# data[].attributes.body
https://youtu.be/7lDAkkyH5Es

# data[].attributes.body
https://wordwall.net/resource/38596964/%d7%97%d7%9e%d7%a6%d7%9f

# data[].attributes.headline
שימושים של חמצן

# data[].attributes.subject
שימושים של חמצן

# data[].attributes.body
משתמשים בחמצן כיום בתחומים רבים בעיקר בתעשיות .
בתעשיית הפלדה, החמצן נצרך לתעשיית הברזל בכורי ההיתוך.
בתהליכי חמצון, מרכיבים יסודות עם חמצן. חמצן נוזלי משמש כחומר
מחמצן בטילים למשל.
בתהליכי חיזור לעומת זאת, מוציאים חמצן מחומר מסוים, כך למשל
מפיקים מתכות מתוך העפרה שלהם.
משתמשים בחמצן גם להחייאה אצל מטפסי הרים, אסטרונאוטים,
בציוד הצלה במטוסים, בכולם משתמשים בחמצן למטרות החייאה.
אומנם , לא ניתן להשתמש בחמצן טהור, בגלל שהוא פוגע בראות, לכן
משתמשים בתערובת של גזים שאחוז החמצן בהם גבוה.
החמצן הכרחי גם לתהליכי שרפה ובערה .נר למשל יפסיק לדלוק
כשנכסה אותו בכוס כיוון שלא יהיה לו חמצן לבערה.
https://lib.cet.ac.il/Pages/item.asp?item=7302
https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9E%D7%A6%D7%9F

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
החמצן הינו יסוד גזי דו- אטומי חסר צבע וריח, שסימנו O. החמצן הוא היסוד הנפוץ ביותר בקרום כדה"א ומהווה כ- 20% מהאטמוספירה. החמצן מגיב עם רוב היסודות ואף עם גזים אצילים דוגמת קסנון. החמצן הוא הבסיס לחיים על כדה"א, ובלעדיו לא ייתכנו חיים.

הכומר ג'וזף פריסטלי הוא שפרסם את קיומו של החמצן. הוא נהג לערוך ניסויים להנאתו ובאחד מהם התגלה החמצן. ב- 1 לאוגוסט 1774 חימם פריסטלי בתוך פעמון זכוכית אבקה אדומה, שכיום ידוע כי היא כספית חמצנית. הוא גילה על פני הזכוכית קרום בגוון הכסף וזיהה אותו ככספית. אך באותו זמן לא עלה בידו לזהות את הגז שהשתחרר. כאשר תחב נר דולק לתוך הגז התלקחה שלהבתו של הנר בעוצמה אדירה. עכבר שהוכנס לפעמון, שהכיל את הגז החדש, החל לפזז בעליזות.פריסטלי נשם מעט מהגז הזה וחש אף הוא את השפעתו המאוששת. אולם הוא לא היה הראשון שגילה את החמצן. זמן קצר קודם לכן נתגלה החמצן לשוליית הרוקח השוודי קארל שלה, אך פריסטלי היה הראשון שפרסם את עצם קיומו של החמצן. כעבור זמן קצר מניסוי פריסטלי חקר הצרפתי לבואזיה את החמצן. הוא הבעיר בו חומרים שונים כגון פחמן וגופרית ומצא שתוצרי הבעירה, לא משנה באיזה מצב צבירה, נמסים במים ויוצרים חומצות. לבוזיאה נתן לגז את השם אוקסיג'ן, שפירושו ביוונית יוצר חומצות.

החמצן תופס כחמישית מפנח האוויר, ותרכובותיו עם צורן ( סיליקון) וסידן תופסות כ- 50% מקרום כדה"א. החמצן קיים כ מולקולה דו אטומית - O ₂ ( הנמצאת במים, בפחמן דו-חמצני) שהיא היציבה והנפוצה וגם כמולקולה תלת אטומית - O ₃ ( אוזון) שהיא הפחות יציבה.
קיימים שלושה איזוטפים של חמצן: האחד - ¹⁶O, הוא הנפוץ ביותר ונמצא ב- 99.76% בטבע.
השניים האחרים: ¹⁷O (רק 0.0374%) ו- ¹⁸ O הוא גם נדיר ( 0.2039%) משמשים במקרים למעקב אחר תגובות כימיות ותגובות ביולגיות.

דוגמאות לתרכובות החמצן:

החומר המוכר לנו ביותר, אשר תופס שני שליש מנפח גופנו וכשבע עשיריות מכסים את העולם, החומר שבלעדיו לא ייתכנו חיים, אינו אלא תרכובת של 2 אטומי מימן ואטום חמצן.

פחמן דו חמצני ( CO₂) - הגז פח דו-חמצני הינו גז בלתי דליק, חסר צבע וריח, אשר נפלט מגופנו בתהליך הנשימה, ובעזרתו מבצעים הצמחים את תהליך ההטמעה ( פוטוסינתזה).

במעבדה הוא מופק ע"י תגובת חומצה מהולה על פחמה של מתכת. בתעשייה הוא מתקבל כתוצר לוואי. בין שימושיו: צינון - בשל כושרו המצנן בהיותו קרח יבש ( המצב המוצק של פחמן דו חמצני), כיבוי אש ( ע"י מטפים שבהם הוא נמצא) והפיכת משקה למשקה תוסס.

פחמן חד חמצני (CO) - זהו גז מסוכן, גם בגלל היותו רעיל וגם בגלל היותו דליק אך חסר צבע, כך שלא ניתן לדעת שהוא "בסביבה". מתקבל ע"י בעירת פחמן בתלי מושלמת. רעילותו נובעת מיכלותו ליצור תצמיד ( מלשון הצמדות) עם ההמוגלובין .

צורן דו חמצני (SiO₂) - מוצק לבן וקשה, וחומר בלתי מסיס. שכיח מאד בטבע או כחול או כגביש (קוורץ) או כסילקטים. במצב מותך חומר זה הוא חומר זגוגי המשמש במכשור מעבדתי ובייצור זכוכית.

