), biyosferin morötesi radyasyondan korunmasına yüksek irtifadaki ozon tabakası yardımcı olur, ancak yeryüzüne yakın yerlerde hava kirliliğinin yan ürünü olarak çevreyi kirletici özelliği de bulunmaktadır. Daha yüksekte alçak Dünya yörüngesi irtifasında kayda değer miktarda atomik oksijen bulunur ve uzay araçlarında erozyona neden olur. ⓘ

Oksijen, sıvılaştırılmış havanın ayrımsal damıtılmasıyla, zeolitlerin basınç salınım adsorpsiyonu ile kullanılarak oksijenin havadan ayrılarak yoğunlaştırılmasıyla, suyun elektroliziyle ve diğer yollarla endüstriyel olarak üretilir. Oksijenin kullanım alanları arasında çelik, plastik ve tekstil üretimi, roket yakıtı, oksijen terapisi ve hava taşıtlarında, denizaltılarda, insanlı uzay uçuş programlarında ve dalgıçlıkta yaşam destek üniteleridir. ⓘ

Oksijen 1604'ten önce Michael Sendivogius tarafından izole edilmiştir, ancak elementin 1773 veya daha önce Uppsala'da Carl Wilhelm Scheele ve 1774'te Wiltshire'da Joseph Priestley tarafından bağımsız olarak keşfedildiğine inanılmaktadır. Öncelik genellikle Priestley'e verilir çünkü onun çalışması daha önce yayınlanmıştır. Ancak Priestley oksijeni "dephlogisticated air" olarak adlandırmış ve kimyasal bir element olarak tanımlamamıştır. Oksijen ismi 1777 yılında, oksijeni ilk kez kimyasal bir element olarak tanıyan ve yanmada oynadığı rolü doğru bir şekilde tanımlayan Antoine Lavoisier tarafından bulunmuştur. ⓘ

Çalışmanın tarihçesi

İlk deneyler

Yanma ve hava arasındaki ilişki üzerine bilinen ilk deneylerden biri, M.Ö. 2. yüzyılda yaşamış Yunan mekanik yazarı Bizanslı Philo tarafından gerçekleştirilmiştir. Pneumatica adlı eserinde Philo, bir kabı yanan bir mumun üzerine ters çevirmenin ve kabın boynunu suyla çevrelemenin, bir miktar suyun boynun içine yükselmesiyle sonuçlandığını gözlemlemiştir. Philo yanlış bir şekilde kaptaki havanın bir kısmının klasik ateş elementine dönüştüğünü ve böylece camdaki gözeneklerden kaçabildiğini tahmin etmiştir. Yüzyıllar sonra Leonardo da Vinci, yanma ve solunum sırasında havanın bir kısmının tüketildiğini gözlemleyerek Philo'nun çalışmasını geliştirmiştir. ⓘ

17. yüzyılın sonlarında Robert Boyle havanın yanma için gerekli olduğunu kanıtladı. İngiliz kimyager John Mayow (1641-1679), ateşin havanın sadece spiritus nitroaereus adını verdiği bir kısmına ihtiyaç duyduğunu göstererek bu çalışmayı geliştirdi. Bir deneyde, kapalı bir kapta su üzerine bir fare ya da yanan bir mum koymanın, suyun yükselmesine ve denekleri söndürmeden önce havanın hacminin on dörtte birini değiştirmesine neden olduğunu buldu. Buradan, nitroaereus'un hem solunumda hem de yanmada tüketildiğini tahmin etti. ⓘ

Mayow, antimonun ısıtıldığında ağırlığının arttığını gözlemlemiş ve nitroaereus ile birleşmiş olması gerektiği sonucuna varmıştır. Ayrıca akciğerlerin nitroaereus'u havadan ayırarak kana geçirdiğini ve hayvansal ısı ve kas hareketinin nitroaereus'un vücuttaki bazı maddelerle reaksiyona girmesinden kaynaklandığını düşünmüştür. Bu ve diğer deneylerin ve fikirlerin açıklamaları 1668'de Tractatus duo adlı eserinde "De respiratione" bölümünde yayınlandı. ⓘ

Flojiston teorisi

Robert Hooke, Ole Borch, Mikhail Lomonosov ve Pierre Bayen 17. ve 18. yüzyıllarda yaptıkları deneylerde oksijen üretmişler ancak hiçbiri oksijeni kimyasal bir element olarak kabul etmemiştir. Bu kısmen, o zamanlar bu süreçlerin tercih edilen açıklaması olan flojiston teorisi olarak adlandırılan yanma ve korozyon felsefesinin yaygınlığından kaynaklanmış olabilir. ⓘ

1667 yılında Alman simyacı J. J. Becher tarafından ortaya atılan ve 1731 yılında kimyacı Georg Ernst Stahl tarafından değiştirilen flojiston teorisi, tüm yanıcı maddelerin iki kısımdan oluştuğunu belirtiyordu. Flojiston olarak adlandırılan bir kısım, onu içeren madde yandığında açığa çıkarken, flojistonu giderilmiş kısmın onun gerçek formu ya da kalks olduğu düşünülüyordu. ⓘ

Odun ya da kömür gibi çok az kalıntı bırakan yanıcı maddelerin çoğunlukla flojistondan oluştuğu düşünülüyordu; demir gibi korozyona uğrayan yanıcı olmayan maddeler ise çok az miktarda flojiston içeriyordu. Flojiston teorisinde hava bir rol oynamadığı gibi, bu fikri test etmek için başlangıçta herhangi bir nicel deney de yapılmamıştır; bunun yerine, bir şey yandığında ne olduğuna, en yaygın nesnelerin hafiflediğine ve bu süreçte bir şeyler kaybettiğine dair gözlemlere dayanıyordu. ⓘ

Keşif

Keşifte genellikle Joseph Priestley'e öncelik verilir. ⓘ

Polonyalı simyacı, filozof ve hekim Michael Sendivogius (Michał Sędziwój) De Lapide Philosophorum Tractatus duodecim e naturae fonte et manuali experientia depromti (1604) adlı eserinde havada bulunan bir maddeyi tanımlamış ve bundan 'cibus vitae' (yaşam gıdası) olarak bahsetmiştir ve Polonyalı tarihçi Roman Bugaj'a göre bu madde oksijen ile özdeştir. Sendivogius, 1598 ve 1604 yılları arasında gerçekleştirdiği deneyler sırasında, bu maddenin potasyum nitratın termal ayrışmasıyla açığa çıkan gaz halindeki yan ürüne eşdeğer olduğunu doğru bir şekilde kabul etmiştir. Bugaj'a göre, oksijenin izole edilmesi ve bu maddenin havanın yaşam için gerekli olan kısmıyla uygun bir şekilde ilişkilendirilmesi, Sendivogius tarafından oksijenin keşfedilmesi için yeterli kanıt sağlamaktadır. Ancak Sendivogius'un bu keşfi, kendisinden sonra gelen bilim adamı ve kimyager nesilleri tarafından sıklıkla inkar edilmiştir. ⓘ

Oksijenin ilk olarak İsveçli eczacı Carl Wilhelm Scheele tarafından keşfedildiği de yaygın olarak iddia edilmektedir. Scheele 1771-72 yıllarında merkürik oksit (HgO) ve çeşitli nitratları ısıtarak oksijen gazı üretmiştir. Scheele bu gaza "ateş havası" adını verdi çünkü o zamanlar yanmayı desteklediği bilinen tek maddeydi. Bu keşfini 1775 yılında yayıncısına gönderdiği Treatise on Air and Fire (Hava ve Ateş Üzerine İnceleme) başlıklı bir el yazmasında anlatmıştır. Bu belge 1777 yılında yayımlandı. ⓘ

