L'ossigeno

L'ossigeno

L'ossigeno , che è il primo elemento del 6s gruppo B del sistema periodico, venne scoperto nel 1774 da Priestley che lo ottenne per calcinazione del nitrato di potassio e poi per riscaldamento dell'ossido rosso di mercurio. Lavoisier ne studiò le proprietà dal 1775 al 1781, dimostrando la sua presenza nell'aria e nell'acqua e la sua importanza fondamentale nelle combustioni e nella respirazione. Il nome ossigeno fu dato all'elemento da un gruppo di chimici francesi dietro suggerimento di Lavoisier, accogliendo la sua ipotesi che esso fosse presente in tutti gli acidi (1787).

È un gas incolore e inodore, di densità 1,14; fu liquefatto per la prima volta nel 1877 da Cailletet e Pictet; liquido, ha colore azzurro ed è paramagnetico; bolle a ­183 sC. Può anche essere ottenuto solido e fonde a ­218,8 sC. Il gas è poco solubile in acqua (40 cm³ per litro a 0 sC), si scioglie in maggior quantità nell'argento fuso, da cui si libera quando il metallo solidifica.

L'ossigeno è il più elettronegativo di tutti gli elementi tranne il fluoro; si unisce perciò a quasi tutti gli altri elementi. L'addizione lenta di ossigeno è detta ossidazione, mentre è detta combustione se avviene velocemente e con sviluppo di notevoli quantità di calore in breve tempo. Fatta eccezione per gli alogeni e l'azoto, tutti i non metalli possono bruciare nell'ossigeno e spesso nell'aria, in particolare l'idrogeno, lo zolfo, il fosforo, il carbonio; si forma in ognuno dei casi il composto più stabile alla temperatura di combustione, cioè rispettivamente l'acqua H₂O, il biossido di zolfo SO₂, il pentossido di difosforo P₂O₅, il biossido di carbonio CO₂. Taluni non metalli possono subire anche una combustione lenta, in particolare il fosforo bianco, che genera allora il triossido di difosforo P₂O₃. L'unione con l'azoto è possibile unicamente alla temperatura dell'arco elettrico e dà luogo a piccole quantità di ossido di azoto NO.

Eccetto l'oro e il platino, anche i metalli possono bruciare nell'ossigeno, in particolare i metalli alcalini e alcalinoterrosi, il magnesio, l'alluminio, lo zinco, il ferro (che dà l'ossido salino Fe₃O₄), il rame, il piombo, ecc. Molti metalli si ossidano anche a freddo in aria, ma la loro corrosione, profonda per il ferro che arrugginisce, superficiale per l'alluminio, lo zinco, il rame e il piombo, è spesso influenzata dal vapore acqueo o dal biossido di carbonio dell'aria.

Il composto ossigenato che si forma per combustione è quello più stabile a temperature elevate mentre spesso non è quello in cui il non metallo o il metallo esplicano la loro massima valenza; per es. il biossido di zolfo SO₂può essere ossidato dall'ossigeno e in presenza di catalizzatori a triossido di zolfo SO₃; l'ossido di azoto NO si combina a freddo con l'ossigeno, originando il biossido NO₂; l'ossido di carbonio CO brucia dando biossido di carbonio CO₂. Per gli ossidi metallici si conoscono per es. le trasformazioni da Cu₂O a CuO e da PbO a Pb₃O₄, ecc.

I composti formati da elementi combustibili sono in generale combustibili essi stessi, in particolare i composti organici, costituiti da carbonio e idrogeno (idrocarburi), e anche da ossigeno (alcooli, idrati di carbonio, ecc.). La loro combustione fornisce vapore acqueo e biossido di carbonio, ma, se l'ossigeno è in quantità insufficiente, l'idrogeno brucia meglio del carbonio, che in parte resta incombusto rendendo luminosa la fiamma e si ritrova sotto forma di nerofumo. Lo stesso avviene per i composti dello zolfo, del fosforo, e dei metalli. In particolare i solfuri metallici, alcuni dei quali si ritrovano in natura, arrostiti in corrente d'aria danno solfati se la temperatura è moderata, ossidi metallici e biossido di zolfo se la temperatura è abbastanza alta. Anche numerosi composti possono subire un'ossidazione; grazie a determinati enzimi l'ammoniaca si trasforma in ossidi di azoto; l'alcool in acido acetico, ecc. La respirazione infine dà luogo essa stessa, come dimostrò Lavoisier, a una lenta combustione delle sostanze alimentari nei tessuti viventi.

