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 酸素が満たされた放電管が紫色に光っています。 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 酸素 | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| 同素体 | O 2、O 3 (オゾン)など（酸素の同素体を参照） | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 外観 | 気体：無色の 液体、固体：淡い青色 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 標準原子量 A r °(O) | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| 豊富 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 地球の地殻に | 461000ppm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 周期表における酸素 | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| 原子番号 ( Z ) | 8 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| グループ | 16族（カルコゲン） | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 期間 | 期間2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ブロック | pブロック | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子配置 | [彼] 2s 2 2p 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 殻あたりの電子数 | 2、6 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 物理的特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| STPでの フェーズ | ガス | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 融点 | (O 2 ) 54.36 K (−218.79 °C, −361.82 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | (O 2 ) 90.188 K (−182.962 °C, −297.332 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 密度 （STP） | 1.429グラム/リットル | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 液体のとき（ 沸点） | 1.141グラム/ cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 三点 | 54.361 K、0.1463 kPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 臨界点 | 154.581 K、5.043 MPa | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 融解熱 | （O2 ） 0.444kJ /モル | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 気化熱 | （O2 ） 6.82kJ/モル | ||||||||||||||||||||||||||||||
| モル熱容量 | (O 2 ) 29.378 J/(モル·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
蒸気圧
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| 原子特性 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 酸化状態 | −2、 −1、0、 + 1、+ 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気陰性度 | ポーリングスケール: 3.44 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| イオン化エネルギー |
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| 共有結合半径 | 午後66±2時 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ファンデルワールス半径 | 午後152時 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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| その他のプロパティ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 自然発生 | 原始的な | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 結晶構造 | 立方体（cP16） | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 格子定数 |  | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱伝導率 | 26.58×10 −3 W/(m⋅K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 磁気秩序 | 常磁性 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| モル磁化率 | +3 449 .0 × 10 −6 cm 3 /モル（293 K）[4] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 音速 | 330 m/s（ガス、27℃） | ||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS番号 | 7782-44-7 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 歴史 | |||||||||||||||||||||||||||||||
