Fakta Om Oxygen

{h1}

Egenskaber og anvendelser af elementet oxygen.

Indånder... ånde ud. Ahh. Hooray for oxygen, det element, der holder meget af livet på jorden humming.

Element nr. 8 på elementernes periodiske tabel er en farveløs gas, der udgør 21 procent af jordens atmosfære. Fordi det hele er rundt, er ilt let at afvise som kedeligt og inert; Faktisk er det den mest reaktive af de ikke-metalliske elementer.

Jorden er blevet iltet i omkring 2,3 milliarder til 2,4 milliarder år, og niveauerne begyndte at krybe i mindst 2,5 milliarder år siden, ifølge en 2007-finansieret undersøgelse fra NASA. Ingen ved helt, hvorfor denne lungerlige gas pludselig blev en væsentlig del af atmosfæren, men det er muligt, at geologiske forandringer på Jorden førte til, at ilt produceret af fotosyntetiserende organismer klæber i stedet for at blive forbrugt i geologiske reaktioner, ifølge undersøgelsesforskerne.

Bare fakta

  • Atomantal (antal protoner i kernen): 8
  • Atomisk symbol (på det periodiske system): O
  • Atomvægt (atomets gennemsnitlige masse): 15,9994
  • Tæthed: 0,001429 gram pr. Kubikcentimeter
  • Fase ved stuetemperatur: Gas
  • Smeltepunkt: minus 361,82 grader Fahrenheit (minus 218,79 grader Celsius)
  • Kogepunkt: minus 297,31 grader F (minus 182,95° C)
  • Antal isotoper (atomer af samme element med et andet antal neutroner): 11; tre stabile
  • Mest almindelige isotoper: O-16 (99,757 procent naturlig overflod)

Livets vejrtrækning

Oxygen er det tredje mest rigelige element i universet, ifølge Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Men dens reaktivitet gjorde det forholdsvis sjældent i starten af ​​Jordens atmosfære.

Cyanobakterier, som er organismer, der "ånder" ved hjælp af fotosyntese, tager i kuldioxid og ånder ilt, ligesom moderne planter. Cyanobakterier var sandsynligvis ansvarlige for det første ilt på jorden, en begivenhed, der stort set var kendt som den store oxideringshændelse.

Fotosyntese af cyanobakterier var sandsynligvis igangværende før betydelige iltniveauer opbygget i Jordens atmosfære; et studie fra marts 2014, der blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Geoscience, viste, at 2,95 milliarder år gamle sten findes i Sydafrika indeholdt oxider, der ville have krævet fri ilt til dannelse. Disse sten var oprindeligt i lavvandet, hvilket tyder på, at ilt fra fotosyntese først begyndte at ophobes i marine miljøer omkring en halv milliard år, før det begyndte at ophobes i atmosfæren omkring 2,5 milliarder år siden.

Livet i dag afhænger meget af ilt, men den oprindelige opbygning af dette element i atmosfæren var intet mindre end en katastrofe. Den nye atmosfære forårsagede en masse udryddelse af anaerober, som er organismer, der ikke kræver ilt. Anaerober, der ikke kunne tilpasse sig eller overleve i nærværelse af ilt, døde i denne nye verden. [Infographic: Jordens atmosfære øverst til bund]

Hurtig fremad - fremad. De første inklingede mennesker havde tilstedeværelsen af ​​ilt som et element i 1608, da hollandske opfinder Cornelius Drebbel rapporterede, at opvarmning af saltpeter (kaliumnitrat) frigjorde en gas ifølge Royal Society of Chemistry (RSC). Identiteten af ​​denne gas forblev et mysterium indtil 1770'erne, hvor tre kemikere konvergerede på sin opdagelse mere eller mindre på samme tid. Engelsk kemiker og præst Joseph Joseph Priestly isoleret ilt ved skinnende sollys på kviksølvoxid og opsamling af gassen fra reaktionen. Han bemærkede, at et lys brændte mere lyst i denne gas, ifølge RSC, takket være iltens rolle ved forbrænding.

Priestly offentliggjorde sine resultater i 1774 og slog ud den schweiziske videnskabsmand Carl Wilhelm Steele, der faktisk havde isoleret ilt i 1771 og skrevet om det, men ikke udgivet arbejdet. Oxygen's tredje opdager var Antoine-Laurent de Lavoisier, en fransk kemiker, der gav elementet sit navn. Ordet kommer fra den græske "oxy" og "gener", der betyder "syredannende."