Bu arada, 1 Ağustos 1774'te İngiliz din adamı Joseph Priestley tarafından yapılan bir deneyde, güneş ışığı cam bir tüp içinde bulunan merkürik oksit üzerine odaklandı ve "dephlogisticated air" adını verdiği bir gaz açığa çıktı. Mumların bu gaz içinde daha parlak yandığını ve bir farenin bu gazı solurken daha aktif olduğunu ve daha uzun yaşadığını fark etti. Priestley gazı kendisi soluduktan sonra şöyle yazmıştır: "Ciğerlerime verdiği his normal havadan hissedilir derecede farklı değildi, ancak daha sonra göğsümün bir süre tuhaf bir şekilde hafif ve rahat hissettiğini hayal ettim." Priestley bulgularını 1775 yılında "An Account of Further Discoveries in Air" başlıklı bir makalede yayınladı ve bu makale Experiments and Observations on Different Kinds of Air başlıklı kitabının ikinci cildinde yer aldı. Bulgularını ilk o yayınladığı için Priestley'e genellikle keşif konusunda öncelik tanınır. ⓘ

Fransız kimyager Antoine Laurent Lavoisier daha sonra yeni maddeyi bağımsız olarak keşfettiğini iddia etmiştir. Priestley Ekim 1774'te Lavoisier'i ziyaret etti ve ona deneyini ve yeni gazı nasıl serbest bıraktığını anlattı. Scheele de 30 Eylül 1774'te Lavoisier'e daha önce bilinmeyen maddeyi keşfettiğini anlatan bir mektup göndermiş, ancak Lavoisier mektubu aldığını hiçbir zaman kabul etmemiştir. (Mektubun bir kopyası ölümünden sonra Scheele'in eşyaları arasında bulundu). ⓘ

Lavoisier'in katkısı

Antoine Lavoisier flojiston teorisini gözden düşürdü. ⓘ

Lavoisier oksidasyon üzerine ilk yeterli niceliksel deneyleri gerçekleştirdi ve yanmanın nasıl işlediğine dair ilk doğru açıklamayı yaptı. Hepsi 1774'te başlayan bu ve benzeri deneyleri flojiston teorisini gözden düşürmek ve Priestley ve Scheele tarafından keşfedilen maddenin kimyasal bir element olduğunu kanıtlamak için kullandı. ⓘ

Bir deneyde Lavoisier, kapalı bir kapta kalay ve hava ısıtıldığında ağırlıkta genel bir artış olmadığını gözlemledi. Kabı açtığında havanın içeri girdiğini fark etti, bu da sıkışan havanın bir kısmının tüketildiğini gösteriyordu. Ayrıca tenekenin ağırlığının arttığını ve bu artışın tekrar içeri giren havanın ağırlığıyla aynı olduğunu belirtmiştir. Bu ve yanma üzerine yaptığı diğer deneyler, 1777 yılında yayınlanan Sur la combustion en général adlı kitabında belgelenmiştir. Bu çalışmasında, havanın iki gazın karışımı olduğunu kanıtladı; yanma ve solunum için gerekli olan 'hayati hava' ve her ikisini de desteklemeyen azot (Gk. ἄζωτον "cansız"). Azote, Fransızca ve diğer bazı Avrupa dillerinde eski adını korumasına rağmen, daha sonra İngilizce'de nitrojen olmuştur. ⓘ

Etimoloji

Lavoisier 1777'de 'hayati hava' adını Yunanca ὀξύς (oxys) (asit, kelimenin tam anlamıyla "keskin", asitlerin tadından) ve -γενής (-genēs) (üretici, kelimenin tam anlamıyla doğuran) köklerinden oxygène olarak değiştirdi, çünkü yanlışlıkla oksijenin tüm asitlerin bir bileşeni olduğuna inanıyordu. Kimyagerler (1812'de Sir Humphry Davy gibi) sonunda Lavoisier'in bu konuda yanıldığını tespit ettiler, ancak o zamana kadar isim çok iyi yerleşmişti. ⓘ

Oksijen, İngiliz bilim adamlarının muhalefetine ve İngiliz Priestley'in gazı ilk kez izole etmiş ve hakkında yazmış olmasına rağmen İngiliz diline girmiştir. Bunun nedeni kısmen Charles Darwin'in büyükbabası Erasmus Darwin'in Botanik Bahçesi (1791) adlı popüler kitabındaki "Oksijen" başlıklı gazı öven bir şiirdir. ⓘ

Daha sonraki tarihçe

Robert H. Goddard ve sıvı oksijen-benzin roketi ⓘ

John Dalton'un orijinal atom hipotezi, tüm elementlerin tek atomlu olduğunu ve bileşiklerdeki atomların normalde birbirlerine göre en basit atomik oranlara sahip olacağını varsayıyordu. Örneğin Dalton, suyun formülünün HO olduğunu varsayarak, oksijenin atomik kütlesinin yaklaşık 16 olan modern değer yerine hidrojenin 8 katı olduğu sonucuna varmıştır. 1805'te Joseph Louis Gay-Lussac ve Alexander von Humboldt suyun iki hacim hidrojen ve bir hacim oksijenden oluştuğunu gösterdi; ve 1811'de Amedeo Avogadro, şimdi Avogadro yasası olarak adlandırılan yasaya ve bu gazlardaki iki atomlu element moleküllerine dayanarak suyun bileşiminin doğru yorumuna ulaştı. ⓘ

Oksijen üretmenin ilk ticari yöntemi, baryum oksidin tersinir bir reaksiyonunu içeren Brin süreci olarak adlandırılan kimyasaldı. Bu yöntem 1852 yılında icat edilmiş ve 1884 yılında ticarileştirilmiştir, ancak 20. yüzyılın başlarında daha yeni yöntemlerle yer değiştirmiştir. ⓘ

19. yüzyılın sonlarında bilim insanları havanın sıvılaştırılabileceğini ve bileşenlerinin sıkıştırılıp soğutularak izole edilebileceğini fark etti. İsviçreli kimyager ve fizikçi Raoul Pierre Pictet, kademeli bir yöntem kullanarak karbondioksiti sıvılaştırmak için sıvı sülfür dioksiti buharlaştırdı ve bu da oksijen gazını sıvılaştıracak kadar soğutmak için buharlaştırıldı. Paris'teki Fransız Bilimler Akademisi'ne 22 Aralık 1877'de bir telgraf göndererek sıvı oksijeni keşfettiğini duyurdu. Sadece iki gün sonra Fransız fizikçi Louis Paul Cailletet moleküler oksijeni sıvılaştırmak için kendi yöntemini duyurdu. Her iki durumda da sadece birkaç damla sıvı elde edildi ve anlamlı bir analiz yapılamadı. Oksijen ilk kez 29 Mart 1883'te Jagiellonian Üniversitesi'nden Polonyalı bilim insanları Zygmunt Wróblewski ve Karol Olszewski tarafından kararlı bir halde sıvılaştırıldı. ⓘ

Akademik laboratuvarlarda oksijen hazırlamak için bir deney düzeneği ⓘ

1891 yılında İskoç kimyager James Dewar çalışma için yeterli miktarda sıvı oksijen üretmeyi başardı. Sıvı oksijen üretmek için ticari olarak uygulanabilir ilk süreç 1895 yılında Alman mühendis Carl von Linde ve İngiliz mühendis William Hampson tarafından bağımsız olarak geliştirildi. Her ikisi de havanın sıcaklığını sıvılaşana kadar düşürmüş ve ardından bileşen gazları teker teker kaynatarak damıtmış ve ayrı ayrı yakalamışlardır. Daha sonra, 1901 yılında, asetilen ve sıkıştırılmış oksijen karışımı yakılarak ilk kez oksiasetilen kaynağı gösterilmiştir.
₂. Bu kaynak ve metal kesme yöntemi daha sonra yaygınlaştı. ⓘ

1923 yılında Amerikalı bilim adamı Robert H. Goddard sıvı yakıt yakan bir roket motoru geliştiren ilk kişi oldu; motor yakıt olarak benzin ve oksitleyici olarak sıvı oksijen kullanıyordu. Goddard, 16 Mart 1926'da Auburn, Massachusetts, ABD'de sıvı yakıtlı küçük bir roketi 56 m'de 97 km/saat hızla başarıyla uçurmuştur. ⓘ

Akademik laboratuarlarda oksijen, az miktarda manganez dioksit ile karıştırılmış potasyum kloratın birlikte ısıtılmasıyla hazırlanabilir. ⓘ