| 発見 | ミヒャエル・センディヴォギウス カール・ヴィルヘルム・シェーレ(1604, 1771) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 命名者 | アントワーヌ・ラヴォアジエ（1777） | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 酸素の同位体 | |||||||||||||||||||||||||||||||
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酸素は化学元素であり、記号は O、原子番号は8です。周期表ではカルコゲン 族に属し、反応性の高い非金属で、ほとんどの元素や他の化合物と容易に酸化物を形成する酸化剤です。酸素は地殻で最も豊富な元素であり、宇宙では水素とヘリウムに次いで 3 番目に豊富な元素です。標準温度および標準圧力では、この元素の 2 つの原子が結合して二酸素を形成します。二酸素は、式Oの無色無臭の二原子ガスです。
2二原子酸素ガスは現在、地球の大気の20.95%を占めていますが、これは長い年月の間にかなり変化してきました。酸素は酸化物の形で地球の地殻のほぼ半分を占めています。 [5]
すべての植物、動物、菌類は細胞呼吸のために酸素を必要とします。細胞呼吸は酸素と食物由来の分子との反応によってエネルギーを抽出し、老廃物として二酸化炭素を生成します。四肢動物では、呼吸によって酸素が肺に取り込まれ、そこでガス交換が行われ、二酸化炭素は血液から拡散し、酸素は血液に拡散します。体の循環器系は酸素を細胞に運び、そこで細胞呼吸が行われます。[6] [7]
生物の有機分子の多くの主要なクラスには、タンパク質、核酸、炭水化物、脂肪など、動物の殻、歯、骨の主要構成無機化合物と同様に酸素原子が含まれています。生物の質量の大部分は、生命体の主要構成成分である水の成分としての酸素です。酸素は、太陽光エネルギーを使用して水と二酸化炭素から酸素を生成する光合成によって、地球の大気中で継続的に補充されています。酸素は化学的に反応性が高いため、生物の光合成作用によって継続的に補充されなければ、空気中で自由元素のままでいることはできません。酸素の別の形態（同素体）であるオゾン（O
3）は紫外線UVBを強く吸収し、高高度オゾン層は生物圏を紫外線から守る役割を果たしています。しかし、地表に存在するオゾンはスモッグの副産物であり、汚染物質です。
酸素は1604年以前にミヒャエル・センディヴォギウスによって単離されていたが、この元素は1773年かそれ以前にウプサラでカール・ヴィルヘルム・シェーレ、 1774年にウィルトシャーでジョセフ・プリーストリーによってそれぞれ独立に発見されたと一般に信じられている。プリーストリーの研究が最初に発表されたため、プリーストリーに優先権が与えられることが多い。しかしプリーストリーは酸素を「脱燃性空気」と呼び、化学元素としては認識していなかった。酸素という名前は1777年にアントワーヌ・ラボアジエによって造られ、彼が初めて酸素を化学元素として認識し、燃焼における酸素の役割を正しく特徴付けた。
酸素の一般的な用途としては、鉄鋼、プラスチック、繊維の生産、鉄鋼やその他の金属のろう付け、溶接、切断、ロケット推進剤、酸素療法、航空機、潜水艦、宇宙飛行、ダイビングにおける生命維持システムなどがあります。
研究の歴史
初期の実験
燃焼と空気の関係についての最古の実験の一つは、紀元前2世紀のギリシャの力学学者、ビザンチウムのフィロンによって行われた。フィロンは著書『プネウマティカ』の中で、燃えているろうそくの上に容器を逆さまに置き、容器の首を水で囲むと、いくらか水が首に上がってくることを観察した。[8]フィロンは、容器内の空気の一部が古典的な要素である火に変換され、ガラスの孔から逃げることができると誤って推測した。数世紀後、レオナルド・ダ・ヴィンチはフィロンの研究を基に、燃焼と呼吸によって空気の一部が消費されることを観察した。[9]
17世紀後半、ロバート・ボイルは燃焼には空気が必要であることを証明した。イギリスの化学者ジョン・メイヨー（1641年 - 1679年）は、火には彼が窒素気体（spiritus nitroaereus）と呼ぶ空気の一部だけが必要であることを示して、この研究を洗練させた。[10]ある実験では、密閉容器に入れた水の上にマウスまたは火のついたろうそくを置くと、水が上昇して空気の体積の14分の1が入れ替わってから対象が消えることを発見した。[11]このことから、彼は窒素気体が呼吸と燃焼の両方で消費されると推測した。
メイヨーは、アンチモンが加熱されると重量が増すことを観察し、ニトロベンゼンがそれに結合したに違いないと推測した。 [10]また、肺はニトロベンゼンを空気から分離して血液に送り込み、動物の熱と筋肉の動きはニトロベンゼンが体内の特定の物質と反応して生じると考えていた。[10]これらの実験とその他のアイデアは、1668年に彼の著書Tractatus duoの小冊子「呼吸について」に掲載された。 [11]
フロギストン説
ロバート・フック、オーレ・ボルチ、ミハイル・ロモノーソフ、ピエール・バイエンはいずれも17世紀と18世紀の実験で酸素を生成したが、誰もそれを化学元素として認識していなかった。[12]これは、当時これらのプロセスを説明するために好まれていたフロギストン説と呼ばれる燃焼と腐食の哲学が普及していたことに一部起因している可能性がある。 [13]
1667年にドイツの錬金術師JJベッヒャーによって確立され、1731年に化学者ゲオルク・エルンスト・シュタールによって修正された[14]フロギストン説は、すべての可燃性物質は2つの部分でできていると主張した。1つの部分はフロギストンと呼ばれ、それを含む物質が燃焼したときに放出され、脱フロギストンされた部分がその真の形、つまりカルクスであると考えられていた。[9]
木材や石炭など、残留物がほとんど残らない可燃性の高い物質は、主にフロギストンでできていると考えられていた。鉄など、腐食する不燃性物質にはフロギストンはほとんど含まれていなかった。フロギストン理論では空気は役割を果たしておらず、この考えを検証するための初期の定量的実験も行われなかった。代わりに、何かが燃えると何が起こるかを観察することに基づいており、ほとんどの一般的な物体は軽くなり、その過程で何かを失っているように見える。[9]
発見
ポーランドの錬金術師、哲学者、医師である ミカエル・センディヴォイは、著書『自然と手の経験から導き出された賢者の石に関する十二の論文』（1604年）の中で、空気中に含まれる物質を「cibus vitae」（生命の糧）と呼んで説明しており、[15]ポーランドの歴史家ロマン・ブガイによれば、この物質は酸素と同一である。[16]センディヴォイは、1598年から1604年にかけて行った実験で、この物質が硝酸カリウムの熱分解によって放出されるガス状の副産物と同等であることを正しく認識していた。ブガイの見解では、酸素の分離と、その物質が生命に必要な空気の部分と適切に関連していることは、センディヴォギウスによる酸素の発見の十分な証拠となる。[16]しかし、センディヴォギウスのこの発見は、彼の後を継いだ世代の科学者や化学者によって頻繁に否定された。[15]
