گاز اکسیژن

گاز اکسیژن و کاربرد و مصارف آن در دنیای امروز:
گاز اکسیژن یکی از فراوان ترین عناصر موجود روی کره زمین است و در این لیست، جایگاه سوم را به خود اختصاص داده است.

با این حال، به علت برخی از واکنش های شیمیایی، این گاز در جو زمین تا حدی دست نیافتنی است. برخلاف باور عموم که فکر می کنند این گاز هیچ خطری ندارد، باید بگوییم که مصرف زیاد گاز اکسیژن خالص می تواند بشدت سمی و خطرناک باشد و آسیب های جدی به سلامتی، از جمله سلامت ریه وارد کند.

بنابراین، همواره افرادی که بیش از بقیه در معرض این گاز، به خصوص در درجه خلوص بالا قرار دارند، باید سلامت ریه خود را مورد بررسی و آزمایش قرار دهند و همچنین از لباس های مخصوص برای محافظت از خود در برابر خطر استفاده نمایند. البته به جز در موارد خاص استفاده از کپسول اکسیژن پیشنهاد نمی شود.

خوب است بدانید که گاز اکسیژن، طبق تحقیقات ملی شخصی به نام توماس جفرسون، در دسته عناصر فراوان، رتبه سوم را به خود اختصاص داده است. اما، با وجود این فراوانی، این عنصر بنابر دلایلی، از جمله واکنش پذیری بالایش، نسبتا نادر است؛ به خصوص در در اوایل جو زمین. همان طور که خودتان نیز می دانید، زندگی امروزه ما تا حد خیلی زیادی به اکسیژن وابسته است و حتی می توان گفت که زندگی برای ما بدون این عنصر میسر نیست.

خوب است در این بخش، کمی نیز به تاریخچه گاز اکسیژن بپردازیم. این گاز برای بار نخست، توسط شخصی به نام کارل ویلهلم، داروساز سوئدی، در سال 1771 کشف شد. البته، ناگفته نماند که این کشف بسیار به طول انجامید، تا زمانی که بالاخره در سال 1774، توسط آنتوان لورن لاووزیه، این کشف کامل و در نهایت نام گذاری شد. 

تحلیل اثرات گاز اکسیژن بر بدن انسان:
بدیهی است که برای تنفس و زنده ماندن انسان ها و سایر موجودات زنده، وجود اکسیژن یک ضرورت است و زندگی موجودات به آن وابسته است. اما برخی نکات درباره این گاز و واکنش بدن انسان وجود دارند، که اکثر ما از آن ها بی اطلاع هستیم.

برای مثال، جالب است بدانید که اگر شخصی، برای مدت طولانی، اکسیژن زیادی تنفس کند، نه تنها این امر به سلامتی اش کمک نخواهد کرد، بلکه به مرور شش های او را درگیر خواهد کرد و باعث آسیب دیدگی شش های او می گردد.

متاسفانه، باید بگوییم در معرض اکسیژن با خلوص بالا بودن، می تواند تهدید برای سلامتی به حساب آید. بنابراین، اگر شخصی، مدت زیادی در معرض اکسیژن خالص قرار گرفت، باید تحت هر شرایطی ریه های خود را تحت نظارت و آزمایش قرار دهد.

پیشنهاد می شود افرادی که با اکسیژن خالص سر و کار دارند، برای حفظ سلامتی شان و نیز جلوگیری از یخ زدگی (چراکه اکسیژن در دمای بسیار کم ذخیره می گردد)، از لباس های مخصوص استفاده نمایند.

تولید اکسیژن با دستگاه اکسیژن ساز:
یکی دیگر از روش هایی که امروز با پیشرفت تکنولوژی در بیمارستان ها مرسوم شده است استفاده از دستگاه های اکسیژن ساز در اتاق مخصوص بیماران ریوی و اختلال تنفسی است، در واقع در این دستگاه به کمک پودرهای زئولیت اکسیژن ساز که در ساختار خود دارند هوا را تفکیک کرده و درصد خالصی از اکسیژن را از هوای موجود در اتاق تامین می کنند و در اختیار بیماران قرار می دهند در این فرآیند نه گازی تولید نه از بین می رود بلکه تنها گازهای اکسیژن تمام فضا توسط دستگاه منتقل می شود.