Atmosferdeki oksijen seviyeleri, muhtemelen fosil yakıtların yakılması nedeniyle küresel olarak biraz düşme eğilimindedir. ⓘ

Özellikleri

Özellikler ve moleküler yapı

Orbital diyagramı, Barrett (2002)'den sonra, her bir oksijen atomundan katılan atomik orbitalleri, bunların örtüşmesinden kaynaklanan moleküler orbitalleri ve en düşük enerjili orbitallerden başlayarak ve dolu orbitallerden kovalent çift bağ karakteriyle sonuçlanan (ve σ ve σ^* ve π ve π^* orbital çiftlerinin katkılarının iptali) her bir O atomundan 6 olmak üzere 12 elektronla orbitallerin aufbau dolumunu göstermektedir. ⓘ

Standart sıcaklık ve basınçta oksijen renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır ve moleküler formülü O
₂, dioksijen olarak adlandırılır. ⓘ

Dioksijen olarak, iki oksijen atomu kimyasal olarak birbirine bağlıdır. Bağ, teori seviyesine göre çeşitli şekillerde tanımlanabilir, ancak makul ve basit bir şekilde, tek tek oksijen atomlarının atomik orbitallerinden oluşan moleküler orbitallerin doldurulmasından kaynaklanan kovalent bir çift bağ olarak tanımlanır ve bunların doldurulması iki bağ sırası ile sonuçlanır. Daha spesifik olarak, çift bağ, düşük σ ve σ^* orbitallerinin sırayla doldurulmasından sonra, orbitallerin sıralı, düşük enerjiden yüksek enerjiye veya Aufbau, doldurulmasının ve 2s elektronlarından gelen katkıların iptal edilmesinin sonucudur; O-O moleküler ekseni boyunca uzanan iki atomik 2p orbitalinin σ örtüşmesi ve O-O moleküler eksenine dik iki çift atomik 2p orbitalinin π örtüşmesi ve ardından π^* orbitallerinin kısmi dolumundan sonra kalan iki 2p elektronundan gelen katkıların iptali. ⓘ

İptaller ile σ ve π örtüşmelerinin bu kombinasyonu, dioksijenin çift bağ karakteri ve reaktivitesi ile triplet elektronik temel durumu ile sonuçlanır. Dioksijen orbitallerinde olduğu gibi (diyagramdaki dolu π* orbitallerine bakın) eşit enerjiye sahip, yani dejenere, iki eşleşmemiş elektrona sahip bir elektron konfigürasyonu, spin triplet durumu olarak adlandırılan bir konfigürasyondur. Dolayısıyla, O
₂ molekülü triplet oksijen olarak adlandırılır. En yüksek enerjili, kısmen dolu orbitaller karşıt bağdır ve bu nedenle dolmaları bağ düzenini üçten ikiye zayıflatır. Eşleşmemiş elektronları nedeniyle triplet oksijen, eşleşmiş elektron spinlerine sahip çoğu organik molekülle sadece yavaş reaksiyona girer; bu da kendiliğinden yanmayı önler. ⓘ

Paramanyetizması nedeniyle bir mıknatıs içinde geçici olarak asılı duran sıvı oksijen ⓘ

Üçlü formda, O
2 molekülleri paramanyetiktir. Yani, moleküldeki eşleşmemiş elektronların spin manyetik momentleri ve komşu O2 molekülleri arasındaki negatif değişim enerjisi nedeniyle, manyetik bir alanın varlığında oksijene manyetik karakter kazandırırlar.
₂ molekül. Sıvı oksijen o kadar manyetiktir ki, laboratuvar gösterilerinde bir sıvı oksijen köprüsü güçlü bir mıknatısın kutupları arasında kendi ağırlığına karşı desteklenebilir. ⓘ

Singlet oksijen, moleküler O'nun birkaç yüksek enerjili türüne verilen bir isimdir.
₂ içinde tüm elektron spinleri eşleşmiştir. Yaygın organik moleküllerle normal (triplet) moleküler oksijene göre çok daha reaktiftir. Doğada, singlet oksijen genellikle fotosentez sırasında güneş ışığı enerjisi kullanılarak sudan oluşturulur. Ayrıca troposferde ozonun kısa dalga boylu ışıkla fotolizi ve bağışıklık sistemi tarafından aktif oksijen kaynağı olarak üretilir. Fotosentetik organizmalarda (ve muhtemelen hayvanlarda) karotenoidler, singlet oksijenden enerji emilmesinde ve dokulara zarar vermeden önce uyarılmamış temel duruma dönüştürülmesinde önemli bir rol oynar. ⓘ

Allotroplar

Dioksijen (O₂) molekülünün uzay doldurma modeli gösterimi ⓘ

Dünya üzerindeki yaygın elementel oksijen allotropuna dioksijen denir, O
₂, Dünya'nın atmosferik oksijeninin büyük bir kısmıdır (bkz. Oluşum). O₂'nin bağ uzunluğu 121 pm ve bağ enerjisi 498 kJ/mol'dür. O₂, hayvanlar gibi karmaşık yaşam formları tarafından hücresel solunumda kullanılır. O'in diğer yönleri
₂ bu makalenin geri kalanında ele alınmaktadır. ⓘ

Trioksijen (O
₃) genellikle ozon olarak bilinir ve akciğer dokusuna zarar veren çok reaktif bir oksijen allotropudur. Ozon, üst atmosferde O
₂, O'nun bölünmesiyle oluşan atomik oksijen ile birleşir
₂ ultraviyole (UV) radyasyon tarafından. Ozon, spektrumun UV bölgesinde güçlü bir şekilde emildiğinden, üst atmosferdeki ozon tabakası gezegen için koruyucu bir radyasyon kalkanı işlevi görür. Dünya yüzeyinin yakınında, otomobil egzozunun bir yan ürünü olarak oluşan bir kirleticidir. Düşük dünya yörüngesi irtifalarında, uzay araçlarının korozyonuna neden olacak kadar atomik oksijen mevcuttur. ⓘ

Metastabil molekül tetraoksijen (O
₄) 2001 yılında keşfedilmiş ve katı oksijenin altı fazından birinde var olduğu varsayılmıştır. Bu fazın O
₂ ila 20 GPa, aslında rombohedral bir O
₈ kümesi. Bu küme, O'dan çok daha güçlü bir oksitleyici olma potansiyeline sahiptir.
₂ veya O
₃ ve bu nedenle roket yakıtında kullanılabilir. Katı oksijen 96 GPa'nın üzerinde bir basınca maruz bırakıldığında 1990 yılında metalik bir faz keşfedilmiş ve 1998 yılında çok düşük sıcaklıklarda bu fazın süper iletken hale geldiği gösterilmiştir. ⓘ

Fiziksel özellikler

Oksijen deşarj (spektrum) tüpü ⓘ

Oksijen suda azota göre daha kolay çözünür ve tatlı suda deniz suyuna göre daha kolay çözünür. Hava ile dengede olan su yaklaşık 1 molekül çözünmüş O
Her ₂ N molekülü için 2
₂ (1:2), yaklaşık 1:4 olan atmosferik oranla karşılaştırıldığında. Oksijenin sudaki çözünürlüğü sıcaklığa bağlıdır ve 0 °C'de 20 °C'dekinden (7,6 mg/L) yaklaşık iki kat daha fazla (14,6 mg/L) çözünür. 25 °C'de ve 1 standart atmosfer (101,3 kPa) havada, tatlı su litre başına yaklaşık 6,04 mililitre (mL) oksijen çözebilir ve deniz suyu litre başına yaklaşık 4,95 mL içerir. 5 °C'de çözünürlük tatlı su için litre başına 9,0 mL'ye (25 °C'dekinden %50 daha fazla) ve deniz suyu için litre başına 7,2 mL'ye (%45 daha fazla) yükselir. ⓘ

Deniz seviyesinde suda çözünmüş +Oksijen gazı (litre başına mililitre)		5 °C	25 °C ⓘ
Tatlı Su	9.00	6.04
Deniz Suyu	7.20	4.95