酸素はスウェーデンの薬剤師カール・ヴィルヘルム・シェーレによって初めて発見されたとも言われている。彼は1771年から1772年にかけて、酸化第二水銀（HgO）と様々な硝酸塩を加熱して酸素ガスを生成した。 [17] [18] [9]シェーレは、当時燃焼を促進する唯一の物質として知られていたため、このガスを「火の空気」と呼んだ。彼はこの発見について「空気と火に関する論文」と題する原稿に記し、1775年に出版社に送った。この文書は1777年に出版された。[19]
その一方で、1774年8月1日、イギリスの牧師ジョセフ・プリーストリーが、ガラス管に入れた酸化水銀に太陽光を当てる実験を行ったところ、ガスが放出され、彼はこれを「脱フロジスティケート空気」と名付けた。[18]彼は、このガスの中ではろうそくがより明るく燃えること、また、このガスを吸っているネズミがより活発で長生きすることに注目した。プリーストリーは、自分でこのガスを吸った後、「肺に感じるのは普通の空気とさほど変わらないが、その後しばらくの間、胸が妙に軽く楽に感じた」と書いている。[12]プリーストリーは、1775年に「空気に関するさらなる発見の記録」と題する論文でこの発見を発表した。この論文は、彼の著書「異なる種類の空気に関する実験と観察」の第2巻に収録されている。[9] [20]彼が最初に発見を発表したため、この発見では通常、プリーストリーが優先される。
フランスの化学者アントワーヌ・ローラン・ラボアジエは後に、この新物質を独自に発見したと主張した。プリーストリーは1774年10月にラボアジエを訪ね、実験と新ガスの放出方法について語った。シェーレも1774年9月30日にラボアジエに手紙を送っており、その中でこれまで知られていなかった物質の発見について述べていたが、ラボアジエはそれを受け取ったことを認めなかった（シェーレの死後、手紙のコピーが彼の所持品から発見された）。[19]
ラヴォアジエの貢献
ラヴォアジエは酸化に関する最初の適切な定量的実験を行い、燃焼の仕組みについて初めて正しい説明を行った。[18]彼は1774年に開始されたこれらの実験や同様の実験を利用して、フロギストン説を否定し、プリーストリーとシェーレによって発見された物質が化学元素であることを証明した。
ある実験で、ラヴォアジエは、密閉容器内でスズと空気を加熱しても、全体の重量は増加しないことを観察した。 [18]彼は、容器を開けると空気が流れ込んできたことに気づいた。これは、閉じ込められていた空気の一部が消費されたことを示している。また、スズの重量が増加し、その増加分は再び流れ込んだ空気の重量と同じであることにも気づいた。この実験と燃焼に関するその他の実験は、1777年に出版された著書『 Sur la burning en général 』に記録されている。 [18]その研究で、彼は空気が2つのガスの混合物であることを証明した。1つは燃焼と呼吸に不可欠な「生命の空気」で、もう1つは燃焼と呼吸に役立たないアゾテ（ギリシャ語でἄζωτον「生命のない」）である。アゾテは後に英語で窒素となったが、フランス語や他のヨーロッパの言語では以前の名前のままである。[18]
語源
ラヴォアジエは1777年に「生命の空気」をギリシャ語の語源ὀξύς (oxys) (酸、文字通り「鋭い」、酸の味から) と-γενής (-genēs) (生産者、文字通り生み出す者) からoxygèneに改名したが、これは彼が酸素がすべての酸の構成要素であると誤って信じていたためである。[21]化学者 (1812年のハンフリー・デービー卿など) は最終的にこの点に関してラヴォアジエが間違っていたと判断したが、その頃にはその名前は十分に定着していた。[22]
酸素は、イギリスの科学者の反対や、イギリス人プリーストリーが最初にこのガスを分離して書いたという事実にもかかわらず、英語に入りました。これは、チャールズ・ダーウィンの祖父であるエラスムス・ダーウィンの人気書籍『植物園』（1791年）に「酸素」と題されたガスを賞賛する詩が掲載されたことによるところが大きいです。[19]
その後の歴史
ジョン・ドルトンの当初の原子仮説は、すべての元素が単原子であり、化合物中の原子は通常、互いに対して最も単純な原子比を持つと仮定していた。例えば、ドルトンは水の化学式をH2Oと仮定し、酸素の原子量は現代の約16ではなく、水素の8倍であると結論付けた。 [23] 1805年、ジョセフ・ルイ・ゲイ＝リュサックとアレクサンダー・フォン・フンボルトは、水は2体積の水素と1体積の酸素から構成されることを示しました。そして1811年までにアメデオ・アボガドロは、現在アボガドロの法則と呼ばれるものおよびそれらのガス中の2原子元素分子に基づいて、水の組成の正しい解釈に到達しました。[24] [a]
酸素を製造する最初の商業的方法は化学的であり、いわゆるブリン法で、酸化バリウムの可逆反応を伴うものでした。この方法は 1852 年に発明され、1884 年に商業化されましたが、20 世紀初頭に新しい方法に取って代わられました。
19世紀後半までに科学者たちは、空気を圧縮して冷却することで液化してその成分を分離できることに気付いた。スイスの化学者で物理学者のラウル・ピエール・ピクテはカスケード法を用いて、液体の二酸化硫黄を蒸発させて二酸化炭素を液化させ、さらに二酸化炭素を蒸発させて酸素ガスを冷却し、液化した。彼は1877年12月22日にパリのフランス科学アカデミーに電報を送り、液体酸素の発見を発表した。[25]そのわずか2日後、フランスの物理学者ルイ・ポール・カイエテは、酸素分子を液化する独自の方法を発表した。[25]いずれの場合も液体は数滴しか生成されず、意味のある分析は行えなかった。酸素は1883年3月29日にヤギェウォ大学のポーランド人科学者ジグムント・ヴロブスキとカロル・オルシェフスキによって初めて安定した状態で液化されました。[26]
1891年、スコットランドの化学者ジェームズ・デュワーは研究に十分な量の液体酸素を生産することができた。[27]液体酸素を生産する最初の商業的に実現可能なプロセスは、1895年にドイツの技術者カール・フォン・リンデと英国の技術者ウィリアム・ハンプソンによって独立して開発された。2人は空気の温度を下げて液化し、成分ガスを1つずつ沸騰させて別々に回収することで蒸留した。 [28]その後、1901年に、アセチレンと圧縮酸素の混合物を燃焼させることで酸素アセチレン溶接が初めて実証された。
2この金属の溶接と切断の方法は後に一般的になりました。[28]
1923年、アメリカの科学者ロバート・H・ゴダードは、液体燃料を燃焼するロケットエンジンを開発した最初の人物となった。このエンジンは、ガソリンを燃料として、液体酸素を酸化剤として使用した。ゴダードは、1926年3月16日にマサチューセッツ州オーバーンで、小型の液体燃料ロケットを時速97kmで56m飛行させることに成功した。[28] [29]
学術研究室では、塩素酸カリウムと少量の二酸化マンガンを混ぜて加熱することで酸素を製造できる。[30]
大気中の酸素濃度は世界的にわずかに低下傾向にあるが、これは化石燃料の燃焼が原因と考えられる。[31]
