Faktai Apie Deguonį

{h1}

Elemento deguonies savybės ir panaudojimas.

Įkvėpk iškvėpk. Aha. Hooray deguonies, elementas, kuris saugo didžiąją dalį gyvenimo žemėje žemyn.

Elementas Nr. 8, esantis periodinėje elementų lentelėje, yra bespalvės dujos, sudarančios 21 procentą Žemės atmosferos. Kadangi aplinkui yra, deguonį lengva išmesti kaip niūrų ir inertišką; tiesą sakant, tai yra labiausiai reaktyvusis iš nemetalinių elementų.

Remiantis 2007 m. NASA finansuojamu tyrimu, žemė buvo deguonimi prisotinta maždaug nuo 2,3 iki 2,4 milijardo metų, o lygis pradėjo slinkti mažiausiai prieš 2,5 milijardo metų. Niekas tiksliai nežino, kodėl šios plaučiams draugiškos dujos staiga tapo reikšminga atmosferos dalimi, tačiau gali būti, kad dėl geologinių pokyčių Žemėje fotosintezuojančių organizmų gaminamas deguonis prilipo, o ne buvo sunaudotas geologinėms reakcijoms, teigia tyrimo tyrėjai..

Tiesiog faktai

  • Atominis skaičius (protonų skaičius branduolyje): 8
  • Atominis simbolis (periodinėje elementų lentelėje): O
  • Atominis svoris (vidutinė atomo masė): 159994
  • Tankis: 0,001429 gramai kubiniame centimetre
  • Fazė kambario temperatūroje: dujos
  • Lydymosi temperatūra: minus 361,82 laipsniai Farenheito (minus 218,79 laipsniai Celsijaus)
  • Virimo temperatūra: minus 297,31 laipsniai F (minus 182,95 laipsniai C)
  • Izotopų skaičius (to paties elemento atomai su skirtingu neutronų skaičiumi): 11; trys stabilios
  • Dažniausi izotopai: O-16 (natūralus gausumas 99,757 proc.)

Gyvenimo kvėpavimas

Anot Thomas Jeffersono nacionalinio greitintuvo, deguonis yra trečias gausiausias elementas visatoje. Tačiau dėl savo reaktyvumo ankstyvoje Žemės atmosferoje jis buvo palyginti retas.

Melsvadumbliai, kurie yra organizmai, „kvėpuojantys“ fotosintezės būdu, kaip ir šiuolaikiniai augalai, įsisavina anglies dioksidą ir iškvepia deguonį. Cianobakterijos greičiausiai buvo atsakingos už pirmąjį deguonį Žemėje - tai įvykis, seniai žinomas kaip Didysis oksidacijos įvykis.

Tikėtina, kad prieš sintezę Žemės atmosferoje buvo sukaupta daug deguonies, vyko sintezė iš cianobakterijų; 2014 m. kovo mėn. žurnale „Nature Geoscience“ paskelbtame tyrime nustatyta, kad Pietų Afrikoje rasta 2,95 milijardo metų senumo uolienų yra oksidų, kuriems susidaryti būtų reikėjęs laisvo deguonies. Šios uolienos iš pradžių buvo sekliose jūrose, ir tai rodo, kad fotosintezės metu susidaręs deguonis jūrinėje aplinkoje pirmiausia pradėjo kauptis maždaug prieš pusmetį milijardo metų, prieš tai jis pradėjo kauptis atmosferoje maždaug prieš 2,5 milijardo metų.