החמצן משמש אותנו בתחומים רבים:

בתעשיית הפלדה: אחד מהשימושים הבולטים בחמצן הוא בתעשיית הפלדה, שם החמצן נצרך לצריפת הברזל בכורי ההיתוך; כמויות גדולות נוספות של חמצן נצרכות גם בשלבים האחרונים שבהם מנקים את הפלדה. שימוש המפורסם ביותר הוא של חמצן וגז הנקרא אצטילן. כאשר האצטילן בוער עם חמצן נוצרת להבה שחומה מגיע עד ל- 4000 מעלות צלזיוס! ניתן לחתוך פלדה ע"י להבה זו. להבה נוספת, להבת חמצן מימן ( שחומה מגיע "רק" ל- 2400 מעלות צלזיוס), משמשת בחיתוך פלדה מתחת לפני המים, כמו בשעת סילוקם של שברי ספינות טרופות.

החייאה: אצל מטפסי הרים, אסטרונאוטים, בציוד הצלה במטוסים, בכולם משתמשים בחמצן למטרות החייאה. אולם לא ניתן להשתמש בחמצן טהור, מאחר והוא פוגע בראות, לכן משתמשים בתערובת של גזים שאחוז החמצן בהם גבוה.

בתהליכי חימצון: תהליך חימצון הוא תהליך שבו יסוד מתרכב עם חמצן. דוגמא בולטת היא תהליך היווצרותם של המים, שבהם מימן בוער ומתחמצן, והופך למימן חמצני, כלומר למים.

במנוע המכונית, למשל, תערובת של בנזין ואוויר בוערות במהירות גדולה, ומתקבלים פחמן דו-חמצני, מים וחום בכמויות גדולות שחלקו הופך לתנועה. החום המשתחרר בהתליך זה הוא אחד ממקורות הכוח החשובים ביותר.

בתהליכי חיזור: תהליך חיזור הוא תהליך הפוך לתהליך חימצון, כלומר בתהליך זה מוציאים חמצן מחומר מסוים. דוגמאות חשובות לתהליך זה הן התהלכים שבהם מפיקים מתכות מתוך העפרות שלהן. ע"י קליית העפרה מורחק החמצן. כך מופקים ברזל, בדיל, ניקל ואבץ.

בתהליכי בעירה: החמצן הכרחי לכל תהליכי הבעירה או השריפה. נר בוער אשר בא במגע עם חמצן יתלקח בשלהבת בהירה. אחת הדוגמאות המוכרות לנחיצותו של החמצן בתהליך בעירה היא כיסוי נר בוער בכוס, וכך לאחר זמן מה הנר נכבה. מדוע זה קורה? כאשר כיסינו את הנר בכוס עדיין היה מספיק חמצן לנר. אולם עם הזמן כמות החמצן הלכה והדלדלה עד שנגמרה. מאחר והחמצן נגמר הנר לא יכול היה להמשיך לבעור, ולכן נכבה.

כאשר אדם שואף אל קרבו אוויר, נקלט החמצן בריאות, נקשר אל ההמוגלובין שבתוך תאי הדם האדומים. החמצן נישא לכל תאי הגוף, ובהם הוא מתחבר עם חומרי המזון, בתהליכים כימיים המשחררים אנרגיה הדרושה לגוף לצורך פעילותו. ההמוגלובין אחראי לקשירת החמצן. בתוך החלבון ישנו חלק שאחראי לקשירת החמצן. מאחר והחמצן נישא ע"י תאי הדם האדומים ההמוגלובין נמצא בתאי הדם האדומים. החלק שאחראי לקשירת החמצן מכיל ברזל, הקושר את החמצן.

מדוע יש צורך בכלל בהמוגלובין?. כידוע, חמצן אינו מסיס ולכן לא ניתן להובילו בדם. לכן יש את ההמוגלובין. ההמוגלובין מקיף את החלק שאחראי לקשירת החמצן. במרכזו של החלק יש יון ברזל המוקף סביבו באתר פעיל היוצר חלל ריק. האתר הפעיל מונע הצטרפות של מולקולה נוספת של ברזל וחמצן לזו שכבר נוצרה, דבר שעלול לגרום לתגובת חמצון. החמצן היה הולך במקרה זה לאיבוד.

ישנה מחלה הנקראת אנמיה חרמשית. אנמיה חרמשית נוצרת מהחלפה של חומצה אמינית בחלבון. דבר זה גורם לשינוי במבנה החלבון כך שתא הדם האדום המכיל את החלבון מקבל צורת חרמש. דבר זה גורם לכדורית האדומה לבעיה חמורה. בגלל שהתא מתוח מאד הוא שביר מאד. כמו כן, תאים אלה ייתקעו בכלי הדם הקטנים, בגלל המבנה המאורך שלהם. אדם אשר אין לו גן שייצר חלבונים תקינים ימות עוד בגיל צעיר. חלקי גופו לא יקבלו את המרכיב החיוני לתפקודם - החמצן.

כידוע לכולנו, תהליך הפוטוסינתיזה הוא תהליך המתרחש בצמחים ירוקים, ובו הצמחים משחררים חמצן, דבר שתורם לחידוש כמות החמצן שבאוויר. בסדר, זה דבר שכולם יודעים, אולם מה שהרבה אנשים חושבים בטעות זה שהצמחים, בניגוד אלינו, "נושמים" פחמן דו חמצני ומשחררים חמצן. זו טעות! הצמחים גם נושמים, וגם מקיימים את תהליך הפוטוסינתזה. למעשה, כמעט אף ייצור, מכל היצורים החיים על כדור-הארץ לא יכול להתקיים ללא חמצן!