Oksijen 90,20 K'de (-182,95 °C, -297,31 °F) yoğunlaşır ve 54,36 K'de (-218,79 °C, -361,82 °F) donar. Hem sıvı hem de katı O
₂ kırmızı renkteki emilimden kaynaklanan açık gök mavisi rengine sahip berrak maddelerdir (mavi ışığın Rayleigh saçılmasından kaynaklanan gökyüzünün mavi renginin aksine). Yüksek saflıkta sıvı O
₂ genellikle sıvılaştırılmış havanın fraksiyonel damıtılmasıyla elde edilir. Sıvı oksijen, soğutucu olarak sıvı nitrojen kullanılarak havadan da yoğunlaştırılabilir. ⓘ

Sıvı oksijen oldukça reaktif bir maddedir ve yanıcı maddelerden ayrılması gerekir. ⓘ

Moleküler oksijenin spektroskopisi, aurora ve airglow'un atmosferik süreçleriyle ilişkilidir. Ultraviyolede Herzberg sürekliliği ve Schumann-Runge bantlarındaki emilim, orta atmosferin kimyasında önemli olan atomik oksijeni üretir. Uyarılmış durumdaki singlet moleküler oksijen çözeltideki kırmızı kemilüminesanstan sorumludur. ⓘ

İzotoplar ve yıldız kökeni

Büyük kütleli bir yıldızın ömrünün sonlarında ¹⁶O O kabuğunda, ¹⁷O H kabuğunda ve ¹⁸O He kabuğunda yoğunlaşır. ⓘ

Doğal olarak oluşan oksijen ¹⁶O, ¹⁷O ve ¹⁸O olmak üzere üç kararlı izotoptan oluşur ve ¹⁶O en bol olanıdır (%99,762 doğal bolluk). ⓘ

¹⁶O'in çoğu büyük kütleli yıldızlarda helyum füzyon sürecinin sonunda sentezlenir, ancak bir kısmı neon yakma sürecinde yapılır. ¹⁷O esas olarak CNO döngüsü sırasında hidrojenin helyuma dönüşmesiyle oluşur ve bu da onu yıldızların hidrojen yakma bölgelerinde yaygın bir izotop haline getirir. ¹⁸O'nun çoğu, ¹⁴N (CNO yanmasından bol miktarda oluşur) bir ⁴He çekirdeğini yakaladığında üretilir, bu da ¹⁸O'yu evrimleşmiş, büyük kütleli yıldızların helyum bakımından zengin bölgelerinde yaygın hale getirir. ⓘ

On dört radyoizotop karakterize edilmiştir. En kararlı olanları 122,24 saniyelik yarı ömre sahip ¹⁵O ve 70,606 saniyelik yarı ömre sahip ¹⁴O'dur. Geri kalan tüm radyoaktif izotopların yarı ömürleri 27 saniyeden azdır ve bunların çoğunluğunun yarı ömürleri 83 milisaniyeden azdır. ¹⁶O'dan daha hafif izotopların en yaygın bozunma modu azot elde etmek için β⁺ bozunmasıdır ve ¹⁸O'dan daha ağır izotoplar için en yaygın mod flor elde etmek için beta bozunmasıdır. ⓘ

Oluşum

Samanyolu Galaksisi'nde spektroskopik olarak tahmin edilen en yaygın on element ⓘ

Z	Element	Milyonda parça cinsinden kütle fraksiyonu
1	Hidrojen	739,000	71 × oksijen kütlesi (kırmızı çubuk)
2	Helyum	240,000	23 × oksijen kütlesi (kırmızı çubuk)
8	Oksijen	10,400
6	Karbon	4,600
10	Neon	1,340
26	Demir	1,090
7	Azot	960
14	Silikon	650
12	Magnezyum	580
16	Sülfür	440

Oksijen, Dünya'nın biyosferinde, havada, denizde ve karada kütle olarak en bol bulunan kimyasal elementtir. Oksijen, hidrojen ve helyumdan sonra evrende en bol bulunan üçüncü kimyasal elementtir. Güneş'in kütlesinin yaklaşık %0,9'u oksijendir. Oksijen, silikon dioksit gibi oksit bileşiklerinin bir parçası olarak Dünya kabuğunun kütlece %49,2'sini oluşturur ve Dünya kabuğunda kütlece en bol bulunan elementtir. Aynı zamanda dünya okyanuslarının da ana bileşenidir (kütlece %88,8). Oksijen gazı, Dünya atmosferinin ikinci en yaygın bileşenidir ve hacminin %20,8'ini ve kütlesinin %23,1'ini (yaklaşık 10¹⁵ ton) kaplar. Dünya, Güneş Sistemi gezegenleri arasında atmosferinde bu kadar yüksek oksijen gazı konsantrasyonuna sahip olmasıyla sıra dışıdır: Mars (%0,1 O
₂ hacimce) ve Venüs çok daha azına sahiptir. O
₂ çevreleyen bu gezegenler, yalnızca karbondioksit gibi oksijen içeren moleküller üzerindeki ultraviyole radyasyonun etkisiyle üretilir. ⓘ

Soğuk su daha fazla çözünmüş O
₂. ⓘ

Dünya üzerindeki alışılmadık derecede yüksek oksijen gazı konsantrasyonu, oksijen döngüsünün bir sonucudur. Bu biyojeokimyasal döngü, oksijenin Dünya'daki üç ana rezervuar olan atmosfer, biyosfer ve litosfer içindeki ve arasındaki hareketini tanımlar. Oksijen döngüsünün ana itici faktörü, modern Dünya atmosferinden sorumlu olan fotosentezdir. Fotosentez atmosfere oksijen salarken, solunum, çürüme ve yanma oksijeni atmosferden uzaklaştırır. Mevcut dengede, üretim ve tüketim aynı oranda gerçekleşir. ⓘ

Serbest oksijen ayrıca dünyadaki su kütlelerinde çözelti halinde bulunur. O'nun artan çözünürlüğü
₂ düşük sıcaklıklarda (bkz. Fiziksel özellikler) okyanus yaşamı için önemli etkilere sahiptir, çünkü kutup okyanusları daha yüksek oksijen içeriği nedeniyle çok daha yüksek bir yaşam yoğunluğunu destekler. Nitrat veya fosfat gibi bitki besinleriyle kirlenmiş su, ötrofikasyon adı verilen bir süreçle alglerin büyümesini teşvik edebilir ve bu organizmaların ve diğer biyomateryallerin çürümesi O
₂ içeriği ötrofik su kütlelerinde. Bilim insanları su kalitesinin bu yönünü, suyun biyokimyasal oksijen ihtiyacını ya da sudaki O
₂ normal konsantrasyona getirmek için gereklidir. ⓘ

Analiz

¹⁸O'ya karşı 500 milyon yıllık iklim değişikliği ⓘ

Paleoiklimbilimciler milyonlarca yıl önceki iklimi belirlemek için deniz organizmalarının kabuk ve iskeletlerindeki oksijen-18 ve oksijen-16 oranını ölçmektedir (bkz. oksijen izotop oranı döngüsü). Daha hafif izotop olan oksijen-16 içeren deniz suyu molekülleri, %12 daha ağır olan oksijen-18 içeren su moleküllerinden biraz daha hızlı buharlaşır ve bu farklılık daha düşük sıcaklıklarda artar. Küresel sıcaklıkların düşük olduğu dönemlerde, buharlaşan sudan elde edilen kar ve yağmur oksijen-16 bakımından daha yüksek olma eğilimindedir ve geride kalan deniz suyu oksijen-18 bakımından daha yüksek olma eğilimindedir. Deniz organizmaları daha sonra iskeletlerine ve kabuklarına daha sıcak bir iklimde olduğundan daha fazla oksijen-18 katarlar. Paleoiklimbilimciler de yüz binlerce yıllık buz çekirdeği örneklerinin su moleküllerindeki bu oranı doğrudan ölçmektedir. ⓘ