特徴
特性と分子構造
標準温度および標準圧力では、酸素は分子式 Oの無色、無臭、無味の気体である。
2二酸素と呼ばれる。[33]
二酸素として、2つの酸素原子は互いに化学的に結合している。この結合は理論のレベルに基づいて様々に説明できるが、合理的かつ単純には、個々の酸素原子の原子軌道から形成された分子軌道の充填から生じる共有結合二重結合として説明され、その充填により結合次数が2になる。より具体的には、二重結合は、低エネルギーから高エネルギーへの連続的な軌道充填、すなわちアウフバウ（Aufbau）の結果であり、低σおよびσ *軌道の連続充填後の2s電子の寄与のキャンセル、O–O分子軸に沿って存在する2つの原子2p軌道のσ重なり、およびO–O分子軸に垂直な2対の原子2p軌道のπ重なり、そして残りの2つの2p電子によるπ *軌道の部分的な充填後の寄与のキャンセルによって生じる。[32]
この相殺とσとπの重なりの組み合わせにより、二酸素の二重結合特性と反応性、および三重項電子基底状態がもたらされます。二酸素軌道（図の塗りつぶされたπ*軌道を参照）に見られるように、2つの不対電子を持つ電子配置は、エネルギーが等しい（つまり縮退している）ため、スピン三重項状態と呼ばれます。したがって、 Oの基底状態は、
2この分子は三重項酸素と呼ばれる。[34] [b]最もエネルギーが高く、部分的に満たされた軌道は反結合性であるため、その軌道が満たされると結合次数が3から2に弱まる。三重項酸素は不対電子を持っているため、対電子スピンを持つほとんどの有機分子とゆっくりとしか反応せず、これにより自然発火が防止される。[35]
3連音符形式では、O
2分子は常磁性である。つまり、分子内の不対電子のスピン 磁気モーメントと、隣接する酸素間の負の交換エネルギーにより、磁場が存在すると酸素に磁性を与える。
2分子です。[27]液体酸素は非常に磁性が強いため、実験室での実証では、液体酸素の橋が強力な磁石の極の間で自重に支えられる可能性があります。[36] [c]
一重項酸素は、いくつかの高エネルギー分子O種に付けられた名前である。
2すべての電子スピンが対になっている分子状酸素。通常の（三重項）分子状酸素よりも、一般的な有機分子との反応性がはるかに高い。自然界では、一重項酸素は一般に光合成中に太陽光のエネルギーを利用して水から生成される。 [37]また、対流圏では短波長の光によるオゾンの光分解によって生成され[38] 、免疫系によって活性酸素の供給源として生成される。[39]光合成生物（およびおそらく動物）の カロテノイドは、一重項酸素からエネルギーを吸収し、組織に害を及ぼす前に非励起基底状態に変換する上で重要な役割を果たしている。 [40]
同素体
地球上の一般的な元素酸素の同素体は二酸素（O）と呼ばれています。
2、地球の大気中の酸素の大部分を占める（発生を参照）。O 2の結合長は121 pm、結合エネルギーは498 kJ/molである。[41] O 2は動物などの複雑な生命体の細胞呼吸に利用されている。Oの他の側面
2この記事の残りの部分で説明します。
三酸素（O
3）は、通常オゾンとして知られており、肺組織にダメージを与える酸素の非常に反応性の高い同素体である。[42]オゾンは、O
2Oの分裂によって作られた原子酸素と結合する
2紫外線（UV）放射によってオゾン層は破壊されます。 [21]オゾンはスペクトルのUV領域で強い吸収を示すため、上層大気のオゾン層は地球を保護する放射線シールドとして機能します。[21]地球の表面近くでは、自動車の排気ガスの副産物として生成される汚染物質です。[42]低地球軌道高度では、宇宙船の腐食を引き起こすのに十分な量の原子状酸素が存在します。[43]
準安定分子四酸素（O
4）は2001年に発見され、[44] [45] 、固体酸素の6つの相のうちの1つに存在すると想定されていました。2006年に、O
220 GPaまで、実際には菱面体 O
8 クラスター。[46]このクラスターは、O
2またはO
3そのためロケット燃料に使用できる。[44] [45]固体酸素を96GPa以上の圧力にさらすと金属相になることが1990年に発見され[47]、1998年には極低温でこの相が超伝導になることが示された。[48]
物理的特性
酸素は窒素よりも水に溶けやすく、淡水は海水よりも溶けやすい。空気と平衡状態にある水には、約1分子の溶解したOが含まれている。
2N分子2個ごとに
2（1:2）であるのに対し、大気中の比率は約1:4である。水中の酸素の溶解度は温度に依存し、（14.6 mg/L ) は 0 °C で溶解しますが、20 °C では溶解しません (7.6 mg/L）。[12] [49] 25℃、1標準気圧（101.3 kPa）の空気では、淡水には 1リットルあたり約6.04ミリリットル （mL）の酸素が溶解でき、海水には1リットルあたり約4.95mLの酸素が含まれています。[50] 5℃では、溶解度は淡水では1リットルあたり9.0 mL（25℃のときより50％増）、海水では1リットルあたり7.2 mL（45％増）に増加します。
酸素は90.20 K（−182.95 °C、−297.31 °F）で凝縮し、54.36 K（−218.79 °C、−361.82 °F）で凍結する。[51]液体と固体の 両方のO
2赤色の吸収によって生じた薄い空色（青色光のレイリー散乱による空の青色とは対照的）を持つ透明な物質である。高純度の液体O
2液体酸素は通常、液化空気の分留によって得られます。 [52]液体窒素を冷却剤として使用して空気から液体酸素を凝縮することもできます。 [53]
液体酸素は反応性の高い物質であり、可燃性物質から隔離する必要がある。[53]
分子酸素の分光法は、オーロラや大気光などの大気過程と関連している。[54]紫外線におけるヘルツベルク連続体とシューマン・ルンゲ帯の吸収により、中層大気の化学反応に重要な役割を果たす原子酸素が生成される。 [55]励起状態の単一分子酸素は、溶液中の赤色化学発光の原因となる。[56]
大気圧における酸素（O2）の熱的および物理的性質の表：[ 57 ] [58]
同位体と恒星の起源
天然に存在する酸素は、16 O、17 O、18 Oの3つの安定同位体で構成されており、16 Oが最も豊富です（天然存在比99.762% ）。[59]
16 Oのほとんどは大質量星のヘリウム核融合プロセスの終わりに合成されますが、一部はネオンの燃焼プロセスで生成されます。[60] 17 Oは主にCNOサイクル中に水素がヘリウムに燃焼することによって生成されるため、星の水素燃焼ゾーンでは一般的な同位体となっています。[60] 18 Oのほとんどは14 N （CNO燃焼で豊富に生成）が4 He原子核を捕獲するときに生成されるため、進化した大質量星のヘリウム豊富なゾーンでは18 Oが一般的です。[60]
11 Oから28 Oまでの15種の放射性同位体が特徴付けられている。[61] [62]最も安定しているのは半減期が122.24秒の15 Oと、半減期が70.606秒の14 Oである。 [59]残りの放射性同位体はすべて半減期が27秒未満であり、その大部分は半減期が83ミリ秒未満である。[59] 16 Oより軽い同位体の最も一般的な崩壊モードは、窒素を生成するβ +崩壊[63] [64] [65]であり、 18 Oより重い同位体の最も一般的なモードは、フッ素を生成するベータ崩壊である。[59]