בראשית התהליך הצמחים קולטים חמצן מהאוויר וגם פחמן דו חמצני, שמתרכב עם המים, וכך בסוף תהליך מתקבלים סוכר המשמש את הצמח, וחמצן הנפלט לאוויר - החיוני לבני האדם ובעלי החיים. התהליך עצמו מתרחש בעלים הירוקים של הצמח המכילים כלורופיל, שקיומו תלוי בנוכחות האור. מאחר ותהליך הפוטוסינתיזה הוא תהליך חיזור, ובתהליך חיזור " לוקחים" אנרגיה ( בניגוד לתהליך חימצון שבו משתחררת אנרגיה), יש צורך במקור אנרגיה. מקור אנרגיה זה הוא אור השמש. הצמח קולט באמצעות הכלורופיל את אור השמש,וכך נוצרת האנרגיה הדרושה לתהליך החיזור של המים והפחמן הגו חמצני, המתואר בתרשים הבא:

תהליך זה הוא אחד מהתהליכים החשובים ביותר המתרחשים שבעולמנו, שכן ללא חידוש מלאי החמצן לא ייתכנו חיים.

המלה אוזון היא מהפועל היווני להסריח, ע"ש ריחו החריף של האוזון.
האוזון הוא צורה מיוחדת של חמצן. שלא כמו מולקולת חמצן רגילה, שבה יש שני אטומי חמצן, במולקולת האוזון יש 3 אטומי חמצן. צבעו של האוזון הוא כחול. יצירת האוזון נעשית ע"י העברת ניצוצות חשמליים דרך האוויר, וזו הסיבה שמרגישים בריחו החריף לאחר שברק מבזיק. אוזון נוצר גם ע"י פעילותן של קרניים אולטרה סגוליות באוויר, וזו ההסיבה לריח המתלווה למנורות מסוג זה. האוזון מתפרק בקלות והופך למולקולת חמצן דו אטומית.
האוזון משמש לטיהור המים מפני שהוא קוטל חיידקים מזיקים מבלי לפגוע בטעם המים.
האוזון הוא גם מחמצן בעל עוצמה אדירה, וכשהוא במצב טהור הוא מתקיף חומרים מסוימים כמו גומי או שעם.
האוזון נמצא בשבכות העליונות של האטמוספירה והוא המגן עלינו מפני קרינת השמש.

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
יסודות (כימיה); יסודות; כימיה; יסוד; יסוד כימי; גזים; חמצן; o;

# data[].attributes.attachment_link.description
החמצן הינו יסוד גזי דו- אטומי חסר צבע וריח, שסימנו O. החמצן הוא היסוד הנפוץ ביותר בקרום כדה"א ומהווה כ- 20% מהאטמוספירה. החמצן מגיב עם רוב היסודות ואף עם גזים אצילים דוגמת קסנון. החמצן הוא הבסיס לחיים על כדה"א, ובלעדיו לא ייתכנו חיים. הכומר ג'וזף פריסטלי הוא שפרסם את קיומו של החמצן.

# data[].attributes.headline
תכונות היסוד

# data[].attributes.subject
תכונות היסוד

# data[].attributes.body
החמצן הוא יסוד אל מתכתי שמופיע בצורה הטבעית שלו כ-O 2   והוא
גז בטמפרטורת החדר. החמצן חסר טעם, צבע או ריח בטמפרטורת
החדר. חמצן לא מוליך חשמל, החמצן מוליך חום ברמה נמוכה אבל
הוא נחשב מבודד חום. החמצן הוא יסוד פעיל מאוד מבחינה כימית,
ומגיב כמעט עם כל היסודות בטבלה המחזורית, אם כי בדרך כלל
נדרש חימום כדי שהתגובה תתחולל. בטבע הוא משתחרר בעיקר
כתוצאה מפירוק מים בתהליך הפוטוסינתזה .
https://davidson.weizmann.ac.il/online/sciencepanorama/%D7%90%D7%95%D7%95%D7%99%D7%A8-%D7%9C%D7%A0%D7%A9%D7%99%D7%9E%D7%94-%D7%9E%D7%94%D7%99%D7%9B%D7%9F-%D7%9E%D7%92%D7%99%D7%A2-%D7%94%D7%97%D7%9E%D7%A6
https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9E%D7%A6%D7%9F

# data[].attributes.body
מקור השם בא מההשערה המוקדמת כי החמצן הוא מרכיב הכרחי
בחומצות .
מי שגילה את החמצן הוא כימאי ופילוסוף פולני בשם מיכאל סנדיבוג

שחי במאה ה-16. מיכאל גילה את החמצן באמצעות חימום של אשלגן
חנקתי. הוא קרא לגז שהשתחרר;מזון החיים
ב 1773 הופק שוב החמצן באופן דומה הכימאי השוודי וילהלם
שלה. אך ספרי ההיסטוריה מעניקים את הזכות על גילוי החמצן
לאנגלי פריסטלי שייצר את החמצן באמצעות חימום תחמוצת כספית.
לבואזיה היה הראשון שזיהה את החמצן כיסוד וזאת באמצעות ניסויים
שהראו שהחמצן הוא המרכיב באויר שמתרכב עם גופרית לקבלת
חומצה גפרתית ועם זרחן לקבלת חוומצה זרחתית.
https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9E%D7%A6%D7%9F

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
חמצן ( Oxygen) הוא יסוד כימי ש סמלו הכימי O ו מספרו האטומי הוא 8. מקור השם בא מההשערה המוקדמת כי החמצן הוא מרכיב הכרחי ב חומצות. ל איזוטופ השכיח ביותר שלו, , יש 8 נייטרונים וצורתו השכיחה ב טבע היא מולקולת "חמצן" O ₂ ו אוזון O ₃. המקור העיקרי לחמצן בכדור הארץ הוא תהליך ה פוטוסינתזה כחלק מ מחזור החמצן. החמצן משתחרר לאוויר ונספג במים ובאדמה אך חלקו נשאר ב אטמוספירה, ונצרך על ידי יצורים נושמים או תהליכים כימיים כמו חמצון-חיזור.