Gezegen jeologları Dünya, Ay, Mars ve meteoritlerden alınan örneklerdeki oksijen izotoplarının göreceli miktarlarını ölçmüşlerdir, ancak Güneş'teki izotop oranları için ilkel güneş bulutsusundakilerle aynı olduğuna inanılan referans değerleri uzun süredir elde edememişlerdir. Uzayda güneş rüzgarına maruz kalan ve düşen Genesis uzay aracı tarafından geri getirilen bir silikon levhanın analizi, Güneş'in Dünya'dan daha yüksek oranda oksijen-16'ya sahip olduğunu göstermiştir. Bu ölçüm, bilinmeyen bir sürecin, Dünya'yı oluşturan toz taneciklerinin birleşmesinden önce Güneş'in protoplaneter materyal diskinden oksijen-16'yı tükettiğini göstermektedir. ⓘ

Oksijen, 687 ve 760 nm dalga boylarında zirve yapan iki spektrofotometrik absorpsiyon bandı sunar. Bazı uzaktan algılama bilimcileri, bir uydu platformundan bitki sağlık durumunu karakterize etmek için bu bantlarda bitki örtüsünden gelen radyansın ölçümünü kullanmayı önermişlerdir. Bu yaklaşım, bu bantlarda bitki örtüsünün yansımasını çok daha zayıf olan floresansından ayırt etmenin mümkün olduğu gerçeğinden yararlanmaktadır. Ölçüm, düşük sinyal-gürültü oranı ve bitki örtüsünün fiziksel yapısı nedeniyle teknik olarak zordur; ancak küresel ölçekte uydulardan karbon döngüsünü izlemek için olası bir yöntem olarak önerilmiştir. ⓘ

Biyolojik üretim ve O2'nin rolü

Fotosentez ve solunum

Fotosentez, O'yu serbest bırakmak için suyu böler
₂ ve CO'yu sabitler
₂ şekere dönüştürülmesine Calvin döngüsü denir. ⓘ

Doğada serbest oksijen, oksijenik fotosentez sırasında suyun ışıkla bölünmesiyle üretilir. Bazı tahminlere göre, deniz ortamlarındaki yeşil algler ve siyanobakteriler Dünya'da üretilen serbest oksijenin yaklaşık %70'ini sağlarken, geri kalanı karasal bitkiler tarafından üretilmektedir. Atmosferik oksijene okyanus katkısına ilişkin diğer tahminler daha yüksekken, bazı tahminler daha düşüktür ve okyanusların her yıl Dünya'nın atmosferik oksijeninin ~%45'ini ürettiğini göstermektedir. ⓘ

Fotosentez için basitleştirilmiş genel formül şöyledir ⓘ

6 CO₂ + 6 H
₂O + fotonlar → C
₆H
₁₂O
₆ + 6 O
_{2 ⓘ}

ya da basitçe ⓘ

karbondioksit + su + güneş ışığı → glikoz + dioksijen ⓘ

Fotolitik oksijen evrimi fotosentetik organizmaların tilakoid membranlarında meydana gelir ve dört foton enerjisi gerektirir. Birçok adım söz konusudur, ancak sonuç, fotofosforilasyon yoluyla adenozin trifosfat (ATP) sentezlemek için kullanılan tilakoid membran boyunca bir proton gradyanının oluşmasıdır. O
₂ kalan (su molekülünün üretiminden sonra) atmosfere salınır. ⓘ

Oksijen mitokondride oksidatif fosforilasyon sırasında ATP üretiminde kullanılır. Aerobik solunum reaksiyonu esasen fotosentezin tersidir ve şu şekilde basitleştirilir ⓘ

C
₆H
₁₂O
₆ + 6 O
₂ → 6 CO₂ + 6 H
₂O + 2880 kJ/mol ⓘ

Omurgalılarda, O
₂ akciğerlerdeki membranlardan kırmızı kan hücrelerine difüze olur. Hemoglobin O
₂, rengi mavimsi kırmızıdan parlak kırmızıya değiştirir (CO
₂ Bohr etkisi yoluyla hemoglobinin başka bir kısmından salınır). Diğer hayvanlar hemosiyanin (yumuşakçalar ve bazı eklembacaklılar) veya hemeritrin (örümcekler ve ıstakozlar) kullanır. Bir litre kan 200 cm³ O
₂. ⓘ

Anaerobik metazoa keşfedilene kadar, oksijenin tüm karmaşık yaşam için bir gereklilik olduğu düşünülüyordu. ⓘ

Süperoksit iyonu gibi reaktif oksijen türleri (O-
₂) ve hidrojen peroksit (H
₂O
₂), organizmalarda oksijen kullanımının reaktif yan ürünleridir. Yüksek organizmaların bağışıklık sisteminin parçaları, istilacı mikropları yok etmek için peroksit, süperoksit ve singlet oksijen oluşturur. Reaktif oksijen türleri, bitkilerin patojen saldırısına karşı aşırı duyarlı tepkisinde de önemli bir rol oynar. Oksijen, zorunlu olarak anaerobik organizmalara zarar verir; bu organizmalar O
₂ atmosferde yaklaşık 2,5 milyar yıl önce Büyük Oksijenlenme Olayı sırasında, bu organizmaların ilk ortaya çıkışından yaklaşık bir milyar yıl sonra birikmeye başlamıştır. ⓘ

Dinlenme halindeki yetişkin bir insan dakikada 1,8 ila 2,4 gram oksijen solur. Bu da insanlığın yılda 6 milyar tondan fazla oksijen soluduğu anlamına gelmektedir. ⓘ

Yaşayan organizmalar

İnsan vücudundaki kısmi oksijen basıncı (PO₂) ⓘ

Birim	Alveolar pulmoner gaz basınçları	Arteriyel kan oksijeni	Venöz kan gazı
kPa	14.2	11-13	4.0-5.3
mmHg	107	75-100	30-40

Canlı bir omurgalı organizmanın vücudundaki serbest oksijen kısmi basıncı solunum sisteminde en yüksektir ve sırasıyla herhangi bir arteriyel sistem, periferik dokular ve venöz sistem boyunca azalır. Kısmi basınç, oksijenin tek başına hacim kaplaması durumunda sahip olacağı basınçtır. ⓘ

Atmosferde birikme

O
₂ Dünya atmosferinde birikir: 1) O yok
₂ üretilir; 2) O
₂ üretilir, ancak okyanuslarda ve deniz tabanındaki kayalarda emilir; 3) O
₂ okyanuslardan gaz halinde çıkmaya başlar, ancak kara yüzeyleri tarafından emilir ve ozon tabakası oluşur; 4-5) O
₂ lavabo dolu ve gaz birikiyor ⓘ

Fotosentetik arkea ve bakteriler evrimleşmeden önce, muhtemelen yaklaşık 3,5 milyar yıl önce, Dünya atmosferinde serbest oksijen gazı neredeyse hiç yoktu. Serbest oksijen ilk kez Paleoproterozoik çağda (3.0 ila 2.3 milyar yıl önce) önemli miktarlarda ortaya çıkmıştır. Oksijenli fotosentezin yaygınlaştığı dönemde okyanuslarda çok fazla çözünmüş demir olsa bile, bantlı demir oluşumlarının, oksijen üreten siyanobakteriler sığ bölgeleri kaplarken, fotik bölgenin daha derin bölgelerine hakim olan anoksijenik veya mikro-aerofilik demir oksitleyici bakteriler tarafından oluşturulduğu anlaşılmaktadır. Serbest oksijen 3-2,7 milyar yıl önce okyanuslardan dışarı çıkmaya başlamış ve yaklaşık 1,7 milyar yıl önce bugünkü seviyesinin %10'una ulaşmıştır. ⓘ

Okyanuslarda ve atmosferde büyük miktarlarda çözünmüş ve serbest oksijen bulunması, yaklaşık 2,4 milyar yıl önceki Büyük Oksijenlenme Olayı (oksijen felaketi) sırasında mevcut anaerobik organizmaların çoğunun yok olmasına neden olmuş olabilir. O kullanarak hücresel solunum
₂ aerobik organizmaların anaerobik organizmalara göre çok daha fazla ATP üretmesini sağlar. O'nun hücresel solunumu
₂, bitkiler ve hayvanlar gibi tüm karmaşık çok hücreli organizmalar da dahil olmak üzere tüm ökaryotlarda görülür. ⓘ