Oxygen har otte samlede elektroner - to kredser kernen i atomets indre shell og seks kredsløb i den yderste skal. Den yderste skal kan holde i alt otte elektroner, hvilket forklarer iltens tendens til at reagere med andre elementer: Den ydre skal er ufuldstændig, og elektroner er således fri for at tage (og give).

Der kan man bare se?

  • Som gas er ilt klart. Men som en væske er den lyseblå.
  • Hvis du nogensinde har spekuleret på, hvad svømning i en pulje flydende ilt ville være, svaret er: meget, meget koldt, ifølge Carl Zorn fra Thomas Jefferson National Accelerator Facility. Oxygen skal komme ned til minus 297,3 F (minus 183,0 C) for at væske, så frostskader ville være et problem.
  • For lidt ilt er problematisk. Så er for meget. Åndedræt 80 procent ilt i mere end 12 timer irriterer åndedrætssystemet og kan i sidste ende forårsage dødbringende væskeopbygning eller ødem, ifølge University of Florida og selskabet Air Products.
  • Oxygen er en hård cookie: En undersøgelse fra 2012, der blev offentliggjort i tidsskriftet Physical Review Letters, der blev fundet, end et oxygenmolekyle (O2), kan overleve tryk 19 millioner gange højere end atmosfærisk tryk.
  • De laveste iltniveauer, der nogensinde blev registreret i humant blod, blev målt nær toppen af ​​Mount Everest i 2009. Klatrere havde gennemsnitligt iltniveau på 3,28 kilopascaler. Sammenlign det med den normale værdi på 12 til 14 kilopascals, og bjergbestigelsesbetegnelsen "dødszone" giver masser af mening. Resultaterne blev offentliggjort i New England Journal of Medicine.
  • Gudskelov for en atmosfære af 21 procent ilt.For omkring 300 millioner år siden, da iltniveauet nåede 35 procent, kunne insekter vokse super store: Tænk slugfe med vingespidser af høge.

Nuværende forskning

Oxygen former i stjernernes hjerter, med fusion af en carbon-12-kerne og en helium-4-kerne (også kendt som en alfa-partikel). Det er imidlertid først for nylig, at forskere har været i stand til at kigge ind i iltkernen og opgrave dens struktur.

I marts 2014 rapporterede North Carolina State University fysikeren Dean Lee og hans kolleger, at de havde regnet ud kernekonstruktionen af ​​oxygen-16, den mest almindelige isotop af ilt, i dets jord tilstand (den tilstand, hvor alle elektroner er ved lavest mulige energiniveauer) og i sin første ophidsede tilstand (det næste energiniveau op).

Hvorfor skulle en sådan ting gøre noget? Nå, for at forstå, hvordan kerneformer i stjerner - fra kulstof til ilt til tungere elementer - er at forstå, hvordan universets meget byggesten blokerer sammen. Lee og hans team opdagede oprindeligt, at kernen i et carbon-12-molekyle med sine seks protoner og seks neutroner faktisk er lavet af tre partikelklynger, hver med to protoner og to neutroner. Hvis carbon-12 havde tre af disse såkaldte alfa-klynger, var forskerne begrundet, ilt-16 havde sandsynligvis fire, da det havde otte protoner og otte neutroner.

Ved hjælp af supercomputer simuleringer og et numerisk gitter kunne forskerne se, hvordan partiklerne i en ilt-16-kerne ville arrangere sig. De fandt ud af, at i ilt-16's tilstand er der faktisk fire alfa-klynger, der er anbragt pænt i en tetrahedron.

"Disse alfa-klynger er slags som små fuzzy sfærer af disse fire partikler, eller disse nukleoner, og disse fuzzy sfærer kan lide at røre hinanden ved nogle overfladiske interaktioner," sagde Lee til WordsSideKick.com. Tetrahedronkonfigurationen gør det muligt for dem at blive hyggelige og tætte.

Men der var et andet kvante mysterium, der venter på at blive unraveled. Grundtilstanden ilt-16 og den første ophidsede tilstand deler en usædvanlig træk. De har begge samme spin - en værdi, der angiver, hvordan partiklerne roterer. De har begge begge en positiv paritet, en måde at indikere symmetri på. Forestil dig at invertere venstre og højre i hele universet, men behøver at holde subatomære partikler i samme form. Partikler med positiv paritet ville kunne se i dette spejlunivers og se sig selv som de er. Partikler med negativ paritet vil skulle flip-flop, så de ikke ender baglæns som en tekstlinje læst i et spejl.