Gyvenimas šiandien labai priklauso nuo deguonies, tačiau pradinis šio elemento kaupimasis atmosferoje buvo tik katastrofa. Nauja atmosfera sukėlė masinį anaerobų, kurie yra organizmai, kuriems nereikia deguonies, išnykimą. Šiame naujame pasaulyje mirė anaerobai, kurie negalėjo prisitaikyti ar išgyventi esant deguoniui. [Infografika: Žemės atmosfera viršuje į apačią]

Greitas pirmyn - kelias į priekį. Karališkosios chemijos draugijos (RSC) duomenimis, pirmasis deguonies elementas buvo 1608 m., Kai olandų išradėjas Kornelijus Drebbelis pranešė, kad kaitinant druskos skystį (kalio nitratą) išsiskiria dujos. Šių dujų tapatumas išliko paslaptis iki 1770-ųjų, kai trys chemikai daugiau ar mažiau tuo pačiu metu konvergavo dėl jos atradimo. Anglų chemikas ir dvasininkas Josephas Priestly deguonį išskyrė šviečiant saulės šviesai ant gyvsidabrio oksido ir renkant dujas iš reakcijos. Jis pažymėjo, kad dėl deguonies vaidmens degant šiose dujose žvakė degė ryškiau.

Kunigas paskelbė savo išvadas 1774 m., Sumušdamas šveicarų mokslininką Carlą Wilhelmą Steele'ą, kuris 1771 m. Iš tikrųjų išskyrė deguonį ir parašė apie tai, tačiau darbo nepaskelbė. Trečiasis deguonies atradėjas buvo Antoine'as-Laurentas de Lavoisier'as, prancūzų chemikas, davęs elementui savo pavadinimą. Žodis kilęs iš graikų kalbos „oksi“ ir „genai“, reiškiančių „rūgštį formuojantys“.

Deguonis turi aštuonis elektronus - dvi aplink orbitą branduolys atomo vidiniame apvalkale ir šešios orbita išoriniame apvalkale. Išoriniame apvalkale gali būti iš viso aštuoni elektronai, o tai paaiškina deguonies polinkį reaguoti su kitais elementais: Jo išorinis apvalkalas yra nepilnas, todėl elektronai laisvi imti (ir duoti).

Kas žinojo?

  • Kaip dujos, deguonis yra skaidrus. Tačiau kaip skystis jis yra šviesiai mėlynas.
  • Jei kada nors susimąstėte, koks būtų maudymasis skysto deguonies baseine, atsakymas yra: labai, labai šalta, teigia Carlas Zornas iš Thomas Jefferson nacionalinio greitintuvo. Deguonis turi suskystėti iki minus 297,3 F (minus 183,0 C), todėl sušalimas būtų problema.
  • Per mažai deguonies yra problemiškas. Taigi yra per daug. Kvėpavimas 80 procentų deguonies daugiau nei 12 valandų dirgina kvėpavimo takus ir ilgainiui gali sukelti mirtiną skysčių kaupimąsi ar edemą, teigia Floridos universitetas ir kompanija „Air Products“.
  • Deguonis yra vienas sunkių slapukų: 2012 m. Žurnale „Physical Review Letters“ paskelbtame tyrime nustatyta, kad deguonies molekulė (O2) gali išgyventi 19 milijonų kartų didesnį slėgį nei atmosferos slėgis.
  • Mažiausias deguonies lygis, kuris kada nors buvo užfiksuotas žmogaus kraujyje, buvo išmatuotas netoli Everesto kalno viršūnės. 2009 m. Alpinistams arterinis deguonies lygis buvo vidutiniškai 3,28 kilopaskalio. Palyginkite tai su normalia 12–14 kilopaskalų verte, o alpinizmo terminas „mirties zona“ turi daug prasmės. Išvados buvo paskelbtos „New England Journal of Medicine“.
  • Ačiū gerumui už 21 procentų deguonies atmosferą. Maždaug prieš 300 milijonų metų, kai deguonies lygis pasiekė 35 procentus, vabzdžiai sugebėjo užaugti ypač dideli: Pagalvokite apie laumžirgius su vanagų ​​sparnų sparnais.

Dabartiniai tyrimai

Žvaigždžių širdyse deguonis susidaro susiliejus anglies-12 branduoliui ir helio-4 branduoliui (dar žinomam kaip alfa dalelė). Tačiau visai neseniai mokslininkai sugebėjo įsitraukti į deguonies branduolį ir išsiaiškinti jo struktūrą.

