10 שימושים לחמצן

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• 1) בני אדם נושמים חמצן
• 2) חמצן לתחבורה
• 3) שימושים רפואיים בחמצן
• 4) חמצן מסייע בניקוי מי שפכים
• 5) חמצן כבילוי
• 6) חמצן יכול לתת מדענים הצצה אל העבר
• 7) חמצן מגניב
• 8) חמצן: בלחץ
• 9) חמצן כמדד אקולוגי
• 10) שימושים תעשייתיים בחמצן

חמצן מהווה בערך 21 אחוז מהאטמוספרה של כדור הארץ, ומתוך הגזים שנמצאים על פני כדור הארץ בני האדם משתמשים בו הכי הרבה, ולו רק בגלל שהוא נחוץ לרוב חיי היונקים. עם זאת, הוא מוצא שימוש במספר רב של מאמצי אנוש אחרים: רפואה, בנייה, תחבורה ואפילו בילוי, אם נזכיר כמה. הכימאי השבדי קרל וילהלם גילה את הגז חסר הטעם ונטול הריח בשנת 1772, לאחר שעשה ניסוי וחימום תרכובות שונות המכילות חמצן. בעוד שחמצן מהווה חלק טוב מהאטמוספרה של כדור הארץ, קרום האדמה מכיל כמויות גדולות ממנו בצורה יציבה כמו תחמוצות שונות, והאוקיינוסים העולמיים מכילים שפע של זה כמו H₂O, הידוע גם בשם דו-מימן חד-חמצני או מים. חמצן מהווה 46 אחוז מקרום כדור הארץ ועומד כאל היסוד השופע ביותר במבנה, והוא מהווה 89 אחוז מכל מי הים העולמיים.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

בעוד בני אדם נושמים חמצן, האלמנט מוצא שימוש במאמצי אנוש רבים אחרים: דלק טילים, מאבק בסרטן, ניקוי שפכים, בילוי, מחקרים אקולוגיים ועבודה עם פלדה, אם נזכיר כמה.

1) בני אדם נושמים חמצן

יונקי אדמה, יחד עם מינים רבים אחרים, זקוקים לחמצן כדי לשרוד. הם נושמים את הגז לריאותיהם, שם הדם סופג אותו ומעביר אותו לתאים האחרים בגוף שבהם הוא משמש להנשמה סלולרית. זהו התהליך שבאמצעותו חמצן וגלוקוזה מייצרים אנרגיה כימית, מים ופחמן דו חמצני, אשר לאחר מכן המין נושף חזרה לאטמוספירה. מכיוון שחמצן חיוני לכל החיים, בני האדם מאחסנים אותו לשימושים חירום ובמקומות בהם חמצן נושם אינו מופיע באופן טבעי. לדוגמה, מטוסים שומרים על אספקה ​​על ידם במקרה שהתא הנואש יורד במהירות (אם יש חור במטוס), צוללות שומרות עליו חנויות שהצוות עלול לנשום ובתי חולים מציעים מכולות לחולים עם בעיות נשימה כמו ריאה מחלת הסרטן.

2) חמצן לתחבורה

בעוד שמטוסים זקוקים לאוויר כדי לטוס, ובעוד חמצן מהווה בערך חמישית מאוויר כדור הארץ, גזים צפופים באופן דומה יכולים, באופן תיאורטי, לספק את הלחץ הדרוש לטיסה. עם זאת, מכונות אחרות עושות שימוש בחמצן בצורה כזו או אחרת כדי לנוע. צוללות עושות שימוש במי חמצן, H₂הו₂ בעת הפעלת המנועים שלהם; לפני כן, נדרשים תת-גלים להגיע לעיתים קרובות אל פני השטח כדי לגשת לחמצן אטמוספרי. באופן דומה, כמה טורפדות צוללות גם כן פורקות ממכונות אלה באמצעות חמצן. רקטות משתמשות גם בחמצן נוזלי כמחמצן, ולא כדלק עצמו. בקיצור, חמצן פועל להגברת קצב הבעירה לדלק הרקטות. מנועים, כמו אלה במכוניות, משתמשים גם בחמצן: האלמנט הכרחי לבעירה.

3) שימושים רפואיים בחמצן

בתי חולים רבים שומרים גם על חמצן במגוון דרכים לטיפול במגוון תחלואים. חממות לילדים עוזרות לספק סביבה בטוחה ליילודים ותינוקות להתפתח כאשר הם נולדים בטרם עת, ללא יכולת לווסת את החום שלהם או כאשר יש להם פצעים, אם להזכיר כמה. רופאים מווסתים את כמות החמצן באזורים אלה מכיוון שכמויות מוגזמות ממנו עלולות לפגוע בילודים, אם כי זה עדיין נדבך הכרחי בתרחישים אלה. חמצן מוצא שימוש גם בתחומים רפואיים אחרים: רופאים מעשירים אותו בחומרי הרדמה גזים על מנת להבטיח כי המטופל ישרוד, למשל.