Kambriyen döneminin 540 milyon yıl önceki başlangıcından bu yana, atmosferik O
₂ seviyeleri hacimsel olarak %15 ile %30 arasında dalgalanmıştır. Karbonifer döneminin sonlarına doğru (yaklaşık 300 milyon yıl önce) atmosferik O
₂ seviyeleri hacimsel olarak maksimum %35'e ulaşmıştır, bu da bu dönemde böceklerin ve amfibilerin büyük boyutlarına katkıda bulunmuş olabilir. ⓘ

Atmosferik oksijen konsantrasyonundaki değişimler geçmiş iklimleri şekillendirmiştir. Oksijen azaldığında atmosferik yoğunluk düşmüş, bu da yüzey buharlaşmasını artırarak yağışların artmasına ve sıcaklıkların ısınmasına neden olmuştur. ⓘ

Mevcut fotosentez hızıyla, atmosferdeki tüm oksijenin yeniden üretilmesi yaklaşık 2.000 yıl alacaktır.
₂'nin mevcut atmosferde bulunması. ⓘ

Dünya dışı serbest oksijen

Astrobiyoloji alanında ve dünya dışı yaşam arayışında oksijen güçlü bir biyo-imzadır. Bununla birlikte, kesin bir biyo-imza olmayabilir, Europa'nın ve Ganymede'nin ince tabakalarında olduğu gibi serbest oksijene izin veren süreçlere ve koşullara (kendine özgü bir hidrosfer gibi) sahip gök cisimlerinde abiyotik olarak üretilebilir. oksijen atmosferleri. ⓘ

Endüstriyel üretim

Suyun elektrolizinde kullanılan Hofmann elektroliz cihazı. ⓘ

Yüz milyon ton O
₂ her yıl iki temel yöntemle endüstriyel kullanım için havadan çıkarılmaktadır. En yaygın yöntem sıvılaştırılmış havanın fraksiyonel distilasyonudur ve N
₂ buhar olarak damıtılırken O
₂ sıvı olarak bırakılır. ⓘ

O üretmenin diğer birincil yöntemi
₂, temiz ve kuru hava akımını bir çift özdeş zeolit moleküler eleğin bir yatağından geçirerek azotu emer ve %90 ila %93 O içeren bir gaz akımı sağlar.
₂. Eş zamanlı olarak, azot gazı diğer azota doymuş zeolit yataktan, hazne çalışma basıncını düşürerek ve oksijen gazının bir kısmını üretici yataktan ters akış yönünde yönlendirerek serbest bırakılır. Belirli bir döngü süresinden sonra iki yatağın çalışması değiştirilir ve böylece bir boru hattından pompalanacak sürekli bir gaz oksijen kaynağına izin verilir. Bu, basınç salınımlı adsorpsiyon olarak bilinir. Oksijen gazı, bu kriyojenik olmayan teknolojilerle giderek daha fazla elde edilmektedir (ayrıca ilgili vakum salınımlı adsorpsiyona bakınız). ⓘ

Oksijen gazı ayrıca suyun moleküler oksijen ve hidrojene elektrolizi yoluyla da üretilebilir. DC elektrik kullanılmalıdır: AC kullanılırsa, her bir uzuvdaki gazlar 2:1 patlayıcı oranında hidrojen ve oksijenden oluşur. Benzer bir yöntem de elektrokatalitik O
₂ oksitlerden ve oksoasitlerden evrimi. Kimyasal katalizörler, denizaltılarda yaşam destek ekipmanının bir parçası olarak kullanılan kimyasal oksijen jeneratörleri veya oksijen mumlarında olduğu gibi kullanılabilir ve basınç düşürme acil durumlarında ticari uçaklarda hala standart ekipmanın bir parçasıdır. Bir başka hava ayrıştırma yöntemi de havayı zirkonyum dioksit bazlı seramik membranlardan yüksek basınç ya da elektrik akımıyla çözünmeye zorlayarak neredeyse saf O
₂ gaz. ⓘ

Depolama

Regülatörlü oksijen ve MAPP gaz sıkıştırılmış gaz tüpleri ⓘ

Oksijen depolama yöntemleri arasında yüksek basınçlı oksijen tankları, kriyojenikler ve kimyasal bileşikler bulunmaktadır. Bir litre sıvılaştırılmış oksijen, atmosfer basıncında ve 20 °C'de (68 °F) 840 litre gaz halindeki oksijene eşdeğer olduğundan, ekonomik nedenlerle oksijen genellikle özel olarak yalıtılmış tankerlerde sıvı olarak dökme halde taşınır. Bu tür tankerler, hastanelerin ve büyük miktarlarda saf oksijen gazına ihtiyaç duyan diğer kurumların dışında duran dökme sıvı oksijen depolama konteynerlerini doldurmak için kullanılır. Sıvı oksijen, binaya girmeden önce kriyojenik sıvıyı gaza dönüştüren ısı eşanjörlerinden geçirilir. Oksijen ayrıca sıkıştırılmış gaz içeren daha küçük silindirlerde de depolanır ve sevk edilir; bu form bazı taşınabilir tıbbi uygulamalarda ve oksi-yakıt kaynağı ve kesiminde kullanışlıdır. ⓘ

Uygulamalar

Tıbbi

Bir amfizem hastasının evinde oksijen konsantratörü ⓘ

O alımı
₂ havadan alınması solunumun temel amacıdır, bu nedenle tıpta oksijen takviyesi kullanılır. Tedavi sadece hastanın kanındaki oksijen seviyesini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda birçok hastalıklı akciğer tipinde kan akışına karşı direnci azaltarak kalp üzerindeki iş yükünü hafifletmek gibi ikincil bir etkiye de sahiptir. Oksijen tedavisi amfizem, pnömoni, bazı kalp rahatsızlıkları (konjestif kalp yetmezliği), pulmoner arter basıncının artmasına neden olan bazı rahatsızlıklar ve vücudun gaz halindeki oksijeni alma ve kullanma yeteneğini bozan herhangi bir hastalığı tedavi etmek için kullanılır. ⓘ

Tedaviler hastanelerde, hastanın evinde veya giderek artan bir şekilde taşınabilir cihazlarla kullanılabilecek kadar esnektir. Oksijen çadırları bir zamanlar oksijen takviyesinde yaygın olarak kullanılıyordu, ancak o zamandan beri çoğunlukla oksijen maskeleri veya nazal kanüllerin kullanımı ile değiştirildi. ⓘ

Hiperbarik (yüksek basınçlı) tıp, kısmi oksijen basıncını artırmak için özel oksijen odaları kullanır.
₂ hastanın ve gerektiğinde sağlık personelinin etrafında. Karbon monoksit zehirlenmesi, gazlı kangren ve dekompresyon hastalığı ("vurgun") bazen bu terapi ile ele alınır. Artan O
₂ konsantrasyonu, hemoglobinin hem grubundan karbon monoksitin yer değiştirmesine yardımcı olur. Oksijen gazı gazlı kangrene neden olan anaerobik bakteriler için zehirlidir, bu nedenle kısmi basıncını artırmak onları öldürmeye yardımcı olur. Dekompresyon hastalığı, bir dalıştan sonra çok hızlı dekompresyon yapan dalgıçlarda ortaya çıkar ve kanda çoğunlukla nitrojen ve helyum olmak üzere inert gaz kabarcıklarının oluşmasına neden olur. O basıncını arttırmak
₂ mümkün olan en kısa sürede kabarcıkların tekrar kana karışmasına yardımcı olur, böylece bu fazla gazlar akciğerlerden doğal yollarla dışarı atılabilir. Mevcut en yüksek konsantrasyonda normobarik oksijen uygulaması, dokularda inert gaz kabarcığı oluşumunu içerebilecek herhangi bir dalış yaralanması için ilk yardım olarak sıklıkla kullanılır. Uzun süreli bir veri tabanına kaydedilen vakaların istatistiksel bir çalışmasından elde edilen epidemiyolojik destek, bu yöntemin kullanımını desteklemektedir. ⓘ