発生
酸素は、地球の生物圏、空気、海、陸地で最も質量が多い化学元素です。酸素は、水素とヘリウムに次いで宇宙で3番目に豊富な化学元素です。[67]太陽の質量の約0.9％は酸素です。 [18]酸素は、二酸化ケイ素などの酸化物の一部として、質量で地球の地殻の49.2％を構成しており[68] 、地球の地殻で最も質量が多い元素です。酸素はまた、世界の海洋の主成分でもあります（質量で88.8％）。[18]酸素ガスは地球の大気で2番目に多い成分であり、体積の20.8％、質量の23.1％（約10〜15トン）を占めています。[18] [69] [d]地球は太陽系の惑星の中では珍しく、大気中に酸素ガスの濃度が非常に高い。火星（酸素濃度0.1% ）は、太陽系外惑星の中で最も大気中の酸素濃度が高い。
2体積で見ると、金星のOははるかに少ない。
2これらの惑星を取り巻く大気は、二酸化炭素などの酸素を含む分子に対する紫外線の作用によってのみ生成されます。
2。
地球上の酸素ガスの異常に高い濃度は、酸素循環の結果である。この生物地球化学的循環は、地球上の3つの主要な酸素貯蔵庫である大気、生物圏、岩石圏の内部および間での酸素の動きを表す。酸素循環の主な駆動要因は光合成であり、これが現代の地球の大気を担っている。光合成は酸素を大気中に放出し、呼吸、腐敗、燃焼は酸素を大気から除去する。現在の均衡では、生産と消費は同じ速度で起こる。[70]
自由酸素は世界中の水域に溶解して存在する。Oの溶解度の増加
2低温での酸素の吸収（物理的特性を参照）は海洋生物にとって重要な意味を持つ。極地の海は酸素含有量が高いため、はるかに高密度の生命を支えているからである。[71] 硝酸塩やリン酸塩などの植物栄養素で汚染された水は、富栄養化と呼ばれるプロセスによって藻類の成長を刺激し、これらの生物やその他の生体物質の腐敗によってO
2富栄養化した水域の酸素含有量。科学者は、水の生化学的酸素要求量、つまりOの量を測定することで水質のこの側面を評価します。
2それを正常な濃度に戻すために必要である。[72]
分析
古気候学者は、海洋生物の殻や骨格に含まれる酸素18と酸素16の比率を測定して、数百万年前の気候を判定している（酸素同位体比サイクルを参照）。より軽い同位体である酸素16を含む海水分子は、12%重い酸素18を含む水分子よりもわずかに速く蒸発し、この差は低温で拡大する。[73]地球の気温が低い時期には、蒸発した水からできた雪や雨には酸素16が多く含まれる傾向があり、残された海水には酸素18が多く含まれる傾向がある。そのため、海洋生物は、より温暖な気候のときよりも多くの酸素18を骨格や殻に取り込む。[73]古気候学者は、何十万年も前の 氷床コアサンプルの水分子でもこの比率を直接測定している。
惑星地質学者は、地球、月、火星、隕石のサンプル中の酸素同位体の相対量を測定してきたが、原始太陽系星雲のものと同じであると考えられている太陽の同位体比の基準値を長い間得ることができなかった。宇宙で太陽風にさらされ、墜落したジェネシス宇宙船によって持ち帰られたシリコンウェハーの分析により、太陽の酸素16の割合は地球よりも高いことが示された。この測定は、地球を形成した塵粒子の合体前に、未知のプロセスによって太陽の原始惑星物質の円盤から酸素16が枯渇したことを示唆している。 [74]
酸素は、波長687 nmと760 nmでピークを迎える2つの分光光度計による吸収帯を示す。リモートセンシングの科学者の中には、これらの帯域で植生の樹冠から発せられる放射輝度の測定を利用して、衛星プラットフォームから植物の健康状態を特徴付けることを提案している者もいる。[75]このアプローチは、これらの帯域では植生の反射率を、はるかに弱い蛍光から区別することが可能であることを利用してい。信号対雑音比の低さと植生の物理的構造のために測定は技術的に困難であるが、地球規模で衛星から炭素循環を監視する可能性のある方法として提案されている。
生物生産とOの役割2
光合成と呼吸
2COを修正
2カルビン回路と呼ばれる仕組みで糖に変換されます。
自然界では、酸素発生型光合成中に光によって水が分解され、遊離酸素が生成されます。ある推定によると、海洋環境の緑藻類とシアノバクテリアは地球上で生成される遊離酸素の約70％を供給し、残りは陸上植物によって生成されます。[76]海洋の大気酸素への寄与に関する他の推定値は高く、低い推定値もあり、海洋は毎年地球の大気酸素の約45％を生成していると示唆しています。[77]
光合成の簡略化された全体式は[78]である。
- 6 CO 2 + 6 H
2O +光子→ C
6H
12お
6+ 6 0
2
あるいは単に
光分解による酸素発生は光合成生物のチラコイド膜で起こり、4つの光子のエネルギーを必要とする。[e]多くのステップが関与するが、その結果、チラコイド膜を横切るプロトン勾配が形成され、光リン酸化を介してアデノシン三リン酸（ATP）を合成するために使用される。[79] O
2残ったもの（水分子の生成後）は大気中に放出される。[f]
酸素はミトコンドリアで酸化リン酸化反応中にATPを生成する際に使用される。好気呼吸の反応は本質的に光合成の逆であり、次のように簡略化される。
- Ｃ
6H
12お
6+ 6 0
2→ 6 CO 2 + 6 H
2O + 2880 kJ/モル
脊椎動物では、O
2 肺の膜を通過して赤血球に拡散する。ヘモグロビンはOと結合する。
2青みがかった赤から明るい赤へと色が変化する[42]（CO
2ヘモグロビンの別の部分からボーア効果によって放出される。他の動物はヘモシアニン（軟体動物や一部の節足動物）またはヘムエリスリン（クモやロブスター）を使用する。[69] 1リットルの血液には200 cm 3のOが溶解できる。
2. [69]
嫌気性後生 動物が発見されるまで、[80]酸素はすべての複雑な生命にとって必須であると考えられていました。[81]
活性酸素種、例えばスーパーオキシドイオン（O−
2）および過酸化水素（H
2お
2）は、生物における酸素の使用によって生じる反応性副産物である。[69]高等生物の免疫系の一部は、侵入した微生物を破壊するために過酸化物、スーパーオキシド、一重項酸素を生成する。活性酸素種はまた、病原体の攻撃に対する植物の過敏反応において重要な役割を果たす。 [79]酸素は、 Oが発見されるまで地球上の初期の生命の支配的な形態であった絶対嫌気性生物にダメージを与える。
2これらの生物が最初に出現してから約10億年後の約25億年前の大酸化イベントの間に大気中に蓄積し始めました。 [82] [83]
成人は安静時に1分間に1.8～2.4グラムの酸素を吸入します。 [84]これは人類が年間に吸入する酸素の量が60億トン以上に相当します。[g]
生物
生きている脊椎動物の体内の自由酸素分圧は呼吸器系で最も高く、動脈系、末梢組織、静脈系に沿うにつれてそれぞれ減少します。分圧とは、酸素が単独で体積を占める場合の圧力です。[87]
大気中の蓄積
2地球の大気中に蓄積されるもの：1) O
2生産された; 2) O