ایزوتوپ های اکسیژن:
اکسیژن دارای ایزوتوپ یا دگرشکل های مهمی است که از لحاظ خواص فیزیکی باهم متفاوت هستند و هر کدام نیمه عمر ها و درصد فرآوانی متفاوتی دارند، سه مورد از این ایزوتوپ های ساختار یافته و پایدار اکسیژن16, اکسیژن17 و اکسیژن 18 است که در این میان از اکسیژن 18 در دنیای پزسکی مدرن برای تشخیص سلول های سرطانی به روش برش نگاری در مراحل ابتدایی تولید سلول های سرطانی استفاده می شود که بسیار سودمند بوده و بسیاری از بیماران سرطانی را از پیشرفت بیماری نجات داده است، همچنین از این دگرشکل اکسیژن در انجام مطالعات هیدرولوژی آب ها زیر زمینی و چشمه ها برای یافتن قدمت و نوع حرکت و نحوه توزیع انشعابات آب های زیرزمینی استفاده می گردد.

آلدهیدهای اکسیژن:
اما نوع دیگری از مشابهات این عنصر آلدهیدها هستند که یکی از آن ها O2بوده که از اتصال دو عنصر اکسیژن باهم تولید می شود و دیگری با فرمول شیمیاییO3 یا ازون وجود دارد که تابش اشعه ی ماورای بنفش UBV را به شدت جذب می کند و وظیفه ی آن این است که در ارتفاع زیاد، از اتمسفر در برابر اشعه ی ماوراء بنفش محافظت کند، ازون موجود در اتمسفر می تواند یک محصول فرعی برای تبدیل گازهای آلاینده و دودی به فراوردهای غیر مضر اکسیژنی باشد، همچنین از O3 در کارخانه های بزرگ صنایع نساجی برای بی خطر کردن سموم پسماندهای آبی حاصل از مواد شیمیایی رنگرزی و بازیافت آب برای استفاده مجدد نیز استفاده زیادی می شود.

کاربرد های گاز اکسیژن:
گاز اکسیژن، مصارف و کاربردهای بسیار زیادی دارد و به همین علت نیز، از بازار خرید و فروش فعالی بهره مند می باشد. این گاز در حیطه های پزشکی، ورزشی، صنعت فولاد، هوافضا، پتروشیمی، آب و فاضلاب و حتی حمل و نقل کاربرد دارد. در ادامه به بررسی جزئی تر کاربرد گاز اکسیژن در این حیطه ها خواهیم پرداخت.

کاربرد گاز اکسیژن در حیطه پزشکی:
لازم است بدانید که گاز اکسیژن، از پراستفاده ترین و ضروری ترین گازهای مصرفی در بیمارستان ها می باشد. این گاز، در بخش های مختلف بیمارستان ها، نظیر اتاق های بستری، بخش مراقبت از بیماران قلبی، بخش نوزادان، اتاق عمل، اتاق مراقبت های بعد از عمل، بخش زایمان و اورژانس کاربرد دارد.

می توان گفت هدف از استفاده از این گاز در محیط بیمارستانی، حفظ جان و حیات بیماران می باشد. البته، کاربرد این گاز در بیمارستان ها بسیار گسترده است و ما در ادامه می خواهیم موارد مصرف این گاز را در بیمارستان ها مورد بررسی قرار دهیم.

مورد اول: کاربردهای حیاتی و بالینی:

• در بسیاری از موارد، از گاز اکسیژن برای حفظ جان بیمار استفاده می شود. این گاز قادر است متابولیسم بدن را بالا ببرد و درنتیجه می تواند در زنده نگه داشتن بیمار نقش پررنگی ایفا کند. به علاوه، استفاده از این گاز برای بیماران و مصدومانی که مشکلات تنفسی دارند بسیار ضروری ست و می توان گفت در برخی موارد، این دسته از بیماران تنها به کمک این گاز توانسته اند تا زمان انتقال یافتن به بیمارستان، زنده بمانند.

مورد دوم: اکسیژن، یک ضدعفونی کننده قدرتمند:

• این گاز در کاستن تجمع باکتری ها در بدن نقش بسیار پررنگی دارد. از همین جهت در بیمارستان ها، از این گاز برای کشتن باکتری ها و از بین بردن آلودگی های بدن بیمار استفاده می شود. کاربرد گاز اکسیژن، به عنوان یک ضدعفونی کننده در بیمارستان ها بسیار زیاد است.