Per il riconoscimento dell'ossigeno elementare è sufficiente un pezzetto di legno che presenti un punto di ignizione: questo brucia se la concentrazione di ossigeno è molto elevata. Viene dosato in un miscuglio gassoso facendolo assorbire dal fosforo bianco a freddo, o da una soluzione di idrossido di potassio e pirogallolo.

L'ossigeno è l'elemento più abbondante del globo terrestre. Esiste allo stato libero nell'atmosfera di cui costituisce il 21% circa in volume; corrisponde agli otto noni del peso dell'acqua; è contenuto nei silicati e nei carbonati, che sono fra i costituenti più importanti della crosta terrestre, e nella maggior parte delle sostanze organiche vegetali e animali. Nell'industria l'ossigeno viene preparato insieme all'azoto per distillazione frazionata dell'aria liquida; l'ossigeno è ottenuto liquido mentre l'azoto è ancora allo stato gassoso. Viene fornito in bombole d'acciaio a una pressione di 120 kg/cm². I grandi utenti, soprattutto le acciaierie, lo usano liquido. Lo si trasporta allora in speciali autobotti rivestite di sostanze calorifughe. In laboratorio si può ottenerlo decomponendo per riscaldamento il clorato di potassio KClO₃; per avere una reazione abbastanza veloce si addiziona al clorato un poco di biossido di manganese che funge da catalizzatore.

L'ossigeno è impiegato per la costituzione di atmosfere artificiali e serve in medicina. Viene utilizzato per generare le fiamme ossidrica e ossiacetilenica, ma soprattutto in metallurgia e in siderurgia, dove talora negli altiforni si impiega aria arricchita di ossigeno.

L'ossigeno liquido è comunemente usato, in astronautica, come comburente nei razzi propulsivi dei veicoli spaziali, associato a un combustibile adatto, per esempio cherosene, idrogeno liquido, ecc.

Biologia

Recenti  studi hanno aggiornato le conoscenze sull'azione tossica dell'ossigeno a pressioni elevate: una pressione di 10 atmosfere blocca la crescita e la respirazione dei funghi, uccide i fagioli freschi in tre giorni e i semi secchi in quattordici, arresta momentaneamente la crescita dei batteri e in un giorno distrugge gli insetti e le loro uova.

Fisiologia e Medicina

L'organismo umano è costituito per il 66% di ossigeno, che ne è quindi il componente più importante sia in peso sia in volume. Il consumo di ossigeno nella respirazione è, per l'adulto in riposo, di 20 l/h circa; il lavoro muscolare ne aumenta il fabbisogno. I respiratori a ossigeno gassoso sono utilizzati, oltre che in condizioni particolarmente difficili (palombari, aviatori, minatori, pompieri, ecc.), in medicina e in anestesiologia, in tutti i casi in cui è necessario attivare la funzione respiratoria, specialmente nelle rianimazioni postoperatorie. L'ossigeno viene erogato da bombole metalliche portatili, munite di regolatori per ridurne la pressione all'uscita e collegate a boccagli o a inalatori. Talora è preferibile porre il malato in un'atmosfera ricca di ossigeno, in un vano chiuso in condizioni di lieve pressione (tenda a ossigeno). Spesso l'ossigeno viene miscelato con biossido di carbonio, gas che ha la proprietà di eccitare i centri nervosi che regolano la respirazione.

https://digilander.iol.it/flyzmarco/guadagna.htm