2生成されるが、海洋および海底岩石に吸収される。3) O
2海洋からガス化し始めるが、地表に吸収されオゾン層を形成する4–5) O
2シンクが満たされガスが蓄積する
光合成古細菌と細菌が進化する前、おそらく約35億年前まで、地球の大気中に遊離酸素はほとんど存在しなかった。遊離酸素が初めて大量に出現したのは、古原生代（30億年前から23億年前の間）であった。[88]酸素発生型光合成がより一般的になりつつあった時代に海洋に多くの溶存鉄があったとしても、縞状鉄鉱床は、光合成層の深部を支配していた無酸素性または微好気性の鉄酸化細菌によって作られたようであり、酸素を生成するシアノバクテリアは浅瀬を覆っていた。[89]遊離酸素は30億年から27億年前に海洋から放出され始め、約17億年前に現在のレベルの10％に達した。[88] [90]
海洋と大気中に大量の溶存酸素と遊離酸素が存在したことにより、約24億年前の大酸化イベント（酸素災害）の間に現存する嫌気性生物のほとんどが絶滅した可能性がある。O
2好気性生物は嫌気性生物よりも多くのATPを生産することができる。[91] O
2植物や動物などの複雑な多細胞生物を含むすべて
の真核生物に存在します。
5億4000万年前のカンブリア紀の初め以来、大気中のO
2レベルは体積比で15％から30％の間で変動している。[92]石炭紀の終わり頃（約3億年前）には、大気中のO
2濃度は最大で体積比35%に達し[92] 、これが当時の昆虫や両生類の大型化に寄与した可能性がある[93] 。
大気中の酸素濃度の変動は過去の気候に影響を与えてきました。酸素が減少すると大気の密度が低下し、その結果、地表の蒸発が増加し、降水量が増加して気温が上昇しました。[94]
現在の光合成速度では、O全体を再生するには約2,000年かかります。
2現在の雰囲気の中で[95]
地球上の酸素は約10億年持続すると推定されている。[96] [97]
地球外自由酸素
宇宙生物学や地球外生命の探査の分野では、酸素は強力な生物学的特徴である。しかし、酸素は明確な生物学的特徴ではない可能性があり、エウロパやガニメデの薄い酸素大気のように、自由酸素を許容するプロセスと条件（特異な水圏など）を備えた天体上で非生物的に生成される可能性がある。[98] [99] [100] [101]
工業生産
1億トンのO
2工業用途では、年間2つの主な方法で空気から抽出されます。[19]最も一般的な方法は、液化空気の分留で、N
2 蒸気として蒸留し、 O
2液体として残る。[19]
Oを生成するもう一つの主な方法は
2清浄で乾燥した空気の流れを、一対の同一のゼオライト分子ふるいの一方の層に通すことで、窒素を吸収し、90％から93％のOのガス流を送り出す。
2[19]同時に、チャンバーの動作圧力を下げ、生産者層からの酸素ガスの一部を逆方向に流すことによって、もう一方の窒素飽和ゼオライト層から窒素ガスが放出される。設定されたサイクル時間後、2つのベッドの動作が入れ替わり、パイプラインを通じてガス状酸素を連続的に供給することができる。これは圧力スイング吸着として知られている。酸素ガスは、これらの非極低温技術によってますます得られるようになっている（関連する真空スイング吸着も参照）。[102]
酸素ガスは、水を分子状酸素と水素に電気分解することによっても生成できます。直流電気を使用する必要があります。交流を使用する場合、各肢のガスは爆発比2:1の水素と酸素で構成されます。同様の方法は、電気触媒Oです。
2酸化物とオキソ酸から発生する。化学触媒も、潜水艦の生命維持装置の一部として使用される化学酸素発生器や酸素キャンドルなどに使用される。また、民間航空機の減圧緊急事態に備えて、現在でも標準装備となっている。別の空気分離法としては、高圧または電流によって二酸化ジルコニウムをベースとしたセラミック膜を通して空気を溶解させ、ほぼ純粋なOを生成する方法がある。
2ガス[72]
ストレージ
酸素の貯蔵方法には、高圧酸素タンク、極低温貯蔵、化合物などがある。経済的な理由から、酸素は特別に断熱されたタンカーで液体として大量に輸送されることが多い。これは、大気圧および20°C（68°F）で1リットルの液化酸素が840リットルの気体酸素に相当するためである。 [19]このようなタンカーは、大量の純酸素ガスを必要とする病院やその他の施設の外に置かれたバルクの液体酸素貯蔵容器を補充するために使用される。液体酸素は熱交換器を通過し、建物に入る前に極低温液体をガスに変換する。酸素は、圧縮ガスが入った小型シリンダーで貯蔵および輸送されることもあり、これは特定の携帯型医療用途や酸素燃料溶接および切断に有用である。[19]
アプリケーション
医学
Oの摂取
2空気から酸素を取り入れることは呼吸の本質的な目的であるため、医療では酸素補給が使用されています。治療は患者の血液中の酸素レベルを上げるだけでなく、多くの種類の病気の肺の血流抵抗を減らし、心臓の作業負荷を軽減するという二次的な効果があります。酸素療法は、肺気腫、肺炎、一部の心臓疾患（うっ血性心不全）、肺動脈圧の上昇を引き起こす一部の疾患、およびガス状酸素を吸収して使用する身体の能力を損なうあらゆる疾患の治療に使用されます。[103]
治療法は柔軟性が高く、病院や患者の自宅で使用したり、携帯可能な装置で使用したりすることができる。酸素補給にはかつて酸素テントがよく使われていたが、現在では酸素マスクや鼻カニューレの使用に取って代わられている。[104]
高圧医療では、酸素分圧を高めるために特殊な酸素室を使用する。
2患者の周囲と、必要に応じて医療スタッフに酸素を供給します。[105] 一酸化炭素中毒、ガス壊疽、減圧症（「ベンズ」）は、この治療法で対処できる場合があります。 [ 106 ] O
2肺での酸素濃度は、ヘモグロビンのヘム基から一酸化炭素を置換するのに役立ちます。[107] [108]酸素ガスはガス壊疽を引き起こす嫌気性細菌にとって有毒であるため、酸素分圧を高めることでそれらの細菌を殺すことができます。[109] [110]減圧症は、ダイビング後に減圧が速すぎるダイバーに発生し、血液中に不活性ガス（主に窒素とヘリウム）の泡が形成されます。酸素
2できるだけ早く酸素を投与すると、泡が血液中に再溶解し、余分なガスが肺から自然に吐き出されるようになります。[103] [111] [112]利用可能な最高濃度の常圧酸素投与は、組織内に不活性ガスの泡が形成される可能性のあるダイビング傷害の応急処置として頻繁に使用されます。長期データベースに記録された症例の統計的研究から、その使用に対する疫学的裏付けがあります。[113] [114] [115]
生命維持とレクリエーション利用
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2宇宙服にも使われています。
Oの応用
2低圧呼吸ガスは現代の宇宙服に使われており、宇宙服の乗員の体を呼吸ガスで包みます。これらの装置は、通常の約3分の1の圧力でほぼ純粋な酸素を使用し、その結果、通常の血液分圧はO
2酸素濃度を高くして圧力を低くするというトレードオフは、スーツの柔軟性を維持するために必要なことである。[116] [117]