טמפרטורת ההתכה של חמצן היא 218.79- מעלות צלזיוס וטמפרטורת הרתיחה שלו היא 182.96- מעלות צלזיוס. מסתו האטומית 15.9994 וסידור ה אלקטרונים שלו הוא 2,6. ה ערכיות של החמצן היא 2-.

החמצן הוא יסוד אל-מתכתי המופיע בצורתו הטבעית כ מולקולת O ₂, והוא גז ב טמפרטורת החדר. שני אטומי החמצן שבמולקולה קשורים ביניהם ב קשר קוולנטי כפול (O=O). ה אלוטרופ אוזון (O ₃) הוא גז רעיל, והאלוטרופ O ₄ הוא בעל צבע אדום כשהוא מוצק. מתקבל בהפעלת לחץ של 20 ג'יגה- פסקל על O ₂. צורה זו של חמצן היא חומר מחמצן חזק יותר מאוזון או מחמצן אטמוספירי.

החמצן חסר טעם, צבע או ריח בטמפרטורת החדר.

חמצן הוא היסוד ה אלקטרושלילי ביותר אחרי פלואור, ולכן הוא משמש לעיתים קרובות כ חומר מחמצן. חמצן נוזלי משמש כחומר מחמצן ב טילים.

החמצן משמש גם לתהליכים תעשייתיים שונים, בהם הוא משמש כ דלק, כגון ריתוך, ייצור פלדה והפקת מתנול.

החמצן הופק על ידי מיכאל סנדיבוג (Michał Sędziwój, Michael Sendivogius), כימאי ו פילוסוף פולני, בשלהי המאה ה-16 באמצעות חימום של אשלגן חנקתי. סנדיבוג קרא לגז שהשתחרר "מזון החיים".

מאוחר יותר הופק שוב החמצן באופן דומה על ידי הכימאי ה שוודי קרל וילהלם שלה בשנת 1773. במקביל, ייצר האנגלי ג'וזף פריסטלי באופן עצמאי את החמצן ב- 1 באוגוסט 1774 באמצעות חימום תחמוצת כספית. פריסטלי פרסם את ממצאיו ב- 1775 ושלה ב- 1777. לרוב, ספרי ההיסטוריה מעניקים את הזכות על גילוי החמצן לפריסטלי, כי פרסם את ממצאיו לפני שלה. גם שלה וגם פריסטלי לא זיהו את החמצן כיסוד כימי, כיוון שהחזיקו בתורת הפלוגיסטון ופירשו את ממצאיהם באמצעותה. פריסטלי פיתח שיטה לבדיקת "הטוהר היחסי" כלומר של כמות ה פלוגיסטון של אוויר באמצעות תגובה עם הגז NO ומדידת נפח ה NO2 הנפלט. ב-1775 גילה פריסטלי כי ה"אוויר" הנפלט מחימום תחמוצת הכספית, מגיב עם יותר NO מאשר אוויר רגיל וקרא לו "אוויר נטול פלוגיסטון". מאוחר יותר גילה פריסטלי כי צמחים פולטים את אותו "אוויר נטול פלוגיסטון".

אנטואן לבואזיה ערך ניסויים רבים בחמצן והראה כי זהו המרכיב באוויר המתרכב עם גפרית לקבלת חומצה גופרתית ועם זרחן בתגובה הנתנת חומצה זרחתית. לבואזיה היה הראשון לזהות את החמצן כיסוד. זיהוי זה והבנת תפקיד החמצן בבעירה, הביאה לסופה את תורת הפלוגיסטון ששלטה בכימיה של המאה ה-18. לבואזיה קרא תחילה ליסוד בשם "אוויר אוויר טוב לנשימה" ובשנת 1779 הציע לקרוא לו Principe oxygine כלומר "היסוד יוצר החומצות".

עד סוף המאה ה-19 הבינו מדענים שניתן להנזיל אוויר ולבודד את מרכיביו על ידי דחיסה וקירור שלו. בעזרת שיטת ה מפל אידה הכימאי והפיזיקאי השווייצרי ראול פייר פיקטה גופרית דו-חמצנית נוזלית על מנת להנזיל פחמן דו-חמצני, שבתורו התאדה כדי לקרר מספיק גז חמצן כדי להנזיל אותו. הוא שלח מברק ב-22 בדצמבר 1877 ל אקדמיה הצרפתית למדעים ב פריז והכריז על גילוי חמצן נוזלי . יומיים בלבד לאחר מכן, הכריז הפיזיקאי הצרפתי לואי פול קייטה על שיטה משלו להנזלת חמצן מולקולרי. רק כמה טיפות מהנוזל הופקו בכל מקרה ולא ניתן היה לבצע אנליזה משמעותית. חמצן הונזל במצב יציב לראשונה ב-29 במרץ 1883, על ידי מדענים פולנים מ האוניברסיטה היגלונית, זיגמונט ורובלבסקי ו קרול אולשבסקי .

המילה חמצן חודשה על ידי יחיאל מיכל פינס מהשורש ח.מ.צ לפי המילה הלועזית oxygen שמקורה במונח שטבע לבואזיה principe oxigine: "יסוד יוצר־חומצות" (ביוונית ὀξύς (אוקסיס) - חומצה); אליעזר בן-יהודה הציע את המילה "אבחמץ" שלא נקלטה בשפה.

לקראת סוף חייו של כוכב ענק, נוצרים האיזוטופים ¹⁶O (בקליפת ה-O), ¹⁷O (בקליפת ה-H) ו-¹⁸O (בקליפת ה-He).

לחמצן 3 איזוטופים יציבים טבעיים ( , ו- ), ובנוסף התגלו עוד 14 רדיו-איזוטופים מ- ועד , אשר לכולם זמן מחצית החיים קצר. הוא הרדיו-איזוטופ של חמצן בעל זמן מחצית החיים הכי גדול - 122.24 שניות.

