Khí oxy là gì? Tính chất vật lý và Các ứng dụng cơ bản của khí oxy

Khí oxy là gì?

Oxy (tiếng Anh: oxygen /ˈɒksɪdʒən/, hay dưỡng khí, là một nguyên tố hóa học có ký hiệu O và số hiệu nguyên tử 8.

Là một thành viên của nhóm chalcogen trong bảng tuần hoàn, một phi kim phản ứng mạnh và là một chất oxy hóa dễ tạo oxide với hầu hết các nguyên tố cũng như với các hợp chất khác. Sau hydro và heli, oxy là nguyên tố phong phú thứ ba trong vũ trụ tính theo khối lượng.

Oxy là nguyên tố phi kim hoạt động rất mạnh. Nó có thể tạo thành hợp chất oxide với hầu hết các nguyên tố khác. Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn hai nguyên tử oxy kết hợp với nhau tạo thành phân tử oxy không màu, không mùi, không vị có công thức hóa học là O2.

Khí oxy hóa lỏng ở nhiệt độ -183 độ C, có màu xanh nhạt. Oxy phân tử O2, thường được gọi là “Phân tử oxy tự do” tồn tại trên Trái đất là không ổn định về mặt nhiệt động lực học.

Sự xuất hiện trong thời kỳ đầu tiên của nó trên Trái Đất là do các hoạt động quang hợp của vi khuẩn kỵ khí (vi khuẩn cổ và vi khuẩn). Sự phổ biến của nó từ sau đó đến ngày nay là do hoạt động quang hợp của tảo biển.

Oxy là nguyên tố phổ biến xếp hàng thứ 3 trong vũ trụ theo khối lượng sau hydro và heli và là nguyên tố phổ biến nhất theo khối lượng trong vỏ trái đất, chiếm gần một nửa vỏ trái đất ở dạng oxide. Khí oxy chiếm 20,9% về thể tích trong không khí.

Oxy phân tử cung cấp năng lượng được giải phóng trong quá trình đốt cháy và hô hấp tế bào hiếu khí, và nhiều lớp phân tử hữu cơ chính trong cơ thể sống của các sinh vật, động vật, thực vật đều chứa các nguyên tử oxy, chẳng hạn như protein, acid nucleic, carbohydrate và chất béo, cũng như thành phần chính vô cơ hợp chất của vỏ, răng và xương động vật. Phần lớn khối lượng của các sinh vật sống là oxy như một thành phần của nước là thành phần chính của các dạng sống.

Oxy liên tục được bổ sung trong bầu khí quyển của Trái đất bằng quá trình quang hợp, sử dụng năng lượng của ánh sáng mặt trời để tạo ra oxy từ nước (H2O) và carbon dioxide (CO2).

Oxy tự do, phân tử Oxy (O2) tuy có phản ứng hóa học để vẫn là một phần tử tự do trong không khí mà không được bổ sung liên tục bởi hoạt động quang hợp của các sinh vật sống. Một dạng khác (dạng allotrope) của oxy, ozon (O3) hấp thụ mạnh mẽ bức xạ tia cực tím UVB và tầng ozon ở độ cao trong tần khí quyển giúp bảo vệ sinh quyển khỏi bức xạ cực tím. Tuy nhiên, ozon (O3) hiện diện trên bề mặt là sản phẩm phụ của khói và do đó là chất ô nhiễm.

Hiện nay các ứng dụng phổ biến của oxy bao gồm sản xuất thép, nhựa và hàng dệt, hàn và cắt thép và các kim loại khác, đẩy tên lửa, liệu pháp oxy và các hệ thống hỗ trợ sự sống trong máy bay, tàu ngầm, tàu vũ trụ và lặn dưới nước.

Ôxy tinh khiết chủ yếu xuất hiện trong y học, sản xuất và hàng không vũ trụ trong thế giới hiện đại. Tầm quan trọng của ôxy còn vượt ra ngoài hệ thống hô hấp của con người và động vật.