Yaşam desteği ve rekreasyonel kullanım

Düşük basınçlı saf O
₂ uzay giysilerinde kullanılır. ⓘ

Bir O uygulaması
₂ düşük basınçlı solunum gazı olarak modern uzay giysilerinde bulunur ve bu giysiler kullanıcının vücudunu solunum gazı ile çevreler. Bu cihazlar normal basıncın yaklaşık üçte birinde neredeyse saf oksijen kullanır, bu da normal kan kısmi basıncının O
₂. Daha düşük basınç için daha yüksek oksijen konsantrasyonundan oluşan bu değiş tokuş, elbisenin esnekliğini korumak için gereklidir. ⓘ

Tüplü ve yüzeyden beslenen su altı dalgıçları ve denizaltılar da yapay olarak verilen O
₂. Denizaltılar, dalgıç araçları ve atmosferik dalış giysileri genellikle normal atmosferik basınçta çalışır. Solunan hava kimyasal ekstraksiyonla karbondioksitten arındırılır ve sabit bir kısmi basıncı korumak için oksijen değiştirilir. Ortam basıncındaki dalgıçlar, çalıĢma derinliğine uygun oksijen oranına sahip hava veya gaz karıĢımlarını solurlar. Saf veya neredeyse saf O
₂ Atmosferik basınçtan daha yüksek basınçlarda dalışta kullanımı genellikle yeniden soluma cihazları veya nispeten sığ derinliklerde (~6 metre derinlik veya daha az) dekompresyon veya akut oksijen toksisitesinin boğulma riski olmadan yönetilebildiği 2,8 bar'a kadar basınçlarda rekompresyon odalarında tıbbi tedavi ile sınırlıdır. Daha derin dalışlar O
₂ oksijen toksisitesini önlemek için nitrojen veya helyum gibi diğer gazlarla birlikte. ⓘ

Dağlara tırmanan veya basınçlı olmayan sabit kanatlı uçaklarda uçan kişiler bazen ek O
₂ malzeme. Basınçlı ticari uçaklarda acil durum O
₂ kabin basıncının düşmesi durumunda yolculara otomatik olarak verilir. Ani kabin basıncı kaybı, her koltuğun üzerindeki kimyasal oksijen jeneratörlerini harekete geçirerek oksijen maskelerinin düşmesine neden olur. Kabin güvenlik talimatlarında belirtildiği gibi "oksijen akışını başlatmak için" maskelerin çekilmesi, demir filizlerini teneke kutunun içindeki sodyum kloratın içine iter. Daha sonra ekzotermik reaksiyonla sürekli bir oksijen gazı akışı sağlanır. ⓘ

Oksijen, hafif bir öforik olarak, oksijen barlarında ve sporda eğlence amaçlı kullanım geçmişine sahiptir. Oksijen barları, 1990'ların sonlarından bu yana Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan ve normalden daha yüksek O
₂ asgari bir ücret karşılığında teşhir. Profesyonel sporcular, özellikle Amerikan futbolunda, bazen performanslarını artırmak için oyun aralarında oksijen maskesi takmak üzere saha dışına çıkarlar. Farmakolojik etkiden şüphe edilmektedir; plasebo etkisi daha olası bir açıklamadır. Mevcut çalışmalar oksijenle zenginleştirilmiş karışımların sadece aerobik egzersiz sırasında solunduğunda performans artışı sağladığını desteklemektedir. ⓘ

Nefes almayı içermeyen diğer eğlence amaçlı kullanımlar arasında George Goble'ın barbekü ızgaralarını beş saniyede tutuşturması gibi piroteknik uygulamalar yer almaktadır. ⓘ

Endüstriyel

Ticari olarak üretilen çoğu O
₂ demiri eritmek ve/veya karbonsuzlaştırmak için kullanılır. ⓘ

Demir cevherinin eritilerek çeliğe dönüştürülmesi ticari olarak üretilen oksijenin %55'ini tüketir. Bu süreçte, O
₂ yüksek basınçlı bir lans aracılığıyla erimiş demire enjekte edilir, bu da sülfür safsızlıklarını ve fazla karbonu ilgili oksitler olarak giderir, SO
₂ ve CO
₂. Reaksiyonlar ekzotermiktir, bu nedenle sıcaklık 1.700 °C'ye çıkar. ⓘ

Ticari olarak üretilen oksijenin %25'i kimya endüstrisi tarafından kullanılmaktadır. Etilen O ile reaksiyona sokulur
₂ oluşturmak için etilen oksit, bu da etilen glikole dönüştürülür; antifriz ve polyester polimerler (birçok plastik ve kumaşın öncülleri) dahil olmak üzere bir dizi ürünün üretiminde kullanılan birincil besleyici malzeme. Oksi-kırma işleminde ve akrilik asit, diformil-furan ve benzilik asit üretiminde büyük miktarlarda oksijen veya hava kullanılır. Öte yandan, oksijenden hidrojen peroksitin elektrokimyasal sentezi, şu anda kullanılan hidrokinon işleminin yerini alması için umut verici bir teknolojidir. Son olarak, katalitik oksidasyon tehlikeli gazlardan kurtulmak için art yakıcılarda kullanılmaktadır. ⓘ

Ticari olarak üretilen oksijenin geri kalan %20'sinin çoğu tıbbi uygulamalarda, metal kesme ve kaynak işlemlerinde, roket yakıtında oksitleyici olarak ve su arıtımında kullanılmaktadır. Oksijen, oksiasetilen kaynağında, asetilenin O ile yakılmasında kullanılır.
₂ çok sıcak bir alev üretmek için. Bu işlemde, 60 cm (24 inç) kalınlığa kadar olan metal önce küçük bir oksi-asetilen alevi ile ısıtılır ve ardından büyük bir O
₂. ⓘ

Bileşikler

Su (H
₂O) en bilinen oksijen bileşiğidir. ⓘ

Oksijenin oksidasyon durumu, bilinen hemen hemen tüm oksijen bileşiklerinde -2'dir. Oksidasyon durumu -1, peroksitler gibi birkaç bileşikte bulunur. Diğer oksidasyon durumlarında oksijen içeren bileşikler çok nadirdir: -1/2 (süperoksitler), -1/3 (ozonitler), 0 (elemental, hipofloröz asit), +1/2 (dioksijenil), +1 (dioksijen diflorür) ve +2 (oksijen diflorür). ⓘ

Oksitler ve diğer inorganik bileşikler

Su (H
₂O) bir hidrojen oksidi ve en bilinen oksijen bileşiğidir. Hidrojen atomları bir su molekülündeki oksijene kovalent olarak bağlanır, ancak aynı zamanda ayrı bir moleküldeki bitişik bir oksijen atomuna ek bir çekime (hidrojen atomu başına yaklaşık 23,3 kJ/mol) sahiptir. Su molekülleri arasındaki bu hidrojen bağları, onları sadece van der Waals kuvvetlerine sahip basit bir sıvıda beklenenden yaklaşık %15 daha yakın tutar. ⓘ

Demir oksit veya pas gibi oksitler, oksijen diğer elementlerle birleştiğinde oluşur. ⓘ

Elektronegatifliği nedeniyle oksijen, hemen hemen tüm diğer elementlerle kimyasal bağlar oluşturarak ilgili oksitleri verir. Alüminyum ve titanyum gibi çoğu metalin yüzeyi hava varlığında oksitlenir ve metali pasifleştiren ve daha fazla korozyonu yavaşlatan ince bir oksit filmiyle kaplanır. Geçiş metallerinin birçok oksidi, kimyasal formülün gösterdiğinden biraz daha az metal içeren stokiyometrik olmayan bileşiklerdir. Örneğin, FeO (wüstit) minerali şu şekilde yazılır ${\ce {Fe}}_{1-x}{\ce {O}}$Burada x genellikle 0,05 civarındadır. ⓘ

Oksijen atmosferde eser miktarlarda karbondioksit (CO
₂). Dünya'nın kabuk kayası büyük oranda silisyum oksitlerden (silika SiO
₂, granit ve kuvarsda bulunduğu gibi), alüminyum (alüminyum oksit Al
₂O
₃, boksit ve korundumda), demir (demir (III) oksit Fe
₂O
₃, hematit ve pas) ve kalsiyum karbonat (kireçtaşında). Yerkabuğunun geri kalanı da oksijen bileşiklerinden, özellikle de çeşitli kompleks silikatlardan (silikat minerallerinde) oluşur. Kabuktan çok daha büyük kütleye sahip olan Dünya'nın mantosu büyük ölçüde magnezyum ve demir silikatlarından oluşur. ⓘ

Suda çözünebilen Na formundaki silikatlar
₄SiO
₄, Na
₂SiO
₃, ve Na
₂Si
₂O
₅ deterjan ve yapıştırıcı olarak kullanılır. ⓘ

Oksijen ayrıca geçiş metalleri için bir ligand görevi görerek metal-O içeren geçiş metali dioksijen kompleksleri oluşturur.
₂. Bu bileşik sınıfı hem hemoglobin ve miyoglobin proteinlerini içerir. PtF ile egzotik ve alışılmadık bir reaksiyon meydana gelir
₆, oksijeni oksitleyerek O₂⁺PtF₆-, dioksijenil hekzafloroplatinat verir. ⓘ

Organik bileşikler

Aseton, kimya endüstrisinde önemli bir besleyici malzemedir.