2014 m. Kovo mėn. Šiaurės Karolinos valstijos universiteto fizikas Deanas Lee ir jo kolegos pranešė, kad išsiaiškino deguonies-16, labiausiai paplitusio deguonies izotopo, branduolinę struktūrą jo pagrindinėje būsenoje (būsenoje, kurioje visi elektronai yra mažiausi galimi energijos lygiai) ir esant pirmajai sužadintai būsenai (kitas energijos lygis pakilęs).

Kodėl toks dalykas turėtų būti svarbus? Na, norint suprasti, kaip branduoliai formuojasi žvaigždėse - nuo anglies iki deguonies iki sunkesnių elementų - reikia suprasti, kaip susilieja patys visatos statybiniai blokai. Iš pradžių Lee ir jo komanda išsiaiškino, kad anglies-12 molekulės branduolys su šešiais protonais ir šešiais neutronais iš tikrųjų yra sudarytas iš trijų dalelių grupių, kiekvienoje iš jų yra du protonai ir du neutronai. Jei anglies-12 turėjo tris iš šių vadinamųjų alfa grupių, tyrėjai teigė, kad deguonies-16 greičiausiai turėjo keturis, atsižvelgiant į tai, kad ji turi aštuonis protonus ir aštuonis neutronus.

Naudodami superkompiuterio modeliavimą ir skaitmeninę grotelę, tyrėjai sugebėjo pamatyti, kaip deguonies-16 branduolyje esančios dalelės išsidėsto. Jie nustatė, kad deguonies-16 būsenoje iš tikrųjų yra keturios alfa grupės, tvarkingai išdėstytos tetraedre.

"Šios alfa grupės yra tarsi mažos šių keturių dalelių arba šių branduolių neryškios sferos, o šios neryškios sferos mėgsta liesti viena kitą tam tikra paviršiaus sąveika", - Lee pasakojo „WordsSideKick.com“. Tetraedrų konfigūracija leidžia jiems pasidaryti gražius ir prigludusius.

Tačiau laukė išsisklaidymo dar viena kvantinė paslaptis. Pagrindinė deguonies-16 būsena ir pirmoji sužadintoji būsena turi neįprastą savybę. Jie abu turi tą patį sukimąsi - reikšmę, rodančią, kaip dalelės sukasi. Jie abu turi teigiamą paritetą, būdą parodyti simetriją. Įsivaizduokite, kad apversite kairę ir dešinę visoje visatoje, bet turėtumėte išlaikyti tos pačios formos subatomines daleles. Dalelės, turinčios teigiamą paritetą, galėtų pažvelgti į šią veidrodinę visatą ir pamatyti save tokias, kokios yra. Dalelės, turinčios neigiamą paritetą, turėtų lipti, kad jos netaptų atgal kaip veidrodyje skaitomos teksto eilutė.

„Paslaptis buvo priežastis, kodėl žemiausios dvi deguonies-16 būsenos turi nulinį sukinį ir teigiamą paritetą“, - teigė Lee, atsižvelgiant į tai, kad būsenos yra skirtingos.

Modeliavimas davė atsakymą: sužadintoje būsenoje deguonis-16 pertvarko savo branduolį, kad atrodytų visai ne kaip pagrindinė. Vietoj tetraedrinės struktūros alfa dalelės išsidėsto kvadrato ar beveik kvadrato plokštumoje.

„Jų vidinės struktūros buvo skirtingos“, - teigė Lee. Visiškai kitokia konfigūracija paaiškina, kaip sukiniai ir paritetai gali likti tokie patys - branduoliai eina skirtingais keliais į tą patį rezultatą.

Lee sako, kad deguonies-16 branduolyje vis dar yra daugiau kvantinių sąveikų, kurias reikia suskaidyti, ir atrasti smulkesnę detalę.

„Iš tikrųjų yra labai daug įdomių dalykų, tokių kaip branduoliai“, - sakė jis. "Ir yra istorijų, kurios pasakojamos apie jų kūrimą, kurias dabar pradedame spręsti."