مورد سوم: درمان بیماری های ناشی از کمبود اکسیژن:

• کمبود اکسیژن در بدن می تواند بسیار خطرناک باشد و درنهایت نیز منجر به بروز بیماری در بدن شخص شود. این امر می تواند علائمی از خود به جا بگذارد، نظیر کم خونی، بیماری های ریوی، بیماری های قلبی، مشکلات کلیوی، و حتی آسیب دیدگی های کبدی. در صورت بروز این علائم، لازم است که پزشک متخصص، به بررسی وضعیت میزان اکسیژن در بدن بیمار بپردازد.

کاربرد گاز اکسیژن در حیطه صنعت فولاد:
این گاز در فرآیند تولید فولاد نیز مورد نیاز است. درواقع، از این گاز، برای واکنش دادن با کربن و تولید گاز کربن دی اکسید استفاده می شود، که در نهایت موجب تولید فولاد برای امور مربوطه خو اهد شد.

کاربرد گاز اکسیژن در حیطه هوافضا:
لازم به ذکر است که برای مصرف اکسیژن در این حیطه، ابتدا باید آن را به شکل مایع درآورد. از اکسیژن مایع که از روش تقطیر شیمیایی به دست می آید در حیطه هوافضا، به عنوان یک اکسیدکننده یا تغییر دهنده استفاده می شود.

این مایع، با هیدروژن واکنش می دهند، و این امر باعث تولید انرژی کافی برای روی دادن یک فرآیند قوی برای موشک می گردد و موجب تامین انرژی لازمه موشک در طول مسیر خواهد شد. به علاوه، درون لباس فضانوردان نیز به طور کامل برای تامین تنفس و جلوگیری از خطر اکسیژن زیادی به صورت مبحوس وجود دارد که در مواقع حساس در کنار کپسول اکسیژن برای فضانورد کارآیی دارد.

کاربرد گاز اکسیژن در حیطه پتروشیمی:
به طور معمول، استفاده از اکسیژن در این حیطه با هدف ایجاد احتراق صورت می گیرد. با ایجاد سوخت، آب و دی اکسید کربن آزاد می شود که همین امر هدف این صنعت استفاده از گاز اکسیژن است. با این حال، کاربردهای اکسیژن در این حیطه به این امر محدود نمی شود و کاربردی های دیگری نیز دارد که مجالی برای گفتن ندارد.

کاربرد گاز اکسیژن در حیطه آب و فاضلاب:
همان طور که خودتان نیز می دانید، در گیاهان نیز اکسیژن موجود می باشد، چرا که برای زنده ماندن و رشد و نمو آن ها لازم است. در حیطه آب و فاضلاب نیز، از اکسیژن موجود در گیاهان استفاده می شود. با قرار دادن گیاهان در آب، باکتری هایی تولید می شوند که آب را متابولیزه و تصفیه می کنند. درنتیجه، آب تصفیه شده به راحتی و با زحمت کم به دست می آید، البته استفاده از واکنش یافته اکسیژن یعنی ازون نیز در فاضلاب های صنعتی و سمی را قبلا ذکر کردیم که نباید آن را نادیده گرفت.

کاربرد گاز اکسیژن در حیطه حمل و نقل و راه ها:
کاربرد اکسیژن در این حیطه، بیشتر به مواردی باز می گردد که وسیله ای، برای تولید انرژی خود، به منبع تغذیه متصل نباشد. این مورد برای وسایل حمل و نقل عمومی مانند اتومبیل و متور سیکلت صدق نمی‌کند اما درصورتی که، از گاز اکسیژن برای تولید انرژی استفاده شود. مانند ژنراتورها و برخی از وسایل نقلیه، مثل کشتی ها و هواپیماها می تواند حائز اهمیت باشد.

کاربرد گاز اکسیژن در ورزش:
شاید برای تمامی کوهنوردانی که به ارتفاعات بالاتر از 2000 صعود کرده باشند، کوه گرفتگی یا کمبود اکسیژن پیشآمده باشد، در این حالت کوهنورد به دلیل کم شدن فشار بارومتریک دچار سندروم هیپوکسی یا کم شدن ملوکول های تنفسی در ارتفاعات می شوند، که در این زمینه هم وجود کپسول اکسیژن برای کوهنوردانی که قصد صعود به ارتفاعات بالا را دارند بسیار کمک کننده است.

