گازاکسیژن: خواص و کاربردهای آن در صنعت و پزشکی

موبنا-اکسیژن (Oxygen) یک عنصر شیمیایی نافلز با عدد اتمی 8 در جدول تناوبی عناصر است که آن را با نماد O نمایش می دهند.این عنصر در سطح زمین و سایر سیارات وجود دارد و نشانه‌ای از وجود حیات است. اکسیژن با تمام عناصر به جز برخی گازهای نجیب قابلیت ترکیب دارد و در فرایندهای فیزیولوژیکی تقریباً تمام موجودات حیاتی است و نقش پررنگی در فرایند سوختن و احتراق ایفا می‌کند.

این عنصر بیش از 46% از جرم زمین را تشکیل می‌دهد و به عنوان فراوان‌ترین عنصر در پوسته زمین شناخته می‌شود. حدود 21% حجم جو زمین را نیز اکسیژن تشکیل می‌دهد و نسبت وزنی آن در آب دریا 89% است. به طور میانگین، حدود 60% از جرم بدن انسان‌ها از اکسیژن تشکیل شده است.

تاریخچه کشف اکسیژن

گفته می‌شود که حدود 21 درصد از جو زمین توسط اکسیژن تشکیل می‌شود، اما در گذشته اینطور نبوده است. بر اساس مطالعاتی که انجام شده، در اوایل تاریخ سیاره ما، جو تقریباً هیچ اکسیژنی نداشت. میکروب‌های فتوسنتزی که غذای خود را از طریق فتوسنتز تولید می‌کنند، اکسیژن را به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کنند. اکسیژن حاصل از این میکروب‌ها در نهایت در اتمسفر ایجاد شد و محیط سیاره ما و تاریخ حیات در این فرآیند را به شدت تغییر داد.

در حدود سال 1772، شیمیدان سوئدی کارل ویلهلم شیله، گاز اکسیژن را برای اولین بار کشف کرد. این اتفاق در نتیجه گرم کردن نیترات پتاسیم، اکسید جیوه و بسیاری از مواد دیگر به دست آمد.

در سال 1774، شیمیدان انگلیسی جوزف پریستلی به طور مستقل با تجزیه حرارتی اکسید جیوه، گاز اکسیژن را کشف کرد و در همان سال یافته‌های خود را منتشر کرد.

در سال‌های 1775-1780، شیمیدان فرانسوی آنتوان لوران لاووازیه با بینش قابل توجهی، نقش اکسیژن در تنفس و احتراق را تفسیر کرد و نظریه فلوژیستون را که تا آن زمان پذیرفته شده بود، کنار گذاشت. وی به تمایل آن به تشکیل اسید از طریق ترکیب با بسیاری از مواد مختلف اشاره کرد و بر این اساس، نام عنصر اکسیژن را از واژه‌های یونانی به معنای “اسید تشکیل دهنده” انتخاب کرد.

 

نحوه تولید گاز اکسیژن

گاز اکسیژن به وسیله جداسازی و تقطیر هوای مایع به دست می‌آید. به عبارت دیگر، برای تولید گاز اکسیژن، از روش‌هایی استفاده می‌شود که برای جداسازی اجزای تشکیل دهنده هوا مورد استفاده قرار می‌گیرند، همانند جداسازی گاز نیتروژن. برای افزایش خلوص گاز اکسیژن تولید شده، باید پس از تولید، آن را تصفیه کرد و ناخالصی‌ها را با فیلترهای مخصوص جذب کرد.

اکسیژن در مقیاس آزمایشگاهی هم با روش برقکافت آب تولید می‌شود. برای تولید اکسیژن با خلوص پایین‌تر، روش غشایی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تولید اکسیژن به صورت طبیعی از طریق واکنش فتوسنتز در گیاهان انجام می‌شود. گیاهان از گاز کربن دی اکسید استفاده کرده و در عوض آن اکسیژن را آزاد می‌کنند.

یکی از روش‌های دیگر برای تولید اکسیژن، استفاده از دستگاه اکسیژن‌ساز است که در بیمارستان‌ها به کار می‌رود. در این روش، دستگاه با استفاده از پودرهای زئولیت اکسیژن ساز موجود در ساختار خود، هوا را تفکیک کرده و درصد خالصی از اکسیژن را از هوای موجود در اتاق تامین می‌کند و به بیماران ریوی و اختلال تنفسی کمک می‌کند. در این فرآیند، نه گازی تولید می‌شود و نه گازی از بین می‌رود، و تنها گاز اکسیژن به صورت خالص به بیماران تزریق می‌شود.

خواص گاز اکسیژن

اکسیژن یکی از مهمترین گازهای شیمیایی در جهان است که در تنفس، احتراق و اکسیداسیون نقش مهمی دارد. هنگامی که اکسیژن با سایر مواد شیمیایی ومواد آلی ترکیب می‌شود، اکسیداسیون رخ می‌دهد و انرژی آزاد می‌شود. بنابراین،گاز  اکسیژن برای استفاده در احتراق مواد سوختی، به عنوان هوای تنفسی، در صنعت فولادسازی، آرایشی و بهداشتی و در تولید عدد زیادی از مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، گاز اکسیژن  به دلیل خواص آن برای درمان بیماری‌های تنفسی، به عنوان یک دارو در پزشکی استفاده می‌شود.

