oksygen – Store norske leksikon (original) (raw)
I fotosyntesen omdannes karbondioksid (CO2) og vann (H2O) til organiske stoffer som lagres i bladene og oksygen. Dette skjer ved hjelp av sollys og uorganisk mineralnæring.
Oksygen er et grunnstoff som ved romtemperatur er en fargeløs og luktfri gass. I vanlig luft er det omtrent 21 prosent oksygen.
Faktaboks
Også kjent som
tidligere kalt surstoff
Uttale
oksygˈen
Engelsk navn
oxygen
O
8
15,9994
Oksygen er sentralt for alt liv på Jorden. Gjennom fotosyntesen bruker grønne planter karbondioksid og slipper ut oksygengass. Mennesker og dyr bruker oksygen i celleåndingen, det vil si når næringsstoffer brytes ned og frigjør energi.
- Se også oksygen – fysiologi og oksygenkretsløpet.
Bruk
Stålindustri
Innen stålindustrien brukes oksygen blant annet til å brenne vekk forurensninger som karbon, fosfor og svovel. Se LD-prosessen.
Kjemisk industri
I romfartøyer blir flytende oksygen brukt som oksidasjonsmiddel for fartøyets drivstoff. Også ved kjemiske prosesser brukes oksygen, for eksempel ved oksidasjon av svoveldioksid til svoveltrioksid for fremstilling av svovelsyre, oksidasjon av ammoniakk for fremstilling av salpetersyre, fremstilling av syntesegass og generatorgass, og underjordisk gassforbrenning. Betydelige mengder oksygen brukes også til autogensveising av metaller.
Forskning
Isotopene 17O og 18O blir brukt som sporstoffer i studier av reaksjonsmekanismer og bindingsforhold. 18O blir også brukt ved klimatologiske og paleoklimatologiske studier. Ut fra isotopsammensetningen av oksygen i faste karbonater er det mulig å bestemme temperaturen på det tidspunktet da karbonatet ble dannet.
Forsiktighetsregler
Det er viktig å være forsiktig når man bruker oksygen i lukkede rom, fordi en økning av oksygeninnholdet med få prosent kan øke faren for antennelse av brennbare stoffer. Flytende oksygen som kommer i kontakt med varme eller brennbare stoffer kan utløse kraftige eksplosjoner.
Forekomst
Luften vi puster inn inneholder om lag 78 prosent nitrogen og om lag 21 prosent oksygen.
Oksygen er det vanligste grunnstoffet i jordskorpen. Det utgjør 49,3 masseprosent, når man regner med atmosfæren og hydrosfæren. Mesteparten av oksygenet i jordskorpen er bundet som mineraler, mest silikater, men også som oksider, karbonater, sulfater og annet.
Tørr luft inneholder 20,95 volumprosent oksygen. Denne sammensetningen er tilnærmet konstant helt opp til en høyde på 70 km.
Oksygengass er mer løselig i vann enn nitrogen. Derfor er luft som er løst i vann anriket på oksygengass.
I kroppen
Oksygengass er helt nødvendig for forbrenningen av energien i matvarer.
Et voksent menneske forbruker daglig rundt 0,9 kilogram oksygengass (O2). Mennesket kan klare seg med luft med bare 8–9 prosent. Synker innholdet til 7 prosent, blir man bevisstløs etter noen tid. Også oksygenrike blandinger kan pustes inn. Ved konsentrasjoner større enn 60 prosent oksygen kan lungeskader oppstå ved lengre tids innånding.
- Les mer om oksygen – fysiologi.
I planter og dyr
I planter og dyr er oksygen et langsomtvirkende oksidasjonsmiddel, og hastigheten av prosessene reguleres av enzymer. Gjennom fotosyntesen brukes vann og karbondioksid og det lages oksygen og glukose. Dyr er avhengige av oksygenet som blir produsert gjennom fotosyntesen.
Oksygenmengden som årlig deltar i dette kretsløpet utgjør rundt 1011 tonn, det vil si bare 0,01 prosent av atmosfærens totale oksygeninnhold.
- Les mer om oksygenkretsløpet.
Historikk
Antoine Lavoisier var den første som skjønte at oksygen er et grunnstoff. Etter et stikk av Brossard-Beaulieu. Tegnet mens han satt i fengsel 1793–1794.
Engelskmannen Joseph Priestley fremstilte oksygen i 1774 ved å spalte kvikksølv(II)oksid ved oppvarming. Riktignok hadde svensken Carl Wilhelm Scheele fremstilt oksygen på en lignende måte 3–5 år tidligere, men oppdagelsen ble ikke publisert før i 1776.