هشدار: موارد خطرناکی که درباره گاز اکسیژن باید بدانید:
میزان عادی و طبیعی اکسیژن مورد نیاز انسان بدای انجام فعالیت های روزمره طبق آزمایشات ABG برای یک فرد سالم چیزی حدود 80 تا 100 میلی متر جیوه است و همانطور که در بالا گفتیم اکسیژن دریافتی زیاد در درجه خلوص بالا می تواند خطرناک و سمی باشد و به اعضای بدن که با تنفس درگیر هستند، آسیب وارد کند. این عارضه می تواند باعث ورم ریه، یا همان آماس شش ها گردد که در این حالت بافت های ششی آسیب دیده و فرد دچار مسمومیت و خطر خفگی می شود. به علاوه، می تواند بر سامانه عصبی نیز اثر بگذارد و سبب کاهش بینایی، تشنج و یا حتی در موارد خیلی وخیم، ایجاد شدن حالت مرگ جسمی یا اغما گردد.

نکته:
باید بدانید که نه تنها اکسیژن، بلکه مشتقات آن نیز، نظیر ازون و پروکسید هیدروژن، بسیار سمی و خطرناک هستند. توجه داشته باشید که این گاز در ایجاد آتش سوزی نیز می تواند بسیار تأثیرگذار باشد و باعث ایجاد آتش سوزی و خطر و یا حتی متاسفانه، انفجار شود حتی ممکن است غلتیدن کپسول حاوی اکسیژن یا ضربه خوردن آن نیز خطراتی به همراه داشته باشد. از این رو، رعایت نکات امنیتی برای افرادی که با این گاز سر و کار دارند، بسیار ضروری است و بهتر است در مکانی کاملا مخصوص به دور از خطرات احتمالی نگهداری شود.

گاز اکسیژن از دید شیمی:
نماد شیمیایی گاز اکسیژن، O2 می باشد. عدد اتمی آن، 8 است. وزن اتمی آن، 15/9994 gr/mol می باشد. خوب است بدانید که گاز اکسیژن، کوچک ترین عضو از گروه شانزدهم جدول تناوبی و جز سه عنصر اصلی حیات است. برای تبدیل کردن این گاز به مایع، باید آن را حدود 150 درجه سیلیسیوس به زیر صفر رساند و تقطیر کرد.

گاز اکسیژن از نظر معنای لغوی:
اکسیژن، از دو واژه یونانی تشکیل شده است. واژه اول Oxus، به معنای اسید و واژه دوم، Gennan می باشد که معنای تولید گرفته شده می دهد.

نکات بسیار جالب درباره گاز اکسیژن:

• اکسیژن، یک گاز بدون رنگ و بدون بو می باشد، و بدون دستگاه های مجهز آزمایشگاهی قابل روئیت نیست البته این گاز شگفت انگیز، در فرایند تبدیل به حالت مایع به رنگ آبی روشن در می آید.
• برای غنی سازی هوا در طول فرآیند تخمیر، از گاز اکسیژن بهره برده می شود.
• با این که اکسیژن از احتراق و آتش سوزی پشتیبانی می کند، اما خود اکسیژن خالص بدون ترکیب شدن، هرگز نمی سوزد.
• علت به وجود آمدن رنگ های قرمز روشن و زرد و سبز در شفق های قطبی، وجود گاز اکسیژن برانگیخته است که می تواند پدیده دیدنی باشد.

جمع بندی:
گاز اکسیژن، علاوه بر یکی از فراوان ترین عنصرها بودن، یکی از پرکاربردترین عناصر نیز هست. از کاربردهای این گاز می توانیم به کاربرد در حیطه پزشکی، ورزشی، هوافضا و صنعت فولاد اشاره کنیم. از همین رو، افراد و شرکت های زیادی امروزه به تولید این گاز و خرید و فروش آن مشغول هستند. گاز اکسیژن به طور معمول در سیلندرهای 50 لیتری تولید می شود و فشار 180-200 بار دارد. در ضمن، لازم به ذکر است که به طور معمول، خلوص این گاز ها 99.999% است.