الأكسجين
الأكسجين عنصر كيميائي برمز O ورقم ذري 8. الأكسجين ، أحد أعضاء مجموعة الكالكوجين في الجدول الدوري ، هو مادة غير معدنية شديدة التفاعل وعامل مؤكسد يتأكسد بسهولة مع معظم العناصر وكذلك مع المركبات الأخرى. الأكسجين هو العنصر الأكثر وفرة على الأرض وهو ثالث أكثر العناصر وفرة في العالم بعد الهيدروجين والهيليوم. عند درجة الحرارة والضغط القياسيين ، تتحد ذرتان من العنصر لتكوين ثنائي الأكسجين ، وهو غاز عديم اللون والرائحة مع الصيغة O2. يشكل غاز الأكسجين ثنائي الذرة حاليًا 20.95٪ من الغلاف الجوي للأرض ، على الرغم من أن هذه الكمية قد تغيرت بشكل كبير على مدى فترات طويلة من الزمن. يشكل الأكسجين ما يقرب من نصف قشرة الأرض على شكل أكاسيد. توجد العديد من الفئات الرئيسية للجزيئات العضوية في الكائنات الحية التي تحتوي على ذرات الأكسجين ، مثل البروتينات والأحماض النووية والكربوهيدرات والدهون ، وكذلك المكونات المعدنية الرئيسية لقشور الحيوانات والأسنان والعظام. تتكون معظم كتلة الكائنات الحية من الأكسجين كعنصر من مكونات الماء ، وهو المكون الرئيسي لأشكال الحياة. يتجدد الأكسجين باستمرار في الغلاف الجوي للأرض عن طريق عملية التمثيل الضوئي ، التي تستخدم الطاقة من ضوء الشمس لإنتاج الأكسجين من الماء وثاني أكسيد الكربون. الأكسجين شديد التفاعل كيميائيًا ولا يمكن أن يوجد كعنصر حر في الهواء دون أن يتجدد باستمرار بفعل التمثيل الضوئي للكائنات الحية. شكل آخر (متآصل) من الأكسجين ، الأوزون (O3) ، يمتص بقوة الأشعة فوق البنفسجية ، وتساعد طبقة الأوزون عالية الارتفاع على حماية المحيط الحيوي من الأشعة فوق البنفسجية. ومع ذلك ، فإن الأوزون على مستوى السطح هو منتج ثانوي للضباب الدخاني وبالتالي ملوث.
وصف الخيميائي والفيلسوف والطبيب البولندي ، ميخائو سودزيوي ، في عمله De Lapide Philosophorum Tractatus duodecim e naturae fonte et manuali Experientia depromti (1604) المادة الموجودة في الهواء وأشار إليها باسم "cifood lifeae" ووفقًا للمؤرخ البولندي الروماني بوغا ، هذه المادة مطابقة للأكسجين.
حدد Sendivogius ، خلال التجارب التي أجريت بين عامي 1598 و 1604 ، بشكل صحيح هذه المادة كمنتج ثانوي غازي ينطلق من التحلل الحراري لنترات البوتاسيوم. وفقًا لبوغاج ، فإن فصل الأكسجين والارتباط الصحيح لهذه المادة مع ذلك الجزء من الهواء الضروري للحياة ، يقدم دليلاً كافياً لاكتشاف سينديفوغيوس للأكسجين. ومع ذلك ، غالبًا ما تم رفض اكتشاف سانديوجيوس من قبل أجيال من العلماء والكيميائيين من بعده. من الشائع أيضًا أن الصيدلاني السويدي كارل فيلهلم شيل اكتشف الأكسجين لأول مرة. كان قد أنتج غاز الأكسجين عن طريق تسخين أكسيد الزئبق (HgO) والنترات المختلفة في 1771-1772. أطلق الصخر الزيتي على الغاز اسم "هواء النار" لأنه كان العامل الوحيد المعروف في ذلك الوقت لدعم الاحتراق. كتب سردا لهذا الاكتشاف في مخطوطة بعنوان رسالة على الهواء والنار ، أرسلها إلى ناشره في عام 1775. تم نشر تلك الوثيقة في عام 1777. في هذه الأثناء ، في الأول من أغسطس عام 1774 ، ركزت تجربة قام بها رجل الدين البريطاني جوزيف بريستلي ضوء الشمس على أكسيد الزئبق في أنبوب زجاجي ، مما أطلق غازًا أطلق عليه اسم "الهواء المنفصل". وأشار إلى أن الشموع تحترق أكثر في الغاز ، وأن الفئران تكون أكثر نشاطًا وتعيش أطول عند استنشاقها. بعد استنشاق الغاز بنفسه ، كتب بريستلي: "شعرت أنه في رئتي لا يختلف بشكل ملحوظ عن الهواء العادي ، لكن في صدري شعرت بخفة غريبة وسهولة في التنفس لبعض الوقت بعد ذلك". نشر بريستلي نظريته. تم تضمين النتائج في ورقة بحثية عام 1775 بعنوان "سرد لاكتشافات أخرى في الهواء" ، والتي تم تضمينها في المجلد الثاني من كتابه التجارب والملاحظات على أنواع مختلفة من الهواء. نظرًا لأنه نشر النتائج التي توصل إليها أولاً ، يُنسب إلى بريستلي عادةً اكتشاف الأكسجين. ادعى الكيميائي الفرنسي أنطوان لوران لافوازييه لاحقًا أنه اكتشف هذه المادة الجديدة بشكل مستقل. زار بريستلي لافوازييه في أكتوبر 1774 وأخبره عن تجربته وكيف تم إطلاق الغاز الجديد. أرسل سكيل أيضًا رسالة إلى لافوازييه في 30 سبتمبر 1774 ، يصف فيها اكتشافه لمادة غير معروفة سابقًا ، لكن لافوازييه لم يقر أبدًا باستلامه. (تم العثور على نسخة من الرسالة في متعلقات شيل بعد وفاته).
في درجة الحرارة والضغط القياسيين ، يكون الأكسجين غازًا عديم اللون والرائحة والمذاق يسمى ثنائي الأوكسجين. لتكوين ثنائي الأكسجين ، يتم ربط ذرتين من الأكسجين كيميائياً ببعضهما البعض. يمكن وصف هذه الرابطة بعدة طرق مختلفة اعتمادًا على مستوى النظرية ، ولكن يتم وصفها منطقيًا وببساطة على أنها رابطة تساهمية مزدوجة ناتجة عن ملء المدارات الجزيئية التي تشكلها المدارات الذرية لذرات الأكسجين المفردة ، مما يؤدي إلى ملء إنه مرتبط ، موصوف. الترتيب الثاني على وجه التحديد ، الرابطة المزدوجة هي نتيجة التعبئة المتتالية ، من المنخفض إلى العالي ، أو Aufbau ، للمدارات ، مما يؤدي إلى إزالة توزيع الإلكترونات 2s ، بعد التعبئة المتتالية للمدارات المنخفضة و σ *. σ تداخل مداري 2 ذريين ذريين على طول المحور الجزيئي O-O و تداخل زوجين من المدارات الذرية 2 p متعامدة مع المحور الجزيئي O-O ثم إلغاء مساهمة الإلكترونين المتبقيين 2 p بعد جزئهما. ملء المدارات π * هذا المزيج من الإلغاء والتداخل و ينتج عنه ارتباط مزدوج وخصائص تفاعلية لثنائي الأكسجين وحالة أرضية إلكترونية ثلاثية. تكوين إلكترون يحتوي على إلكترونين غير متزاوجين ، كما هو موجود في مدارات ديوكسجين ذات طاقة متساوية