スキューバダイビングや地上補給の 水中ダイバーや潜水艦も人工的に供給された酸素に依存している。
2潜水艦、潜水艇、大気圧潜水服は通常、通常の大気圧で作動します。呼吸空気は化学抽出によって二酸化炭素が除去され、一定の分圧を維持するために酸素が補充されます。大気圧ダイバーは、作業深度に適した酸素分率の空気またはガス混合物を呼吸します。純粋またはほぼ純粋なO
2大気圧より高い圧力でのダイビングでの使用は、通常、リブリーザー、または比較的浅い深さ（深さ約6メートル以下）での減圧、[ 118] [119] 、または急性酸素中毒を溺死の危険なしに管理できる最大2.8バールの圧力での再圧チャンバー内での治療に限定されています。より深いダイビングでは、酸素の大幅な希釈が必要です。
2酸素毒性を防ぐために窒素やヘリウムなどの他のガスと混合する。[118]
山登りや非加圧固定翼航空機で飛行する人は、酸素を補給する必要があることがある。
2[i]加圧された民間航空機にはO
2客室の気圧が下がった場合に乗客に自動的に供給される。客室の気圧が突然下がると、各座席の上にある化学酸素発生器が作動し、酸素マスクが下がる。客室の安全指示に従って「酸素の流れを始める」ためにマスクを引くと、鉄粉が容器内の塩素酸ナトリウムに押し込まれる。 [72]すると、発熱反応によって酸素ガスが一定量生成される。
酸素は、軽い陶酔作用があり、酸素バーやスポーツで娯楽目的で使用されてきた歴史がある。酸素バーは、1990年代後半から米国で見られる施設で、通常よりも高い酸素濃度を提供している。
2最小限の料金で酸素を摂取することができます。 [ 120]プロのアスリート、特にアメリカンフットボール選手は、パフォーマンスを高めるために、試合の合間にフィールド外に出て酸素マスクを装着することがあります。薬理効果は疑わしく、プラセボ効果の方がより可能性が高いと考えられます。 [ 120]利用可能な研究では、酸素を豊富に含む混合物を有酸素運動中に 吸入した場合にのみ、パフォーマンスが向上することが示されています。[121]
呼吸を伴わないその他のレクリエーション用途としては、ジョージ・ゴーブルによるバーベキューグリルの5秒点火のような花火の応用が挙げられる。[122]
産業
2鉄の製錬および脱炭 に使用されます。
鉄鉱石を製鋼に製錬する際には、商業的に生産される酸素の55％が消費される。[72]このプロセスでは、O
2高圧ランスを通して溶融鉄に注入され、硫黄不純物と過剰炭素がそれぞれの酸化物、SOとして除去されます。
2およびCO
2反応は発熱反応であるため、温度は1,700℃まで上昇する。 [ 72]
商業的に生産される酸素の25％は化学産業で使用されている。[72] エチレンはO
2エチレンオキシドを生成し、エチレングリコールに変換します。エチレングリコールは、不凍液やポリエステルポリマー（多くのプラスチックや布地の原料）を含む多くの製品の製造に使用される主要な原料です。 [72]
商業的に生産される酸素の残り20％のほとんどは、医療用途、金属の切断や溶接、ロケット燃料の酸化剤、水処理に使用されています。[72]酸素は酸素アセチレン溶接に使用され、アセチレンをOで燃焼させます。
2非常に熱い炎を発生させる。このプロセスでは、厚さ60cm（24インチ）までの金属を最初に小さな酸素アセチレン炎で加熱し、次に大量の酸素流で素早く切断する。
2. [123]
化合物
2O ) は最もよく知られている酸素化合物です。
酸素の酸化状態は、ほとんどすべての既知の酸素化合物において−2である。酸化状態−1は、過酸化物などの少数の化合物に見られる。[124]他の酸化状態の酸素を含む化合物は非常にまれであり、−1/2（スーパーオキシド）、−1/3（オゾニド）、0（元素、次亜フッ素酸）、+1/2（ジオキシゲニル）、+1（ジオキシンジフルオリド）、および+2（ジフルオリド酸素）。[125]
酸化物およびその他の無機化合物
水（H
2O ) は水素の酸化物であり、最もよく知られている酸素化合物である。水素原子は水分子中の酸素と共有結合しているが、別の分子中の隣接する酸素原子に対しても追加の引力（水素原子 1 個あたり約 23.3 kJ/mol）を持っている。[126]水分子間のこれらの水素結合は、ファンデルワールス力のみの単純な液体で予想されるよりも約 15% 水分子を密に保持する。[127] [j]
酸素は電気陰性度が高いため、他のほぼすべての元素と化学結合して対応する酸化物を形成します。アルミニウムやチタンなどのほとんどの金属の表面は、空気中で酸化され、薄い酸化物の膜で覆われ、金属を不動態化してそれ以上の腐食を遅らせます。遷移金属の酸化物の多くは非化学量論的化合物であり、化学式で示されるよりもわずかに少ない金属量です。たとえば、鉱物FeO (ウスタイト) は と表記され、xは通常約 0.05 です。[128]
酸素は二酸化炭素（CO）の形で微量大気中に存在します。
2地球の地殻 岩石の大部分はケイ素の酸化物（シリカ SiO
2（花崗岩や石英に含まれる）、アルミニウム（酸化アルミニウム Al
2お
3、ボーキサイトおよびコランダムに含まれる）、鉄（酸化鉄（III） Fe
2お
3地球の地殻は、酸素化合物（赤鉄鉱やさびに含まれる）、炭酸カルシウム（石灰岩に含まれる）で構成されています。地殻の残りの部分も酸素化合物、特にさまざまな複合ケイ酸塩（ケイ酸塩鉱物に含まれる）でできています。地球のマントルは地殻よりもはるかに大きな質量を持ち、主にマグネシウムと鉄のケイ酸塩で構成されています。
水溶性ケイ酸塩Na
4SiO
4、ナ
2SiO
3、およびNa
2シ
2お
5洗剤や接着剤として使用される。[129]
酸素は遷移金属の配位子としても機能し、遷移金属二酸素錯体を形成します。これは金属–O
2このクラスの化合物には、ヘムタンパク質であるヘモグロビンとミオグロビンが含まれる。[130] PtF
6酸素を酸化してO 2 + PtF 6 −、二酸素化ヘキサフルオロ白金酸を生成する。[131]
有機化合物
酸素
炭素
水素
酸素を含む有機化合物の最も重要なクラスには、アルコール(R-OH)、エーテル(ROR)、ケトン(R-CO-R)、アルデヒド(R-CO-H)、カルボン酸(R-COOH)、エステル(R-COO-R)、酸無水物(R-CO-O-CO-R)、アミド( R-CO-NR)などがあります (R は有機基)。
2) 酸素を含む重要な有機溶媒は数多くあり、アセトン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、フラン、THF、ジエチルエーテル、ジオキサン、酢酸エチル、DMF、DMSO、酢酸、ギ酸などがある。アセトン ( (CH
3）
2CO ) とフェノール( C
6H
5OH ) は、さまざまな物質の合成における供給材料として使用されます。酸素を含むその他の重要な有機化合物には、グリセロール、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、クエン酸、無水酢酸、アセトアミドなどがあります。エポキシドは、酸素原子が 3 つの原子の環の一部であるエーテルです。この元素は、生命にとって重要な (または生命によって生成される)
ほぼすべての生体分子に同様に存在します。