  Oksijen

  Karbon

  Hidrojen ⓘ

Oksijen içeren organik bileşiklerin en önemli sınıfları arasında şunlar yer alır ("R" bir organik gruptur): alkoller (R-OH); eterler (R-O-R); ketonlar (R-CO-R); aldehitler (R-CO-H); karboksilik asitler (R-COOH); esterler (R-COO-R); asit anhidritler (R-CO-O-CO-R); ve amitler (R-C(O)-NR
₂). Oksijen içeren birçok önemli organik çözücü vardır: aseton, metanol, etanol, izopropanol, furan, THF, dietil eter, dioksan, etil asetat, DMF, DMSO, asetik asit ve formik asit. Aseton ((CH
₃)
₂CO) ve fenol (C
₆H
₅OH) birçok farklı maddenin sentezinde besleyici malzeme olarak kullanılır. Oksijen içeren diğer önemli organik bileşikler şunlardır: gliserol, formaldehit, glutaraldehit, sitrik asit, asetik anhidrit ve asetamid. Epoksitler, oksijen atomunun üç atomlu bir halkanın parçası olduğu eterlerdir. Bu element benzer şekilde yaşam için önemli olan (veya yaşam tarafından üretilen) neredeyse tüm biyomoleküllerde bulunur. ⓘ

Oksijen, otoksidasyon adı verilen bir süreçte oda sıcaklığında veya altında birçok organik bileşikle kendiliğinden reaksiyona girer. Oksijen içeren organik bileşiklerin çoğu O'nun doğrudan etkisiyle oluşmaz.
₂. Endüstri ve ticarette önemli olan ve bir öncünün doğrudan oksidasyonu ile elde edilen organik bileşikler arasında etilen oksit ve perasetik asit bulunmaktadır. ⓘ

Güvenlik ve önlemler

NFPA 704 standardı, sıkıştırılmış oksijen gazını sağlık için tehlikeli olmayan, yanıcı olmayan ve reaktif olmayan, ancak bir oksitleyici olarak derecelendirir. Soğutulmuş sıvı oksijene (LOX) 3 sağlık tehlikesi derecesi verilir (yoğunlaşmış buharlardan kaynaklanan hiperoksi riskinin artması ve donma gibi kriyojenik sıvılarda yaygın olan tehlikeler için) ve diğer tüm derecelendirmeler sıkıştırılmış gaz formuyla aynıdır. ⓘ

Zehirlilik

Oksijen toksisitesinin ana belirtileri ⓘ

Oksijen gazı (O
₂) yüksek kısmi basınçlarda toksik olabilir, konvülsiyonlara ve diğer sağlık sorunlarına yol açabilir. Oksijen toksisitesi genellikle 50 kilopaskaldan (kPa) daha yüksek kısmi basınçlarda ortaya çıkmaya başlar, bu da standart basınçta yaklaşık %50 oksijen bileşimine veya normal deniz seviyesindeki O
₂ kısmi basıncı yaklaşık 21 kPa'dır. Tıbbi uygulamalarda oksijen maskeleri aracılığıyla sağlanan gaz tipik olarak sadece %30-50 O'dan oluştuğundan, mekanik ventilatör kullanan hastalar dışında bu bir sorun değildir.
₂ hacimce (standart basınçta yaklaşık 30 kPa). ⓘ

Bir zamanlar, prematüre bebekler O
₂ bakımından zengin hava solumaktadır, ancak bu uygulama bazı bebeklerin oksijen içeriğinin çok yüksek olması nedeniyle kör olmasından sonra durdurulmuştur. ⓘ

Saf O
₂ bazı modern uzay giysilerinde veya Apollo gibi ilk uzay araçlarında olduğu gibi uzay uygulamalarında, kullanılan düşük toplam basınçlar nedeniyle hiçbir hasara neden olmaz. Uzay giysileri söz konusu olduğunda, O
₂ kısmi basıncı genel olarak yaklaşık 30 kPa'dır (normalin 1,4 katı) ve ortaya çıkan O
₂ kısmi basıncı, deniz seviyesindeki normal O
₂ kısmi basınç. ⓘ

Akciğerlerde ve merkezi sinir sisteminde oksijen toksisitesi derin tüplü dalışlarda ve yüzeyden beslenen dalışlarda da meydana gelebilir. Oksijen kısmi basıncı yüksek olan bir hava karışımının uzun süre solunması
₂ kısmi basıncının 60 kPa'dan fazla olması sonunda kalıcı pulmoner fibrozise yol açabilir. Bir O
₂ 160 kPa'dan (yaklaşık 1,6 atm) daha yüksek kısmi basınçlar konvülsiyonlara yol açabilir (normalde dalgıçlar için ölümcüldür). Akut oksijen toksisitesi (dalgıçlar için en korkulan etkisi olan nöbetlere neden olur) %21 O
₂'yi 66 m (217 ft) veya daha fazla derinlikte solumak; aynı şey %100 O
₂ sadece 6 m'de (20 ft). ⓘ

Yanma ve diğer tehlikeler

Apollo 1 Komuta Modülünün içi. Saf O
₂ normalden daha yüksek basınçta ve bir kıvılcım yangına ve Apollo 1 mürettebatının kaybına yol açtı. ⓘ

Yüksek konsantrasyonlu oksijen kaynakları hızlı yanmayı teşvik eder. Konsantre oksidanlar ve yakıtlar yakınlaştırıldığında yangın ve patlama tehlikeleri ortaya çıkar; yanmayı tetiklemek için ısı veya kıvılcım gibi bir ateşleme olayı gereklidir. Oksijen yakıt değil, oksidandır. ⓘ

Konsantre O
₂ yanmanın hızlı ve enerjik bir şekilde ilerlemesini sağlayacaktır. Hem gaz hem de sıvı oksijeni depolamak ve iletmek için kullanılan çelik borular ve depolama kapları yakıt görevi görecektir; bu nedenle O
₂ sistemleri, tutuşma kaynaklarının en aza indirilmesini sağlamak için özel eğitim gerektirir. Bir fırlatma rampası testinde Apollo 1 mürettebatının ölümüne neden olan yangın, kapsülün saf O
₂ ancak bir görevde kullanılacak 1⁄3 normal basınç yerine atmosferik basınçtan biraz daha fazla basınçta. ⓘ

Sıvı oksijen döküntüleri, ahşap, petrokimyasallar ve asfalt gibi organik maddelerin içine işlemesine izin verilirse, bu malzemelerin daha sonraki mekanik darbelerde öngörülemeyen bir şekilde patlamasına neden olabilir. ⓘ

Tarihçe

Oksijen Carl Wilhelm Scheele tarafından 1773 yılında veya daha erken yıllarda Uppsala'da ve Joseph Priestley tarafından 1774 yılında Wiltshire'da keşfedilmiştir. Fakat öncelik genellikle Priestley'e verilir çünkü onun çalışması daha önce yayınlanmıştır. Oksijen ismi, bu elementle yaptığı deneylerle o zamanlar popüler olan korozyon ve yanma ile ilgili phlogiston teorisinin gözden düşmesine sebep olan Antoine Lavoisier tarafından 1777 yılında türetilmiştir. ⓘ