סמל

(p)‏Z

(n)‏N

מסה איזוטופית (u)

זמן מחצית חיים

דרכי התפרקות

תוצר דעיכה

ספין גרעיני

שכיחות האיזוטופ
(כשבר מולרי מהיסוד)

טווח השינוי הטבעי
(כשבר מולרי מהיסוד)

התרגשות אנרגטית

¹² O

‏8

4

12.034405(20)

[MeV‏ (25)0.40] E-24 s‏(30)580

2p (60%)

0+

p (40%)

¹³ O

5

13.024812(10)

ms‏ (5)8.58

β⁺ (89.1%)

(3/2-)

β⁺, p (10.9%)

¹⁶O

8

15.99491461956(16)

יציב

0+

0.99757(16)

0.99738-0.99776

¹⁷ O

9

16.99913170(12)

יציב

5/2+

0.00038(1)

0.00037-0.00040

¹⁸O

10

17.9991610(7)

יציב

0+

0.00205(14)

0.00188-0.00222

²² O

14

22.00997(6)

s‏ (15)2.25

β⁻ (>78%)

0+

β⁺, n (<22%)

²³ O

15

23.01569(13)

ms‏ (37)82

β⁺, n (93%)

1/2+#

β⁻ (7%)

²⁴ O

16

24.02047(25)

ms‏ (5)65

β⁺, n (58%)

0+

β⁻ (42%)

²⁵ O

17

25.02946(28)#

ns‏ 50>

n

(3/2+)#

²⁶ O

18

26.03834(28)#

ns‏ 40>

2n

0+

²⁷ O

19

27.04826(54)#

ns‏ 260>

3/2+#

²⁸ O

20

28.05781(64)#

ns‏ 100>

0+

מחזור החמצן בכדור הארץ

חמצן הוא אחד היסודות הנפוצים בטבע ומהווה 21% מהאוויר על פני כדור-הארץ. לחמצן חשיבות מכרעת לקיום החיים בכדור-הארץ, מסיבות רבות שחלקן:

ב אגמים, ב נחלים ובימים, החמצן נפוץ הרבה פחות בשל מסיסותו הנמוכה במים. כ-6 מ"ל של חמצן נמסים בכל ליטר מים, כלומר ריכוז החמצן במים קטן פי 30 מריכוזו באוויר. החמצן מגיע למים מהאוויר על ידי המסה, וכן כתוצר ה פוטוסינתזה המתרחשת ב אצות ובצמחים הגדלים במים.

תהליך ההתרכבות של חומר אורגני עם חמצן נקרא בעירה, וכתוצר שלו משתחרר פחמן דו-חמצני (ובבעירה בתנאים של מחסור בחמצן נוצר פחמן חד-חמצני). תהליך זה מאפשר המרת מזון לאנרגיה בתהליך הנקרא נשימה אווירנית (בניגוד לנשימה אל-אווירנית). ביצורים מורכבים המכילים מחזור דם, ישנם תאים מיוחדים שתפקידם לסייע בהעברת החמצן לכל חלקי הגוף, ונקראים תאי דם אדומים.

יחד עם נחיצותו של החמצן לחיים המוכרים לנו, מולקולת החמצן (O ₂), שהיא דו-רדיקל, מהווה רעלן לתאים. בכל תא אווירני קיימים מנגנונים מיוחדים שנועדו להגן על התא מפני הנזק. כיום משערים חוקרים כי הגורם העיקרי להזדקנות הוא הרס הדרגתי של החומר הגנטי בתא על ידי רדיקלים כמו חמצן (וראו נוגדי חמצון). למרות הנזק הרב ש צורוני חמצן ריאקטיבים עלולים לגרום, יש לרדיקלים אלו תפקיד בתאי הגוף, כגון, מנגנון פירוק חיידקים בתאים לימפוציטים או על ידי תאי הזרע במהלך ה הפריה.

תחמוצת היא תוצר תהליך התרכבות של חמצן עם חומר (לדוגמה: פחמן דו-חמצני, תחמוצת החנקן, תחמוצת הסידן וכדומה). תהליך זה ב ברזל נקרא קורוזיה (שיתוך), ונחשב לתהליך הפוגע בחוזקן של מתכות מעובדות.

מולקולות חמצן

למולקולות חמצן מבנה דו-אטומי, סדר הקשר 2 (קשר כפול).

הקשרים בין אטומי החמצן

לכל אחד מאטומי החמצן ארבעה אלקטרונים ברמה 2P.

נוצר קשר סיגמה המאכלס 2 אלקטרונים.

2 קשרי פאי קושרים מאכלסים 4 אלקטרונים.

שני אלקטרונים מאכלסים 2 קשרי פאי אנטי קושרים כשהספינים שלהם מקבילים. אכלוס זה של אורביטלי פאי אנטי-קושרים גורם לכך שסדר הקשר נמוך בחמצן מאשר בחנקן.

בשל הימצאות שני אלקטרונים שאינם מזווגים ובספינים מקבילים בחמצן האטמוספירי פרה-מגנטי במצב היסוד (טריפלט מגנטי), נמשך חמצן נוזלי למגנט.

מצבים מעוררים של מולקולת החמצן

מולקולת חמצן עשויה להימצא במצב מעורר בו הספינים של האלקטרונים האנטי-קושרים הפוכים, כלומר במצב של סינגלט מגנטי שבו המולקולה דיא-מגנטית. ייתכנו שני מצבים כאלו: כאשר 2 האלקטרונים מאכלסים אותו אורביטל אנטי קושר (המעבר למצב מעורר זה על ידי בליעה ב-1268nm) או (מצב גבוה יותר באנרגיה) כששני האלקטרונים בשני אורביטלים אנטי-קושרים מסתדרים בספינים הפוכים (המעבר למצב מעורר זה על ידי בליעה ב-762nm).