酸素は、室温以下で多くの有機化合物と自発的に反応し、自動酸化と呼ばれるプロセスを起こす。[132]酸素を含む有機化合物のほとんどは、Oの直接的な作用によって生成されるわけではない。
2産業や商業において重要な、前駆体の直接酸化によって作られる有機化合物には、エチレンオキシドや過酢酸などがある。[129]
安全と注意事項
| 危険 | |
|---|---|
| GHSラベル: | |
| |
| H272 | |
| P220、P244、P370+P376、P403 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
NFPA 704規格では、圧縮酸素ガスは健康に無害、不燃性、非反応性だが酸化剤であると評価されている。冷却液体酸素（LOX）は、健康被害評価3（凝縮蒸気による高酸素症のリスク増加、凍傷などの極低温液体に共通する危険性のため）が与えられており、その他の評価は圧縮ガス形態と同じである。[133]
毒性
酸素ガス（O
2）は、高分圧で有毒となり、けいれんやその他の健康上の問題を引き起こす可能性がある。[118] [k] [135]酸素毒性は通常、分圧が50キロパスカル（kPa）を超えると発生し始める 。これは、標準気圧での酸素組成の約50％、または通常の海面Oの2.5倍に相当する。
2約21kPaの分圧である。これは、医療用途の酸素マスクを通して供給されるガスが通常30～50%のOのみで構成されているため、人工呼吸器を使用している患者を除いて問題にはならない。
2体積比（標準圧力で約30kPa）。[12]
かつては未熟児はO
2酸素を豊富に含む空気を吸入する治療法が提案されたが、酸素濃度が高すぎて一部の赤ちゃんが失明したため、この治療法は中止された。[12]
純粋なOを呼吸する
2宇宙用途では、現代の宇宙服やアポロのような初期の宇宙船では、使用される全圧が低いため、損傷は発生しません。[116] [136]宇宙服の場合、O
2呼吸ガス中の分圧は、一般的に約30kPa（通常の1.4倍）であり、その結果生じるO
2宇宙飛行士の動脈血中の分圧は、通常の海面Oよりわずかに高いだけである。
2分圧。[137]
肺や中枢神経系への酸素毒性は、深海スキューバダイビングや水面供給ダイビングでも発生する可能性がある。[12] [118]酸素濃度の高い空気の混合気を長時間呼吸すると、酸素中毒を引き起こす可能性がある。
260kPaを超える分圧は、最終的には永久的な肺線維症につながる可能性があります。[138 ] O
2160 kPa（約1.6気圧）を超える分圧は、けいれんを引き起こす可能性があります（ダイバーにとって通常は致命的です）。急性酸素中毒（発作を引き起こし、ダイバーにとって最も恐れられている影響）は、21％の酸素を含む空気の混合物を呼吸することで発生する可能性があります。
266メートル（217フィート）以上の深さでは、100％ Oを呼吸することで同じことが起こる可能性があります。
2わずか6メートル（20フィート）でした。[138] [139] [140] [141]
燃焼およびその他の危険
2通常よりも高い圧力で火花が散り、火災が発生し、アポロ1号の乗組員が死亡しました。
高濃度の酸素源は急速な燃焼を促進します。高濃度の酸化剤と燃料を近づけると火災や爆発の危険があります。燃焼を誘発するには、熱や火花などの発火イベントが必要です。 [35]酸素は酸化剤であり、燃料ではありません。
濃縮O
2燃焼が迅速かつ活発に進行することを可能にする。[35]ガス状酸素と 液体酸素の両方を貯蔵および輸送するために使用される鋼管および貯蔵容器は燃料として機能するため、Oの設計と製造は
2システムは、発火源を最小限に抑えるための特別な訓練を必要とします。[35]発射台のテストでアポロ1号の乗組員を死に至らしめた火災は、カプセルが純粋なO
2しかし、ミッションで使用される通常の1/3の圧力ではなく、大気圧よりわずかに高い圧力で行われた。[ l ] [ 143 ]
液体酸素が木材、石油化学製品、アスファルトなどの有機物に浸透すると、その後の機械的衝撃でこれらの物質が予期せず爆発する可能性がある。 [35]
参照
注記
- ^これらの結果は 1860 年までほとんど無視されていました。この拒否の理由の一部は、ある元素の原子は同じ元素の原子に対して 化学親和性を持たないと信じられていたことと、アボガドロの法則に明らかな例外があり、それが分子の解離という観点から後になって説明されたことによるものでした。
- ^軌道は 量子力学の概念であり、電子を原子または分子の周囲に空間分布を持つ波のような粒子としてモデル化します。
- ^ 酸素の常磁性は、ガス状酸素の純度を測定する常磁性酸素ガス分析装置で分析に使用できます。( 「酸素分析装置 (トリプレット) の会社資料」Servomex。2008 年 3 月 8 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年12 月 15 日閲覧。）
- ^ 数値は地表から80 km（50 mi）までの値です
- ^チラコイド膜は藻類や植物の 葉緑体の一部ですが、シアノバクテリアでは単に多くの膜構造の 1 つにすぎません。実際、葉緑体はかつて植物や藻類の祖先と共生していたシアノバクテリアから進化したと考えられています。
- ^ 水の酸化は、チラコイド膜の内腔側に存在する酸素発生複合体(OEC) または水分解複合体として知られるマンガン含有酵素複合体によって触媒されます。マンガンは重要な補因子であり、反応を起こすにはカルシウムと塩化物も必要です。(Raven 2005)
- ^ (1.8 グラム/分/人)×(60 分/時)×(24 時間/日)×(365 日/年)×(66 億人)/1,000,000 g/t = 62.4 億トン
- ^ abcd 0.133322 kPa/mmHgを使用してmmHg値から導出
- ^ その理由は、低圧で呼吸ガス中の酸素の割合を増やすと、吸入酸素濃度が増加するためである。
2海面で見られる分圧に近い。 - ^ また、酸素は水素よりも電気陰性度が高いため、電荷の差により極性分子になります。各分子の異なる双極子間の相互作用により、正味の引力が生じます。
- ^ O以来
2の分圧はOの割合である
2総圧力の倍数で、高O
2呼吸ガス中の微量成分、または高い呼吸ガス圧、あるいはその両方の組み合わせが原因で発生します。 - ^ 火災の発火源は特定されていないが、電気火花によるアーク放電を示唆する証拠もある。[142]
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一般的な参考文献
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外部リンク
- ビデオの周期表における酸素（ノッティンガム大学）
- 酸化剤 > 酸素
- 酸素 (O2) の特性、用途、応用
- ロアルド・ホフマンの「Oの物語」に関する記事
- WebElements.com – 酸素
- BBCのIn Our Timeに出演したOxygen
- スクリプス研究所：大気中の酸素は20年間減少し続けている