OKSİJENSanayide Oksijen

OKSİJEN, renksiz ve kokusuz bir gazdır. Havanın beşte birini oluşturan oksijen doğa­da en yaygın bulunan elementtir. Kimyasal simgesi O, atom numarası 8 ve atom ağırlığı 15,9994'tür. Oksijenin kalsiyum ve silisyum gibi maddelerle oluşturduğu bileşikler (karı­şımlar) yerkabuğunun neredeyse yarısını oluşturur. Solunum sırasında ciğerlere çekilen oksijeni, akyuvarlar kan dolaşımı yoluyla sürekli olarak hücrelere taşır; oksijenin buralarda besin maddeleriyle birleşmesi sonu­cunda, vücut için gerekli olan enerji ortaya çıkar.

Canlılar birkaç dakikadan çok oksijensiz yaşayamazlar. Çok yükseklere tırmanan dağ­cılar, bu kesimlerde havanın seyrelmesi ve doğal oksijenin azalması yüzünden, gerekti­ğinde kullanmak için katışıksız oksijen dolu tüpler taşırlar. Solunumlarını kolaylaştırmak için, hastalar bazen oksijen çadırına alınır; ama katışıksız oksijen bir süre tek başına solunursa zehirleyici etkide bulunur. Suda da oksijen vardır ve balıklar solungaçlarıyla al­dıkları, suda çözünmüş oksijenden yararlana­rak solurlar. Dalgıçlar sualtında çalışırken soluyacakları oksijeni tüp içinde taşırlar; çok yüksekte uçan uçaklarda ve uzay araçlarında da oksijen taşınması gerekir.

Yanma için oksijen gereklidir. Havada yanan bir madde oksijende daha da iyi yanar. Oksijen dolu bir cam kavanozda mum daha parlak bir alev verir; ucu korlaşmış bir odun parçası ise alevler saçarak yanar.

Oksijeni 1772'de İsveçli kimyacı Cari Wilhelm Scheele (1742-86), ondan bağımsız ola­rak da 1774'te İngiliz bilgin Joseph Priestley keşfetti; ama bu keşfi ilk açıklayan Priestley oldu. Fransız kimyacı Antoine Lavoisier karbon ve kükürt gibi maddeleri bu yeni gazda yaktı; sonuçta ortaya çıkan külü ve gazı suyla çalkaladığında asit oluştuğunu gördü. Bu nedenle de bu yeni ga­za 1777'de, "asit yapan" anlamına gelen Yu­nanca sözcüklerden türettiği oksijen adını verdi. Lavoisier bu adı verirken, oksijenin bü­tün asitlerde var olduğunu sanmaktaydı; bu­nun yanlış olduğu sonraları anlaşıldı. Yanma­nın aslında, yanan madde ile oksijenin kimya­sal olarak birleşmesi demek olduğunu ilk gös­teren de yine Lavoisier'di.

Oksijen hemen hemen bütün elementlerle birleşip oksit olarak bilinen maddeleri oluştu­rur, ayrıca pek çok karmaşık bileşikte de yer alır. Kibrit başlarında ve havai fişeklerde bulunan potasyum klorat; barutta kullanılan potasyum nitrat (güherçile); suda çözülerek dezenfektan olarak kullanılan potasyum per­manganat gibi bazı maddeler ısıtıldıklarında oksijen çıkarır.

Bir elementin oksijenle birleşmesine oksit­lenme ya da yükseltgenme denir. Hidrojen yandığı zaman yükseltgenir ve hidrojen oksit, yani su, karbon yükseltgendiğinde ise karbon dioksit oluşur. Alevdeki yanma gerçekte çok hızlı bir yükseltgenmedir. Bir benzin motoru­nun silindirlerinde benzin buharı hızla yanar ve sonuçta karbon dioksit ve su ile birlikte çok miktarda ısı açığa çıkar. Bir maddeden oksijen açığa çıktığında yükseltmengenin tersi oluşur ve bu tepkimeye indirgenme denir. Örneğin, demir ya da çinko gibi metaller cevherlerinden elde edilirken indirgenme olur.

Sudan elektrik akımı geçirilirse, ELEK­TROLİZ maddesinde açıklandığı gibi, hidro­jen ve oksijen kabarcıkları çıkar. Bu yöntem, elektriğin su enerjisine dayalı olarak ucuza üretildiği ülkelerde oksijen elde etmek için kullanılır. Ama oksijen genellikle havadan, HAVA maddesinde anlatılan yöntemle elde edilir. Sanayide kullanılan oksijen çelik tüpler içinde sıvı ya da gaz halinde bulunur.

Sanayide Oksijen

Oksijenin en önemli kullanım alanlarından biri çelik sanayisidir. Yakıtlar oksijende yakılırsa aşırı derecede sıcak bir alev elde edilir. Bir oksi asetileri hamlacında alev sıcaklığı 3.000°C'ye kadar çıkabilir. Oksiasetilen aleviyle çelik, alümin­yum ve dökme demir gibi metaller ısıtılabilir, kesilebilir ya da kaynatılabilir. Oksijen ve hidrojen karışımının yakıl­masıyla elde edilen oksi hidrojen alevinde sıcaklık yaklaşık 2.400°C'dir ve bu alev, örne­ğin batık gemileri kurtarmak ya da batıktan mal çıkarmak gerektiğinde, sualtında çeliği kesmek için kullanılabilir.

Gözenekli bir yapısı olan odunkömürüne ya da kolayca yükseltgenebilen başka bir maddeye sıvı oksijen emdirilerek güçlü patla­yıcılar yapılabilir. Bu tür patlayıcılar belli bir süre içinde kullanılmazsa, oksijen buharlaştı­ğından, patlamaz hale gelir. Oksijen ayrıca, amonyağın oksitlenmesiyle nitrik asit elde edilmesinde ve pek çok organik maddenin üretiminde kullanılır.