الغازات

 

الأكسجين

Oxygen 

 الأكسجين (O2) هو عنصر كيميائي حيوي لا غنى عنه للحياة على كوكب الأرض، وله العديد من الخصائص والإستخدامات الهامة

1- الخصائص الفيزيائية والكيميائية :

أ- الرمز الكيميائي والعدد الذري : رمزه O وعدده الذري هو 8

ب- الحالة والشكل : الأكسجين في حالته النقية (ثنائي الأكسجين، O2) هو غاز عديم اللون والرائحة والمذاق في درجة الحرارة والضغط القياسيين.

ج- الكثافة : هو أكثر كثافة بقليل من الهواء.

د- درجات الحرارة : يتكثف ليصبح سائلا أزرق باهت عند درجة غليان 183°C ويتجمد ليصبح صلبا عند درجة - 218.79 °C.

ه- القابلية للذوبان : يذوب قليلا في الماء، وهو ما يسمح للحياة الهوائية (التي تحتاج الأكسجين) بالوجود في الأنهار والبحيرات والمحيطات.

و- التفاعل : الأكسجين شديد التفاعل، وهو عامل مؤكسد قوي، ويدعم الاحتراق  (لكنه ليس قابلا للاشتعال بحد ذاته).

ي- الوفرة : يشكل حوالي 21% من حجم الغلاف الجوي للأرض وهو العنصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية (حوالي 46% بالوزن). 

2- الأهمية البيولوجية والصناعية :

1-2- الأهمية البيولوجية :

أ- التنفس : الكائنات الحية (بما في ذلك البشر) تستخدم الأكسجين في عملية التنفس الخلوي الهوائي لاستخلاص الطاقة من الجلوكوز (الغذاء)، حيث يتحد الأكسجين مع الجلوكوز لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء والطاقة.

ب- التركيب الضوئي : النباتات والطحالب تنتج الأكسجين كمنتج ثانوي لعملية التركيب الضوئي، والتي تحافظ على مستواه في الغلاف الجوي.

2-2- الإستخدامات الطبية :

 يستخدم لدعم الحياة في وحدات العناية المركزة، وأثناء العمليات الجراحية، وللمرضى الذين يعانون من مشاكل في التنفس، وفي أجهزة التنفس الصناعي

ثاني أكسيد الكربون

Carbon Dioxide

ثاني أكسيد الكربون، ورمزه الكيميائي CO2، هو مركب كيميائي يتكون من ذرة كربون مرتبطة بذرتي أكسجين. وهو غاز طبيعي وحيوي، ولكنه يصبح ضارا عند وجوده بتركيزات مرتفعة في الغلاف الجوي.

1- الخصائص الأساسية :

أ- الصيغة الكيميائية : CO2

ب- الحالة والشكل : غاز عديم اللون والرائحة والطعم في الظروف القياسية

ج- الكثافة : أثقل من الهواء بحوالي مرة ونصف

د- الذوبانية : قابل للذوبان في الماء، مكونا حمض الكربونيك الضعيف 3H2CO

ه- الإحتراق : غير قابل للإشتعال ولا يساعد على الإشتعال، مما يجعله مفيدا في إطفاء الحرائق.

2- الدورات والعمليات الطبيعية :

يلعب ثاني أكسيد الكربون دورا حاسما في دورة الكربون على الأرض :

أ- الإنتاج الطبيعي : ينتج عن طريق تنفس الكائنات الحية، تحلل المواد العضوية، والنشاط البركاني.

ب- الإستهلاك الطبيعي : تستهلكه النباتات والطحالب في عملية التركيب الضوئي لإنتاج الغذاء والأكسجين 

ج- المحيطات : تمتص المحيطات كميات كبيرة من CO2، مما يقلل تركيزه في الغلاف الجوي، ولكنه يزيد من حموضة المحيطات (Ocean Acidification) التي تضر الحياة البحرية.

3- الإستخدامات الصناعية والطبية :

يستخدم CO2 في صورته الغازية والسائلة والصلبة (المعروفة بإسم الثلج الجاف :

أ- إطفاء الحرائق : يستخدم في طفايات الحريق كونه لا يساعد على الإشتعال ويقطع الأكسجين عن النار.

ب- المشروبات الغازية : يستخدم لإعطاء المشروبات فقاعاتها المميزة (الكربنة).

ج- التبريد : يستخدم الثلج الجاف في التبريد وحفظ الأطعمة كونه يتسامى (يتحول مباشرة من صلب إلى غاز) دون ترك بقايا سائلة.

د- وسيط تبريد : يستخدم كسائل تبريد طبيعي (R744) في أنظمة التكييف والتجميد.

ه- الصناعات الغذائية والكيميائية: يستخدم كعامل تخميل لمنع تأكسد المنتجات.

4- التأثير البيئي (غازات الاحتباس الحراري) :

ثاني أكسيد الكربون هو غاز الإحتباس الحراري البشري المنشأ الأكثر أهمية، وينبعث بشكل رئيسي من حرق الوقود الأحفوري (الفحم، النفط، الغاز) وإزالة الغابات.

أ- الإحتباس الحراري : يعملCO2 كغطاء في الغلاف الجوي، يحبس الحرارة (الأشعة تحت الحمراء) المنعكسة من سطح الأرض، مما يؤدي إلى إرتفاع درجة حرارة الكوكب.

ب- تغير المناخ : يؤدي إرتفاع تركيز CO2 إلى ظاهرة الإحترار العالمي وما يترتب عليها من آثار سلبية مثل: ذوبان الجليد، إرتفاع منسوب سطح البحر، وزيادة في حدة وتكرار الظواهر الجوية المتطرفة.