ערך מורחב - הרעלת חמצן

חשיפה לריכוזי חמצן הגבוהים מריכוזו ב אוויר מסוכנת ויכולה לגרום לעיוורון, למשל ב פגים המקבלים אותו בריכוז גבוה מדי ב אינקובטור.

על אף שהחמצן עצמו אינו בוער, הוא מסייע ומאיץ בעירה קיימת, ותכונות אלו מחייבות נקיטת אמצעי בטיחות בשימוש בחמצן.

נגזרות מסוימות של חמצן, כמו אוזון (O ₃), מי חמצן (H ₂O ₂), על-תחמוצות שונות ועוד, מהוות חומרים מסוכנים.

נגזרות חמצן נוטות ליצור בגופנו רדיקלים חופשיים, בעיקר בתהליכים מטבוליים. רדיקלים חופשיים יכולים לגרום לנזק ל תאי הגוף ול- DNA, ובכך הם עלולים לגרום להאצת תהליך ההזדקנות, ואף ל סרטן.

1. ^ מסע בין חומרים, עמוד 19

2. הנרי מ. לסטר, תרגום: יצחק קלוגאי, תגליות מעבדתיות במאה הי"ח: הכימיה של הגזים, ^ הרקע ההיסטורי של הכימיה, הוצאת יחדיו, 1966

3. ^ Papanelopoulou, Faidra (2013). "Louis Paul Cailletet: The liquefaction of oxygen and the emergence of low-temperature research". Notes and Records of the Royal Society of London. 67 (4): 355-73. doi:10.1098/rsnr.2013.0047. PMC 3826198.

4. ^ אילון גלעד, גלגולה של מילה - חמצן, באתר הארץ, 29 במאי 2013

5. ^ עירור של מולקולת חמצן

# data[].attributes.attachment_link.title
חמצן - ויקיפדיה

# data[].attributes.attachment_link.description
חמצן ( Oxygen) הוא יסוד כימי ש סמלו הכימי O ו מספרו האטומי הוא 8. מקור השם בא מההשערה המוקדמת כי החמצן הוא מרכיב הכרחי ב חומצות. ל איזוטופ השכיח ביותר שלו, , יש 8 נייטרונים וצורתו השכיחה ב טבע היא מולקולת "חמצן" O 2 ו אוזון O 3.

# data[].attributes.headline
אירוע הערכה - מדעים

# data[].attributes.subject
אירוע הערכה - מדעים

# data[].attributes.body
שם היסוד : חמצן
סימול כימי : O
מיקום בטבלה המחזורית : בצד ימין למעלה
מספר אטומי : 16
מספר מסה : 8
מספר פרוטונים : 16
מספר ניוטרונים : 8
מספר אלקטרונים : 16
https://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%9E%D7%A6%D7%9F

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
חמצן ( Oxygen) הוא יסוד כימי ש סמלו הכימי O ו מספרו האטומי הוא 8. מקור השם בא מההשערה המוקדמת כי החמצן הוא מרכיב הכרחי ב חומצות. ל איזוטופ השכיח ביותר שלו, , יש 8 נייטרונים וצורתו השכיחה ב טבע היא מולקולת "חמצן" O ₂ ו אוזון O ₃. המקור העיקרי לחמצן בכדור הארץ הוא תהליך ה פוטוסינתזה כחלק מ מחזור החמצן. החמצן משתחרר לאוויר ונספג במים ובאדמה אך חלקו נשאר ב אטמוספירה, ונצרך על ידי יצורים נושמים או תהליכים כימיים כמו חמצון-חיזור.

טמפרטורת ההתכה של חמצן היא 218.79- מעלות צלזיוס וטמפרטורת הרתיחה שלו היא 182.96- מעלות צלזיוס. מסתו האטומית 15.9994 וסידור ה אלקטרונים שלו הוא 2,6. ה ערכיות של החמצן היא 2-.

החמצן הוא יסוד אל-מתכתי המופיע בצורתו הטבעית כ מולקולת O ₂, והוא גז ב טמפרטורת החדר. שני אטומי החמצן שבמולקולה קשורים ביניהם ב קשר קוולנטי כפול (O=O). ה אלוטרופ אוזון (O ₃) הוא גז רעיל, והאלוטרופ O ₄ הוא בעל צבע אדום כשהוא מוצק. מתקבל בהפעלת לחץ של 20 ג'יגה- פסקל על O ₂. צורה זו של חמצן היא חומר מחמצן חזק יותר מאוזון או מחמצן אטמוספירי.

החמצן חסר טעם, צבע או ריח בטמפרטורת החדר.

חמצן הוא היסוד ה אלקטרושלילי ביותר אחרי פלואור, ולכן הוא משמש לעיתים קרובות כ חומר מחמצן. חמצן נוזלי משמש כחומר מחמצן ב טילים.

החמצן משמש גם לתהליכים תעשייתיים שונים, בהם הוא משמש כ דלק, כגון ריתוך, ייצור פלדה והפקת מתנול.

החמצן הופק על ידי מיכאל סנדיבוג (Michał Sędziwój, Michael Sendivogius), כימאי ו פילוסוף פולני, בשלהי המאה ה-16 באמצעות חימום של אשלגן חנקתי. סנדיבוג קרא לגז שהשתחרר "מזון החיים".