Lee darbas siekia deguonies gimimo žvaigždėse; kita deguonies tyrimų kryptis sutelkta į elemento vaidmenį Žemėje. Netrukus po Didžiojo oksidacijos įvykio, kuris įvyko prieš maždaug 2,4 milijardo metų, deguonies lygis galėjo būti pasiekęs arba viršijęs šiandienos lygį prieš suduždamas “, - teigė Danielis Millsas, Pietų Danijos universiteto Šiaurės šalių žemės evoliucijos centro doktorantas. Gyvūnų gyvenimas atsirado tik vėliau, nes paprasčiausi gyvūnai pasirodė maždaug prieš 600 milijonų metų.

Nepaisant teorijų, kad deguonies padidėjimas sudarė kelią gyvūnų egzistavimui, istorija atrodo kur kas sudėtingesnė. Gyvūnai nepasirodė per pirmąjį reikšmingą žemės deguonies lygio šuolį prieš 2,4 milijardo metų. 2014 m. Vasario mėn. Mills ir jo kolegos žurnale PNAS pranešė, kad šiuolaikinės kempinės vis dar gali kvėpuoti, valgyti ir netgi augti deguonies lygyje nuo 0,5 iki 4 procentų to, kas šiandien yra Žemės atmosferoje. Kempinės yra tikriausiai panašiausias gyvas gyvūnas į pirmuosius gyvūnus Žemėje, Mills pasakojo „WordsSideKick.com“.

Išvados, kad kempinėms nereikia daug deguonies, kad galėtų gyventi, rodo, kad kažkas dar prisidėjo prie pirmojo gyvulio prigimties - nors, norint pasiekti tokią įvairovę ir ekosistemas, kokią mes matome šiandien, galbūt reikėjo pakilti deguonies, sakė Millsas. Jis pridūrė, kad net ir šiais laikais tokie gyvūnai kaip nematodo kirminai klesti vandenyno mažai deguonies turinčiose vietose.

„Aišku, kad gyvūnų evoliucija yra daugiau nei pakankamas deguonies tiekimas“, - teigė Millsas.

Papildomi resursai

  • Howard Hughes medicinos instituto sukurta interaktyvi grafika taip pat parodo geologinę deguonies istoriją, prasidedančią maždaug prieš 3,8 milijardo metų.
  • Sužinokite daugiau apie tai, kas šiandien sudaro Žemės atmosferą, viską apie oro slėgį ir tūrį bei orus šioje vaikų svetainėje, pateikė Nacionalinis atmosferos tyrimų centras.

Sekite „WordsSideKick.com“ @gyvenimų mokslas, Facebook & „Google+“.


Vaizdo Papildas: Kas nutiktų jeigu 5 sekundėms dingtų deguonis?.




Tyrimas


Nustatyta, Kad Vienas Ledynų Diapazonas Sudaro 10 Procentų Tirpstančio Pasaulio Ledo
Nustatyta, Kad Vienas Ledynų Diapazonas Sudaro 10 Procentų Tirpstančio Pasaulio Ledo

Šis Antarkties Meteoritas Užima Mažytę Stardust'O Dalį, Kuri Yra Senesnė Nei Saulės Sistema
Šis Antarkties Meteoritas Užima Mažytę Stardust'O Dalį, Kuri Yra Senesnė Nei Saulės Sistema

Mokslas Naujienos


Antarktida: Piečiausias Žemynas
Antarktida: Piečiausias Žemynas

Precambrianas: Faktai Apie Laiko Pradžią
Precambrianas: Faktai Apie Laiko Pradžią

Kartoti C Skyrių Gali Būti Saugesnis Pasirinkimas Mamoms, Kūdikiams
Kartoti C Skyrių Gali Būti Saugesnis Pasirinkimas Mamoms, Kūdikiams

Černobylio Masto Katastrofa Japonijoje Labai Mažai Tikėtina, Sako Ekspertai
Černobylio Masto Katastrofa Japonijoje Labai Mažai Tikėtina, Sako Ekspertai

Paskutiniai Antarkties Tyrinėtojų Žodžiai: Prieš 100 Metų Šiandien
Paskutiniai Antarkties Tyrinėtojų Žodžiai: Prieš 100 Metų Šiandien


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com