 

کاربردهای اکسیژن گاز در صنعت

استفاده از اکسیژن در فولادسازی

گاز اکسیژن در صنعت فولادسازی به عنوان یک عامل اکسیداسیون برای سوختن و حرارت‌دهی استفاده می‌شود. با استفاده از اکسیژن به جای هوا، فرآیند سوختن مواد را سریع‌تر و با کیفیت‌تری انجام می‌دهند. این روش باعث کاهش دود و آلاینده‌های محیطی ناشی از فرآیند فولادسازی می‌شود.گاز اکسیژن  به صورت فشرده در بطری‌ها و مخازن ذخیره می‌شود و در فولادسازی با استفاده از کمپرسورهای قوی، به محیط فرآیند تزریق می‌شود.

 

استفاده از اکسیژن در صنعت شیمیایی

گاز اکسیژن  به دلیل خواص آن برای اکسیداسیون مواد، در تولید عددی از مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال، در تولید اسید شیمیایی، اکسیژن به عنوان یک عامل اکسیداسیون استفاده می‌شود. همچنین، در تولید پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن و دیگر مواد پلیمری، اکسیژن به عنوان یکی از مواد اولیه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

استفاده از اکسیژن در صنعت مواد غذایی

گاز اکسیژن به دلیل خواص آن در حفظ تازگی و کاهش فساد مواد غذایی، در صنعت مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال، در بسته‌بندی مواد غذایی، اکسیژن به عنوان یک عامل حفظ تازگی و کاهش فساد مواد غذایی استفاده می‌شود. همچنین، در تولید محصولات نانوایی، اکسیژن به عنوان یک عامل حفظ تازگی و بهبود کیفیت محصولات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربردهای گازاکسیژن در پزشکی

استفاده از اکسیژن در درمان بیماری‌های تنفسی

گاز اکسیژن به عنوان یک دارو در پزشکی برای درمان بیماری‌های تنفسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال، در درمان بیمارانی که دارای بیماری‌هایی مانند آسم، بیماری پرفشاری ریه و آمفیزم هستند، اکسیژن به عنوان یک عامل درمانی استفاده می‌شود. همچنین، در بیمارستان‌ها، اکسیژن به عنوان یکی از اصلی‌ترین داروهایی که به بیماران تجویز می‌شود، استفاده می‌شود.

استفاده از اکسیژن در درمان بیماری‌های قلبی و عروقی

همچنین آن در درمان بیماری‌های قلبی و عروقی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال، اکسیژن به عنوان یک عامل درمانی در بیمارانی که دچار بیماری‌های قلبی مانند بیماری ایسکمیک قلبی هستند، استفاده می‌شود. همچنین، در بیمارستان‌ها، اکسیژن به عنوان یکی از اصلی‌ترین داروهایی که به بیماران تجویز می‌شود، استفاده می‌شود.

استفاده از اکسیژن در درمان بیماری‌های عفونی

گاز اکسیژن  در درمان بیماری‌های عفونی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال، در درمان بیمارانی که دارای بیماری‌هایی مانند عفونت ریه و عفونت دستگاه تنفس هستند، اکسیژن به عنوان یک عامل درمانی استفاده می‌شود. همچنین، در بیمارستان‌ها، اکسیژن به عنوان یکی از اصلی‌ترین داروهایی که به بیماران تجویز می‌شود، استفاده می‌شود.

کاربردهای گاز اکسیژن در صنعت

استفاده از اکسیژن در فرآیند جوشکاری و برش‌زنی فلزات

گاز اکسیژن  در فرآیند جوشکاری و برش‌زنی فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. در فرآیند جوشکاری، اکسیژن به عنوان یکی از عوامل اکسیدکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، در فرآیند برش‌زنی فلزات، اکسیژن به عنوان یک عامل اکسیدکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

استفاده از اکسیژن در تولید فولاد

گاز اکسیژن در تولید فولاد نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در فرآیند تولید فولاد، اکسیژن به عنوان یک عامل اکسیدکننده برای حذف آهن از خاک‌های فلزی و استخراج فلز مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، اکسیژن به عنوان یک عامل حرارتی برای افزایش دمای فرآیند تولید فولاد نیز استفاده می‌شود.

استفاده از اکسیژن در تولید شیشه

گاز اکسیژن در تولید شیشه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در فرآیند تولید شیشه، اکسیژن به عنوان یکی از عوامل اکسیدکننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، اکسیژن به عنوان یک عامل حرارتی برای افزایش دمای فرآیند تولید شیشه نیز استفاده می‌شود.