מאוחר יותר הופק שוב החמצן באופן דומה על ידי הכימאי ה שוודי קרל וילהלם שלה בשנת 1773. במקביל, ייצר האנגלי ג'וזף פריסטלי באופן עצמאי את החמצן ב- 1 באוגוסט 1774 באמצעות חימום תחמוצת כספית. פריסטלי פרסם את ממצאיו ב- 1775 ושלה ב- 1777. לרוב, ספרי ההיסטוריה מעניקים את הזכות על גילוי החמצן לפריסטלי, כי פרסם את ממצאיו לפני שלה. גם שלה וגם פריסטלי לא זיהו את החמצן כיסוד כימי, כיוון שהחזיקו בתורת הפלוגיסטון ופירשו את ממצאיהם באמצעותה. פריסטלי פיתח שיטה לבדיקת "הטוהר היחסי" כלומר של כמות ה פלוגיסטון של אוויר באמצעות תגובה עם הגז NO ומדידת נפח ה NO2 הנפלט. ב-1775 גילה פריסטלי כי ה"אוויר" הנפלט מחימום תחמוצת הכספית, מגיב עם יותר NO מאשר אוויר רגיל וקרא לו "אוויר נטול פלוגיסטון". מאוחר יותר גילה פריסטלי כי צמחים פולטים את אותו "אוויר נטול פלוגיסטון".

אנטואן לבואזיה ערך ניסויים רבים בחמצן והראה כי זהו המרכיב באוויר המתרכב עם גפרית לקבלת חומצה גופרתית ועם זרחן בתגובה הנתנת חומצה זרחתית. לבואזיה היה הראשון לזהות את החמצן כיסוד. זיהוי זה והבנת תפקיד החמצן בבעירה, הביאה לסופה את תורת הפלוגיסטון ששלטה בכימיה של המאה ה-18. לבואזיה קרא תחילה ליסוד בשם "אוויר אוויר טוב לנשימה" ובשנת 1779 הציע לקרוא לו Principe oxygine כלומר "היסוד יוצר החומצות".

עד סוף המאה ה-19 הבינו מדענים שניתן להנזיל אוויר ולבודד את מרכיביו על ידי דחיסה וקירור שלו. בעזרת שיטת ה מפל אידה הכימאי והפיזיקאי השווייצרי ראול פייר פיקטה גופרית דו-חמצנית נוזלית על מנת להנזיל פחמן דו-חמצני, שבתורו התאדה כדי לקרר מספיק גז חמצן כדי להנזיל אותו. הוא שלח מברק ב-22 בדצמבר 1877 ל אקדמיה הצרפתית למדעים ב פריז והכריז על גילוי חמצן נוזלי . יומיים בלבד לאחר מכן, הכריז הפיזיקאי הצרפתי לואי פול קייטה על שיטה משלו להנזלת חמצן מולקולרי. רק כמה טיפות מהנוזל הופקו בכל מקרה ולא ניתן היה לבצע אנליזה משמעותית. חמצן הונזל במצב יציב לראשונה ב-29 במרץ 1883, על ידי מדענים פולנים מ האוניברסיטה היגלונית, זיגמונט ורובלבסקי ו קרול אולשבסקי .

המילה חמצן חודשה על ידי יחיאל מיכל פינס מהשורש ח.מ.צ לפי המילה הלועזית oxygen שמקורה במונח שטבע לבואזיה principe oxigine: "יסוד יוצר־חומצות" (ביוונית ὀξύς (אוקסיס) - חומצה); אליעזר בן-יהודה הציע את המילה "אבחמץ" שלא נקלטה בשפה.

לקראת סוף חייו של כוכב ענק, נוצרים האיזוטופים ¹⁶O (בקליפת ה-O), ¹⁷O (בקליפת ה-H) ו-¹⁸O (בקליפת ה-He).

לחמצן 3 איזוטופים יציבים טבעיים ( , ו- ), ובנוסף התגלו עוד 14 רדיו-איזוטופים מ- ועד , אשר לכולם זמן מחצית החיים קצר. הוא הרדיו-איזוטופ של חמצן בעל זמן מחצית החיים הכי גדול - 122.24 שניות.

סמל

(p)‏Z

(n)‏N

מסה איזוטופית (u)

זמן מחצית חיים

דרכי התפרקות

תוצר דעיכה

ספין גרעיני

שכיחות האיזוטופ
(כשבר מולרי מהיסוד)

טווח השינוי הטבעי
(כשבר מולרי מהיסוד)

התרגשות אנרגטית

¹² O

‏8

4

12.034405(20)

[MeV‏ (25)0.40] E-24 s‏(30)580

2p (60%)

0+

p (40%)

¹³ O

5

13.024812(10)

ms‏ (5)8.58

β⁺ (89.1%)

(3/2-)

β⁺, p (10.9%)

¹⁶O

8

15.99491461956(16)

יציב

0+

0.99757(16)

0.99738-0.99776

¹⁷ O

9

16.99913170(12)

יציב

5/2+

0.00038(1)

0.00037-0.00040

¹⁸O

10

17.9991610(7)

יציב

0+

0.00205(14)

0.00188-0.00222

²² O

14

22.00997(6)

s‏ (15)2.25

β⁻ (>78%)

0+

β⁺, n (<22%)

²³ O

15

23.01569(13)

ms‏ (37)82

β⁺, n (93%)

1/2+#

β⁻ (7%)

²⁴ O

16

24.02047(25)

ms‏ (5)65

β⁺, n (58%)

0+

β⁻ (42%)

²⁵ O

17

25.02946(28)#

ns‏ 50>

n

(3/2+)#

²⁶ O

18

26.03834(28)#

ns‏ 40>

2n

0+

²⁷ O

19

27.04826(54)#

ns‏ 260>

3/2+#

²⁸ O

20

28.05781(64)#

ns‏ 100>

0+

מחזור החמצן בכדור הארץ

חמצן הוא אחד היסודות הנפוצים בטבע ומהווה 21% מהאוויר על פני כדור-הארץ. לחמצן חשיבות מכרעת לקיום החיים בכדור-הארץ, מסיבות רבות שחלקן:

ב אגמים, ב נחלים ובימים, החמצן נפוץ הרבה פחות בשל מסיסותו הנמוכה במים. כ-6 מ"ל של חמצן נמסים בכל ליטר מים, כלומר ריכוז החמצן במים קטן פי 30 מריכוזו באוויר. החמצן מגיע למים מהאוויר על ידי המסה, וכן כתוצר ה פוטוסינתזה המתרחשת ב אצות ובצמחים הגדלים במים.