Toàn bộ tế bào sống đều liên quan đến oxy, đối với tất cả các tế bào sống của con người cần được cung cấp oxy liên tục nếu không chúng sẽ chết trong vòng vài phút. Tế bào chết trên diện rộng trong cùng một khu vực dẫn đến chết mô hoặc hoại tử.

Ôxy, được Joseph Priestly phát hiện vào năm 1774 , cần thiết cho quá trình đốt cháy, và ôxy do đó được sử dụng trong luyện kim, đòi hỏi nhiệt độ cực cao để tạo ra các phản ứng hóa học cần thiết.

Tính chất vật lý của khí oxy

Các Ứng dụng cơ bản của khí của Oxy

+ Ứng dụng trong Ytế, dưỡng khí

Các công dụng cụ thể chính của oxy được tóm tắt tốt nhất bằng cách tách chúng thành ba ứng dụng sau:

Công dụng sinh lý của oxy - Oxy hỗ trợ quá trình hô hấp:

Trong tế bào, oxy cần thiết cho quá trình hô hấp hiếu khí, cho phép lấy năng lượng từ thực phẩm ăn vào. Vì vậy, bổ sung oxy tại nhà và tại bệnh viện là rất quan trọng đối với những người bị rối loạn hô hấp như khí phế thũng.

Bình dưỡng khí nén được sử dụng bởi những người leo núi ở độ cao lớn để chống lại áp suất O2 giảm ở độ cao này, vì càng lên cao không khí càng loãng.

Oxy bổ sung là cần thiết cho những bệnh nhân phẫu thuật cố ý bị liệt do các thủ thuật y tế, trong đó "máy tim phổi" giữ cho các chức năng quan trọng của họ hoạt động.

Oxy có thể được sử dụng như một chất khử trùng để tiêu diệt một số vi khuẩn kỵ khí bị tiêu diệt khi tiếp xúc đủ với khí.

+ Ứng dụng oxy trong công nghiệp:

Ôxy cần thiết cho phản ứng chuyển cacbon thành khí carbon oxit CO trong quá trình luyện thép, diễn ra dưới nhiệt độ cao trong lò cao. Khí CO được tạo ra cho phép khử oxit sắt thành các hợp chất sắt tinh khiết hơn.

Oxy được sử dụng trong các ứng dụng khác liên quan đến kim loại và yêu cầu nhiệt độ cao, chẳng hạn như mỏ hàn.

Oxy được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải và lọc nước. Nó bị ép qua nước để tăng sản sinh vi khuẩn chuyển hóa các chất cặn bã trong nước.

Khí oxy (O2) là cần thiết để sản xuất năng lượng trong những thứ không liên kết với nguồn cung cấp điện của chúng, chẳng hạn như máy phát điện và phương tiện (ví dụ: tàu, máy bay và ô tô).

Nó cũng được sử dụng để sản xuất epoxy ethane (ethylene oxide), được sử dụng làm chất chống đông và sản xuất polyester, và chloroethene, tiền thân của PVC. Khí oxy được sử dụng để hàn và cắt kim loại bằng oxy-axetylen.

Các ứng dụng phổ biến của oxy bao gồm sản xuất thép, nhựa và hàng dệt, hàn, hàn và cắt thép và các kim loại khác, đẩy tên lửa, liệu pháp oxy và các hệ thống hỗ trợ sự sống trong máy bay, tàu ngầm, tàu vũ trụ và lặn.

+ Ứng dụng oxy trong không gian vũ trụ:

Ở dạng lỏng, oxy được sử dụng rộng rãi như một chất oxy hóa để sử dụng trong tên lửa, nơi nó phản ứng với hydro lỏng để tạo ra lực đẩy khủng khiếp cần thiết cho việc cất cánh. Bộ đồ du hành vũ trụ bao gồm một dạng oxy gần như tinh khiết.

Oxy được sử dụng để phân hủy các hợp chất hydrocacbon, chúng bị phân hủy bằng cách đốt nóng chúng. Điều này được sử dụng để tạo ra quá trình đốt cháy thường giải phóng nước và carbon dioxide, nhưng cũng có thể tạo ra hydrocacbon axetylen, propylen và ethylene.