4) חמצן מסייע בניקוי מי שפכים

במקרים רבים, מים המגיעים למפעלי טיפול הולכים ומתרוקנים. זה נושא מסוים, בהתחשב ברבים מהחיידקים ומיקרו-אורגניזמים אחרים הצמחים האלה משתמשים בכדי לפרק תרכובות מזיקות במים מסתמכים על חמצן כדי לשגשג ולהפיק את האורגניזמים המתחרים שעלולים להיות מסוכנים במים. מבחינה היסטורית עובדים במפעלים אלה השתמשו בחמצן אטמוספרי כדי לעזור לחיידקים המיטיבים הללו, אך לאחרונה הם החלו להשתמש בגז חמצן טהור, להזרים אותו למים המלוכלכים ולאפשר להם להשתמש במכלים קטנים יותר מאשר בעת השימוש בתכולת החמצן באטמוספרה כדי לטפל באותה כמות הפסולת.

5) חמצן כבילוי

באמצע עד סוף שנות האלפיים ראה העולם עלייה במספר פסי החמצן. מפעלים אלה מספקים ללקוחות חמצן טהור (לעיתים "בטעם" במידה מסוימת), שלטענתם ארגונים אלה מגביר את מצב הרוח ומפחית את הלחץ של משתמש. יש הטוענים שזה מספק "גבוה". עם זאת, חלק מארגוני הבריאות הממשלתיים ברחבי העולם מפטרים פעילות זו כעל פוטנציאל לא בטוח, בהתחשב בכך שהחמצן אינו מסופק במסגרת רפואית או על ידי איש מקצוע רפואי.

6) חמצן יכול לתת מדענים הצצה אל העבר

ברוב החמצן יש שמונה נויטרונים, מה שמקנה לו משקל אטומי של 16, אולם, בצורה הרבה יותר נדירה של חמצן יש שני נויטרונים נוספים. מערכת המולקולות הכבדה הזו מכונה חמצן 18 מופיעה בערך אחת לכל 500 מולקולות "נורמליות" של חמצן. מדענים יכולים להשוות בין החמצן המצוי במי הים לבין החמצן שנמצא בקרחונים, שהיוו תקופות רבות לפני עידנים. בדרך כלל יש בקרח קרחונים פחות מולקולות חמצן -18 מאשר מי ים, ויש מדענים אשר משערים שהם יכולים לאסוף מידע על טמפרטורות אטמוספריות קודמות תוך שימוש בשכיחות חמצן 18 בקרחונים: ככל שהחמצן כבד יותר, כך האקלים קריר יותר בזמן שנוצר הקרחון.

7) חמצן מגניב

חמצן נוזלי מוצא שימוש כנוזל קירור על פני מספר מאמצים אנושיים. חלק ממשתמשי המחשבים הזקוקים לכוח עיבוד גבוה משתמשים בחמצן נוזלי בכדי לקרר את אסדותיהם. בעוד שחמצן נוזלי מוצא שימוש גם כמחמצן בדלק רקטות, הוא משמש גם כנוזל קירור במערכת רקטות מסוימת. נוזלי קירור חמצן מסחריים קיימים גם עבור צרכנים ממוצעים. חמצן נוזלי מייצר נוזל קירור טוב מכיוון שהוא בעל צפיפות נמוכה יחסית ואינו מחזיק חום בצורה נוראית.

8) חמצן: בלחץ

מערכות פנאומטיות רבות משתמשות גם בחמצן. מכיוון שגזים דחוסים, כמו חמצן, הם בטוחים וזולים יחסית, הם מוצאים שימוש נפוץ בכלים פנאומטיים רבים, כמו מקדחות, מסמרות ומרססי צבע. באופן פונקציונלי, כלים פנאומטיים מנצלים את תכונות האוויר הדחוס, כמו לחץ, כדי להזיז חלקים שונים מעצמם ולהשיג מטרה.

9) חמצן כמדד אקולוגי

מדענים יכולים לחקור את תכולת החמצן של אגם כאמצעי לקביעת כמה הוא בריא, או לא. במקרים מסוימים, כמו למשל פריחת אצות בהן בריחת הדשנים מגיעה לגוף של מים, כמות החמצן בגוף האמור יכולה להיות גבוהה מדי, והיא בסופו של דבר פוגעת במערכת האקולוגית, ובמקרים מסוימים הורגת דגים. עם זאת, רמה מסוימת שלו נחוצה כדי שגדלים במים חיים, מכיוון שמינים רבים דורשים זאת לכל החיים, ובתורם, מינים אחרים מסתמכים עליהם.

10) שימושים תעשייתיים בחמצן

ענף הפלדה מייצג את השימוש הגדול ביותר בטבע בחמצן. במהלך תהליך החישול, עובדים מפיצים חמצן בלחץ גבוה כדי להגדיל את האופי ההפכפך ובכך מסירים תרכובות לא רצויות בפלדה. הוא מוצא שימוש גם בריתוך, בו הוא יכול להעלות את הטמפרטורה של להבה, ולאפשר לה להמיס ולרתך חומרים בעלי עמידות גבוהה יותר לחום. באופן דומה, אוויר עשיר בחמצן מוצא שימוש ביצירת אצטילן ומתנול, בין היתר.