Den som først erkjente at oksygen er et grunnstoff og klargjorde dets rolle i forbrenningsprosessen og i forbindelse med respirasjon, var franskmannen Antoine Laurent Lavoisier i 1777. Han kalte gassen først for air vital og senere, i 1779, oxygenium, som betyr «syredanner», fordi han antok at alle syrer inneholdt oksygen. Humphry Davy viste senere at dette ikke er riktig da han fant saltsyre, HCl.
Fremstilling
I industrien
Industrielt fremstilles oksygen ved avkjøling og kondensasjon av luft til oksygen og nitrogen. I en nyere prosess fjernes nitrogen fra luft ved hjelp av molekylsiler som består av syntetiske zeolitter som først og fremst absorberer nitrogen. Restproduktet inneholder 95 prosent oksygen og 5 prosent argon.
Noe oksygen blir også fremstilt ved elektrolyse av vann, men da bare som biprodukt ved elektrolytisk fremstilling av hydrogen.
I laboratoriet
I laboratoriet kan oksygen fremstilles ved å varme opp oksygenholdige forbindelser som lett avspalter oksygen. Et eksempel er kaliumklorat (KClO3) som i nærvær av brunstein som katalysator, spaltes til kaliumklorid og oksygen ved rundt 150 °C:
\[\ce{2KClO3 (s) -> 2KCl (s) + 3O2 (g)}\]
Eldre metode
En eldre kjemisk prosess for fremstilling av oksygen bestod i å la bariumoksid (BaO) reagere med luftens oksygen ved rundt 500 °C. Da ble det dannet bariumperoksid (BaO2). Ved videre oppvarming til 700 °C ble oksygen avspaltet etter reaksjonsligningen:
\[\ce{2BaO2 (s) -> 2BaO (s) + O2 (g)}\]
Kjemiske egenskaper
Oksygen er det første grunnstoffet i gruppe 16 i periodesystemet.
Forbindelser
Oksygen danner kjemiske forbindelser med alle grunnstoffer, også de tre tyngste edelgassene. Som hovedregel har oksygen oksidasjonstallet –II. I noen forbindelser har oksygen et formelt oksidasjonstall på –I og –½. Disse forbindelsene kalles henholdsvis peroksider og hyperoksider.
Av grunnstoffene er det bare fluor som er mer elektronegativt enn oksygen. I forbindelser mellom fluor og oksygen har derfor oksygen positivt oksidasjonstall, for eksempel O(II)F2.
Den kjemiske bindingen i oksidene avhenger av kationets plassering i periodesystemet. Oksidene til de mest elektropositive metallene (alkali- og jordalkalimetallene) har stor grad av ionebinding, mens for grunnstoffer med økende elektronegativitet får oksidene økende kovalent karakter.
På grunn av dobbeltbindingen er oksygenmolekylet generelt lite reaktivt ved romtemperatur, men reaksjonshastigheten øker med økende temperatur. Selv ved romtemperatur kan oksygen reagere relativt raskt med kraftige reduksjonsmidler i vann, både med metaller (som alkalimetallene) og med metallorganiske og visse uorganiske forbindelser.
Former for oksygen
Oksygenmolekylet har kjemisk formel O2. Det kan spaltes i to atomer når oksygen reagerer med elektriske ladninger ved lave trykk, eller på grunn av ultrafiolett stråling fra Solen med bølgelengde mindre enn 193 nanometer. Slikt atomært oksygen er svært reaktivt.
Sollys omdanner også noe oksygen i atmosfæren til ozon, som er et molekyl av tre oksygenatomer og har kjemisk formel O3. Ozon er en reaktiv gass, men den beskytter livet på jordoverflaten mot skadelig ultrafiolett stråling.
Oksygenmolekylet kan også eksiteres fra grunntilstanden (triplett, 3O2) til eksitert tilstand (singlett, 1O2) ved hjelp av lysenergi og fotosensitiserende stoffer. Singlett oksygen er ustabilt og reagerer lettere enn triplett oksygen, særlig med organiske forbindelser.
Isotoper
Det er tre stabile isotoper av oksygen: 16O (99,756 prosent), 17O (0,039 prosent) og 18O (0,205 prosent).
Les mer i Store norske leksikon
Faktaboks
–218,79 °C
–182,95 °C
1,42900·10–³g/cm³
–II, –I, 0, I, II
[He]2s²2p³