نکات مهم در مورد استفاده از اکسیژن گاز

استفاده از اکسیژن در محیط‌های بسته

استفاده از گاز اکسیژن  در محیط‌های بسته می‌تواند منجر به افزایش غلظت اکسیژن در محیط شود و باعث ایجاد خطر انفجار شود. بنابراین، استفاده از اکسیژن در محیط‌های بسته بسیار خطرناک است و باید با احتیاط و با رعایت دستورالعمل‌های ایمنی انجام شود.

انتقال و ذخیره سازی گاز اکسیژن

انتقال و ذخیره سازی گاز  اکسیژن باید با احتیاط و با رعایت دستورالعمل‌های ایمنی انجام شود.گاز  اکسیژن بسیار قابل اشتعال است و با هوا و سایر مواد قابل اشتعال ترکیب شده، می‌تواند باعث ایجاد حریق و انفجار شود. بنابراین، باید از وسایل ایمنی مانند ماسک‌های تنفسی و دستکش‌های مخصوص استفاده کرد و در ذخیره سازی اکسیژن نیز به رعایت دما و فشار مناسب توجه شود.

استفاده از اکسیژن در دما و فشار بالا

استفاده ازگاز اکسیژن  در دما و فشاربالا ممکن است باعث ایجاد خطراتی مانند اشتعال، انفجار و یا تحریک شیمیایی شود. بنابراین، برای استفاده از اکسیژن در شرایط دما و فشار بالا، باید از وسایل و تجهیزات ایمنی مخصوص استفاده کرد و دستورالعمل‌های ایمنی را رعایت کرد.

تاثیرات سلامتی استفاده از اکسیژن

استفاده از  گاز اکسیژن در طولانی مدت ممکن است باعث تحریک سیستم عصبی مرکزی و سیستم تنفسی شود و به طور ناشی از افزایش فشار جزئی اکسیژن در خون، باعث افزایش نفس‌های کوتاه و درد قفسه سینه شود. در صورت استفاده درست و با رعایت دستورالعمل‌های پزشکی، استفاده از اکسیژن برای بیماران با مشکلات تنفسی مفید است. با این حال، باید همیشه با پزشک خود در مورد استفاده از اکسیژن صحبت کرد و به دستورالعمل‌های پزشکی پایبند بود.

سوالات متداول درباره گاز اکسیژن

۱. گاز اکسیژن برای چه کارهایی استفاده می‌شود؟

گاز اکسیژن برای استفاده در درمان بیماری‌های تنفسی، در صنایع فولاد، شیمیایی، نفت و گاز، در ساخت فایبرگلاس، لیزر و سایر صنایع نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، این گاز در فضاهای بسته و در زیر آب نیز به عنوان نفس‌گیر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۲. چگونه می‌توان گاز اکسیژن را تولید کرد؟

گاز اکسیژن به وسیله جداسازی و تقطیر هوای مایع حاصل می‌شود. روش‌های دیگری نیز برای تولید اکسیژن وجود دارد، از جمله استفاده از دستگاه‌های اکسیژن‌ساز، استفاده از روش برق‌کافت آب و استفاده از واکنش فتوسنتز در گیاهان.

۳. آیا گاز اکسیژن خطرناک است؟

گاز اکسیژن درصورت استفاده صحیح، خطرناک نیست. اما در صورتی که در محیط بسته و بدون محافظت صورت گیرد، ممکن است به ایجاد حریق و افزایش خطر انفجار منجر شود.

۴. آیا استفاده از گاز اکسیژن برای فرار از آتش سوزی مفید است؟

استفاده از گاز اکسیژن برای فرار از آتش سوزی توصیه نمی‌شود. در شرایطی که در محیطی با غلظت بالای گاز اکسیژن قرار داشته باشید، می‌توانید به‌سرعت به علامت بیهوشی برسید و در برخی موارد ممکن است این وضعیت به سرعت خطرناک شود.

۵. چگونه گاز اکسیژن را ذخیره کنیم؟

گاز اکسیژن باید در محیط خشک و خنک و در مخازن فلزی یا ظروفی که از آنها هوای داخلی خارج شده باشد، ذخیره شود. همچنین برای حفظ کیفیت گاز، باید از ظروفی که حاوی روغن، چسب و شیمیایی‌های دیگر هستند، خودداری کرد. در ضمن، ذخیره گاز اکسیژن در محیط‌هایی که غلظت گازهای دیگر (مانند نیتروژن) بالاست، توصیه نمی‌شود.

سخن پایانی مقاله گاز اکسیژن

گاز اکسیژن یک عنصر بسیار مهم در زندگی است و برای مصارف صنعتی، پزشکی، فضایی و … استفاده می‌شود. استفاده از این گاز باید با رعایت دستورالعمل‌های ایمنی انجام شود و در صورت استفاده برای بیماران، با رعایت دستورالعمل‌های پزشکی صورت گیرد. همچنین، برای جلوگیری از آسیب به سلامت در هنگام استفاده ازگاز اکسیژن ، باید از محصولات با کیفیت و از منابع معتبر خریداری کرد.

بیتوته