"Mystikken var, hvorfor de laveste to tilstande af oxygen-16 har nul spin og positiv paritet," sagde Lee, da staterne er forskellige.

Simuleringerne gav et svar: I sin ophidsede tilstand omlejrer ilt-16 sin kerne for at se lidt som jorden tilstand overhovedet. I stedet for et tetrahedral arrangement arrangerer alfapartiklerne sig i et kvadratisk eller nært kvadratisk plan.

"Deres underliggende indre strukturer var forskellige," sagde Lee. Den helt forskellige konfiguration forklarer, hvordan spin og paritet kan forblive den samme - kernerne tager forskellige veje til det samme resultat.

Der er stadig flere kvanteinteraktioner i ilt-16-kernen til detfangst, sagde Lee og finere kornede detaljer for at opdage.

"Der er faktisk ganske mange interessante ting, der går ind i små ting som kerne," sagde han. "Og der er historier, der bliver fortalt om, hvordan de bliver lavet, som vi nu begynder at kunne adressere."

Lees arbejde ser ud til iltfødsel i stjernerne; En anden linje med iltforskning fokuserer på elementets rolle i livet på Jorden. Kort efter den store oxideringshændelse omkring 2,4 milliarder år siden, kan iltniveauerne have nået eller overskredet dagens niveauer før de styrtede, siger Daniel Mills, en ph.d.-kandidat ved Nordisk Center for Jord Evolution ved Syddansk Universitet. Dyrelivet viste sig ikke før langt senere, med de enkleste dyr, der opstod omkring 600 millioner år siden.

På trods af teorier, at stigningen af ​​ilt banede vejen for dyrenes eksistens, synes historien at være langt mere kompleks. Dyr optrådte ikke under den første betydelige bump i jordens iltniveau for 2,4 milliarder år siden. Og i februar 2014 rapporterede Mills og hans kolleger i tidsskriftet PNAS, at dagens svampe stadig kan trække vejret, spise og endda vokse i iltniveauer 0,5 procent til 4 procent af det, der findes i Jordens atmosfære i dag. Svampe er sandsynligvis det mest lignende levende dyr til de første dyr på jorden, fortæller Mills WordsSideKick.com.

Fundamentet om, at svampe ikke har brug for højt ilt til at leve, tyder på, at noget andet har bidraget til stigningen af ​​det første dyreliv - selvom stigende ilt måske har været nødvendigt for at nå den slags mangfoldighed og økosystemer, vi ser i dag, sagde Mills. Selv i den moderne æra trives dyr som nematodorms i lavt iltområder i havet, tilføjede han.

"Der er klart mere at dyr evolution end en rigelig udbud af ilt," sagde Mills.

Yderligere ressourcer

  • En interaktiv grafik, der er oprettet af Howard Hughes Medical Institute, viser også den geologiske historie af ilt, der begyndte omkring 3,8 milliarder år siden.
  • Lær mere om, hvad der udgør Jordens atmosfære i dag, alt om lufttryk og volumen og vejr på dette barns websted af National Center for Atmospheric Research.

Følg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+.


Video Supplement: Fakta Ladh Mhana 2011 Marathi Movie.




Forskning


Hvordan Det Gamle Liv Kan Have Været Om
Hvordan Det Gamle Liv Kan Have Været Om

'Alien' Alga Steals Gener Til Overlevelse Ekstreme Miljøer
'Alien' Alga Steals Gener Til Overlevelse Ekstreme Miljøer

Videnskab Nyheder


"Bath Salt" Drugs Kan Være Mere Vanedannende End Meth

Ram Statue Unearthed På Julaften Kan Repræsentere Jesus
Ram Statue Unearthed På Julaften Kan Repræsentere Jesus

8 Kanoner, Der Skal Gendannes Fra Blackbeards Pirate Ship
8 Kanoner, Der Skal Gendannes Fra Blackbeards Pirate Ship

Billeder: Ældste Kendte Horned Dinosaur I Nordamerika
Billeder: Ældste Kendte Horned Dinosaur I Nordamerika

Eksperter Opfordrer Til Massedrabbers Navne At Blive Holdt Stille
Eksperter Opfordrer Til Massedrabbers Navne At Blive Holdt Stille


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com