תהליך ההתרכבות של חומר אורגני עם חמצן נקרא בעירה, וכתוצר שלו משתחרר פחמן דו-חמצני (ובבעירה בתנאים של מחסור בחמצן נוצר פחמן חד-חמצני). תהליך זה מאפשר המרת מזון לאנרגיה בתהליך הנקרא נשימה אווירנית (בניגוד לנשימה אל-אווירנית). ביצורים מורכבים המכילים מחזור דם, ישנם תאים מיוחדים שתפקידם לסייע בהעברת החמצן לכל חלקי הגוף, ונקראים תאי דם אדומים.

יחד עם נחיצותו של החמצן לחיים המוכרים לנו, מולקולת החמצן (O ₂), שהיא דו-רדיקל, מהווה רעלן לתאים. בכל תא אווירני קיימים מנגנונים מיוחדים שנועדו להגן על התא מפני הנזק. כיום משערים חוקרים כי הגורם העיקרי להזדקנות הוא הרס הדרגתי של החומר הגנטי בתא על ידי רדיקלים כמו חמצן (וראו נוגדי חמצון). למרות הנזק הרב ש צורוני חמצן ריאקטיבים עלולים לגרום, יש לרדיקלים אלו תפקיד בתאי הגוף, כגון, מנגנון פירוק חיידקים בתאים לימפוציטים או על ידי תאי הזרע במהלך ה הפריה.

תחמוצת היא תוצר תהליך התרכבות של חמצן עם חומר (לדוגמה: פחמן דו-חמצני, תחמוצת החנקן, תחמוצת הסידן וכדומה). תהליך זה ב ברזל נקרא קורוזיה (שיתוך), ונחשב לתהליך הפוגע בחוזקן של מתכות מעובדות.

מולקולות חמצן

למולקולות חמצן מבנה דו-אטומי, סדר הקשר 2 (קשר כפול).

הקשרים בין אטומי החמצן

לכל אחד מאטומי החמצן ארבעה אלקטרונים ברמה 2P.

נוצר קשר סיגמה המאכלס 2 אלקטרונים.

2 קשרי פאי קושרים מאכלסים 4 אלקטרונים.

שני אלקטרונים מאכלסים 2 קשרי פאי אנטי קושרים כשהספינים שלהם מקבילים. אכלוס זה של אורביטלי פאי אנטי-קושרים גורם לכך שסדר הקשר נמוך בחמצן מאשר בחנקן.

בשל הימצאות שני אלקטרונים שאינם מזווגים ובספינים מקבילים בחמצן האטמוספירי פרה-מגנטי במצב היסוד (טריפלט מגנטי), נמשך חמצן נוזלי למגנט.

מצבים מעוררים של מולקולת החמצן

מולקולת חמצן עשויה להימצא במצב מעורר בו הספינים של האלקטרונים האנטי-קושרים הפוכים, כלומר במצב של סינגלט מגנטי שבו המולקולה דיא-מגנטית. ייתכנו שני מצבים כאלו: כאשר 2 האלקטרונים מאכלסים אותו אורביטל אנטי קושר (המעבר למצב מעורר זה על ידי בליעה ב-1268nm) או (מצב גבוה יותר באנרגיה) כששני האלקטרונים בשני אורביטלים אנטי-קושרים מסתדרים בספינים הפוכים (המעבר למצב מעורר זה על ידי בליעה ב-762nm).

ערך מורחב - הרעלת חמצן

חשיפה לריכוזי חמצן הגבוהים מריכוזו ב אוויר מסוכנת ויכולה לגרום לעיוורון, למשל ב פגים המקבלים אותו בריכוז גבוה מדי ב אינקובטור.

על אף שהחמצן עצמו אינו בוער, הוא מסייע ומאיץ בעירה קיימת, ותכונות אלו מחייבות נקיטת אמצעי בטיחות בשימוש בחמצן.

נגזרות מסוימות של חמצן, כמו אוזון (O ₃), מי חמצן (H ₂O ₂), על-תחמוצות שונות ועוד, מהוות חומרים מסוכנים.

נגזרות חמצן נוטות ליצור בגופנו רדיקלים חופשיים, בעיקר בתהליכים מטבוליים. רדיקלים חופשיים יכולים לגרום לנזק ל תאי הגוף ול- DNA, ובכך הם עלולים לגרום להאצת תהליך ההזדקנות, ואף ל סרטן.

1. ^ מסע בין חומרים, עמוד 19

2. הנרי מ. לסטר, תרגום: יצחק קלוגאי, תגליות מעבדתיות במאה הי"ח: הכימיה של הגזים, ^ הרקע ההיסטורי של הכימיה, הוצאת יחדיו, 1966

3. ^ Papanelopoulou, Faidra (2013). "Louis Paul Cailletet: The liquefaction of oxygen and the emergence of low-temperature research". Notes and Records of the Royal Society of London. 67 (4): 355-73. doi:10.1098/rsnr.2013.0047. PMC 3826198.

4. ^ אילון גלעד, גלגולה של מילה - חמצן, באתר הארץ, 29 במאי 2013

5. ^ עירור של מולקולת חמצן

# data[].attributes.attachment_link.title
חמצן - ויקיפדיה

# data[].attributes.attachment_link.description
חמצן ( Oxygen) הוא יסוד כימי ש סמלו הכימי O ו מספרו האטומי הוא 8. מקור השם בא מההשערה המוקדמת כי החמצן הוא מרכיב הכרחי ב חומצות. ל איזוטופ השכיח ביותר שלו, , יש 8 נייטרונים וצורתו השכיחה ב טבע היא מולקולת "חמצן" O 2 ו אוזון O 3.