استخدامات الأكسجين

الأكسجين عبارةٌ عن عنصرٍ غير معدنيٍّ، وغالبًا ما يتواجد في الحالة الغازية، فهو غازٌ في درجة حرارة الغرفة، كما تحتوي جزيئاته على ذرتي أكسجين.

يُشكل الأكسجين حوالي 21 % من نسبة الغازات الموجودة في الهواء الجوي، وهي نسبةٌ جيدةٌ تحفظ التوازن.

تكمن أكثر استخدامات الأكسجين شيوعًا في عملية التنفس، فالعديد من الكائنات الحية مثل الثدييات وعدد كبير من الأنواع الأخرى، تتطلب الأكسجين للبقاء على قيد الحياة، وتحدث عملية التنفس كالتالي؛ تتنفس الكائنات الحية الأكسجين، ثم يدخل للرئة فيمتصه الدم ويرسله إلى الخلايا الأخرى في الجسم، حيث تستخدمه الخلايا للتنفس فيما يعرف بالتنفس الخلوي، ومن خلال هذه العملية يشارك الأكسجين والجلوكوز في بناء الطاقة والماء وثاني أكسيد الكربون، الذي يتخلص منه الكائن خارج الجسم.

الأكسجين ضروريٌّ للحياة، لذلك يخزنه البشر للاستخدام في الأوقات الطارئة التي قد يحتاج فيها الجسم للاكسجين ويصعب تواجده بشكلٍ طبيعيٍّ، ويتم تخزينها في الأماكن التي لا تتم فيها عملية تنفس الأكسجين طبيعيًّا، مثالٌ على هذه الحالة، أثناء الطيران إذا حدث ثقبٌ في الطائرة، يكون هناك إمداداتٌ من الأكسجين موجودةٌ لنجدة الركاب، كذلك الغوصات تحتفظ بأنابيب اكسجين يستخدمها الطاقم إذا حدث خللٌ ما تحت المياه، وهناك أيضًا أنابيب أكسجين في المستشفيات للحالات الطارئة، ويستخدمها باستمرارٍ مرضى سرطان الرئة.

يستخدم الأكسجين في وسائل النقل، فمثلًا في حالة الطائرات فهي تحتاج إلى الهواء لتطير، حيث أنّ الأكسجين يشكل حوالي خمس الغازات الموجودة في الهواء الأرضي، وكذلك الغازات الكثيفة مما يوفر الضغط اللازم للطائرات كي تستطيع الطيران. وهناك أيضًا الغواصات التي تستخدم الهيدروجين بيروكسيد في تشغيل محركاتها قبل أن تصل للسطح حيث الهواء الجوي. كذلك الصواريخ تحتاج الأكسجين السائل ليزيد من معدل احتراق الوقود، ونجد أيضًا أنّ السيارات تستخدم الأكسجين لنفس الغرض الذي تستخدمه الصواريخ.

لا بد من تواجد أنابيب الأكسجين في المستشفيات، فهي تستخدم لعلاج مجموعةٍ كبيرةٍ من الأمراض، فمثلًا في حاضنات الأطفال فهي تعمل على توفير بيئةٍ صحيةٍ للأطفال حديثي الولادة والرضع الذين ولدوا قبل اكتمال نموهم، ويشرف الأطباء على عملية تنظيم كميات الأكسجين في الحاضنات، لتجنب الأضرار التي قد تصيب الأطفال نتيجة تعرضهم لكمياتٍ مفرطةٍ من الأكسجين. ويستخدم الأطباء الأكسجين في أمورٍ أخرى مثل التخدير والتنفس.

يُلاحظ أن كمية الأكسجين في المياه تقل عند وصول المياه إلى محطات المعالجة، لذلك يتم استخدام الأكسجين لإمداد البكتيريا والكائنات الدقيقة الأخرى التي تعمل على تكسير المواد الملوثة أو القضاء على الكائنات الطفيلية الأخرى والتي قد تكون سامةً للإنسان عند بقائها في المياه.

قامت بعض المنظمات بتوظيف الأكسجين في اتجاهٍ غريبٍ بعض الشيء، بحجة أنّ هذا المنتج يُقلل الإجهاد ويحسن الحالة المزاجية، حيث قامت بتوفير أكسجين بنكهاتٍ، بالرغم من ذلك فإن هناك منظماتٍ صحيةً حكوميةً رفضت هذا المنتج بقولها أنه غير آمنٍ طالما لم يُستخدم تحت إشرافٍ طبيٍّ.

يحتوي جزئ الأكسجين الطبيعي على ثمانية نيوترونات، بوزنٍ ذريٍّ 16، لكن هناك نظيرًا للأكسجين بوزن ذري 18، وهو عنصرٌ ثقيلٌ ونادر الوجود حيث يظهر منه جزئٌ واحدٌ مقابل 500 جرئ من الأكسجين الطبيعي، ويمكن من خلال مقارنة الأكسجين الموجود في مياه البحر بالأكسجين الموجود في الأنهار الجليدية الحصول على معلوماتٍ حول درجات حرارة الغلاف الجوي السابقة، حيث تحتوي الأنهار الجليدية على عددٍ أقل من جزيئات الأكسجين 18 مقارنةً بمياه البحر، فكلما زادت نسبة الأكسجين الثقيل، كان المناخ أكثر برودةً.

يستخدم الأكسجين السائل كمبردٍ في بعض أنظمة الصواريخ، وكمؤكسدٍ في وقود الصواريخ، كما يستخدمه مستخدمو الكمبيوتر كمبردٍ للأجهزة، فالأكسجين السائل يمتاز بقدرته على التبريد الجيد حيث أنه منخفض الكثافة وحرارته ليست عاليةً.

تستخدم الأنظمة الهوائية الأكسجين، لأنه من الغازات المضغوطة الرخيصة نسبيًّا، فهي تستخدم في العديد من المثاقب المسامير والرشاشات، وهذه الأدوات من الأدوات الهوائية التي تستلزم بعض خصائص الهواء المضغوط مثل الضغط لتحريكها.

يمكن للباحثين أن يستخدموا الأكسجين كعاملٍ لقياس نسبة الأكسجين في بحيرةٍ ما لمعرفة مدى سلامة مياهها، فإذا كانت كمية الأكسجين مرتفعةً فتتسبب في إيذاء النظام البيئي، وفي بعض الحالات قد تؤدي إلى قتل الأسماك، إلا أن هناك مستوى معينًا من الأكسجين ضروريًّا لحياة الكائنات المائية لتنمو.

للأكسجين العديد من الاستخدامات في الصناعة مثل في صناعة الصلب، حيث يستخدم الأكسجين في إزالة المركبات غير المرغوب فيها من الصلب، كذلك في اللحام، حيث يمكنه زيادة درجة حرارة اللهب فيصهر. ويستخدم الأكسجين أيضًا في صناعة مركباتٍ هامةٍ مثل الأسيتيلين والميثانول.