لماذا يساعد غاز الأكسجين على اشتعال الحرائق أكثر؟!

الأكسجين هو أحد العناصر الأساسية لاستمرار الحياة، فبدونه لن يعيش نبات ولا حيوان ولا بشر على وجه الأرض، كذلك فهو المسبب الرئيسي لاشتعال الحرائق، فمن خصائصه الأساسية أنه يساعد على الاشتعال، لذلك يجب أن تتعرف على تركيب الأكسجين وما هي خصائصه الكيميائية ومصادره الطبيعية؟ وكيف يساعد على الاشتعال؟

لماذا يساعد غاز الأكسجين على اشتعال الحرائق؟

تكوين الأكسجين واكتشافه

يتكون جزء الأكسجين من ذرتي أكسجين تتحدان مع بعضهما في درجات الحرارة والضغط المرتفع، أول من اكتشف الأكسجين كان عالم صيني يدعى زو زينج عام 800 ق.م، وكان يظن أنه هذا الغاز ينتج بعد تعريض النيتر للحرارة، تم اكتشاف الأكسجين مرة أخرى عام 1773 من قبل العالم السويدي كارل ويليم، ولكنه نشر عام 1774 تحت اسم جوويف بريستلي.

معنى كلمة أكسجين

هذه الكلمة تعود لأصول إغريقية، فهي مشتقة من كلمة أكسي وتعني حمضي أو لاذع، وكلمة جين ومعناها ناتج الشيء، أي أن معنى الكلمة يعنى الناتج الحمضي، أول من أطلق عليه هذا الاسم هو العالم لافوازييه عام 1775، وقد استوحى له هذه التسمية من اعتقاده بأن جميع الأحماض تحتوي في تكوينها على الأكسجين، تم إثبات صحة هذا الاعتقاد فيما بعد.

نسبة تواجد الأكسجين في الهواء

يتواجد الأكسجين في الهواء الجوي بنسبة محددة وهي 21%، كما يعد المكون الرئيسي لطبقة الأوزون، فغاز الأوزون يتكون من 3 ذرات أكسجين متحدة مع بعضها البعض، كما يتواجد بنسبة الثلث في جزيء الماء، حيث يتكون من ذرة أكسجين ذرتي هيدروجين.

خواص غاز الأكسجين

يتواجد الاكسجين في الظروف الطبيعية على هيئة غاز له مركب ثنائي يحتوي على ذرتي أكسجين مرتبطان ببعضهما، هذا الجزيء له خواص فيزيائية وكيميائية تميزه عن باقي غازات الهواء الجوي كما يلي:

• الخواص الفيزيائية

  • يتميز الاكسجين بأنها شفاف لا لونه له ولا رائحة ولا طعم.
  • عند تعريضه لظروف معينة وتحويله للحالة السائلة فإن لونه يصبح أزرق باهت، كما يتحول للزرقة التامة عند تواجده في الحالة الصلبة.
  • قابلية غاز الاكسجين للذوبان في الماء قليلة، فلتر كامل من الماء قادر على إذابة 33 مل فقط لا غير منه في ظروف الحرارة والضغط الطبيعية.
  • الأكسجين غاز عالي الكثافة مقارنة بكثافة الهواء الجوي، فكثافته تساوي حوالي 1,12 مقارنة بكثافة الهواء.
  • يحتاج الأكسجين لدرجات حرارة مرتفعة كي يتحول من حالة لأخرى، فهو يتحول للحالة السائلة عند درجة حرارة 138 درجة، بينما يتجمد عند 219 درجة.
  • للأكسجين عدة نظائر منها 3 نظائر مستقرة، وعشر نظائر مشعة ذات عمر قصير.

• الخواص الكيميائية للأكسجين

  • يتميز الاكسجين بأن عنصر نشط يتفاعل مع كافة المعادن بسهولة ماعدا المعادن الخاملة مثل الذهب والفضة، لذلك غالباً ما يتم طلاء الفلذات بمواد عازلة لحمايتها من التأكسد جراء التعرض للهواء الجوي.
  • ينتج عن تفاعلات الأكسجين مع المواد الأخرى حرارة تسمى حرارة الإشعال لذلك فهو يزيد من شدة الحرائق عن طريق الحرارة التي تنتج من تفاعلاته، لكنه رغم ذلك ليس من الغازات القابلة للاشتعال.
  • يعد الأكسجين أعلى عناصر مجموعته الكيميائية من ناحية السالبية، ويرجع ذلك لصغر قطره الذري.
  • عنصر الأكسجين من العناصر المستقرة نسبياً وذلك لوجود رابطة تساهمية بين ذرتي الجزيء.

مصدر الأكسجين في الهواء الجوي

المصدر الرئيسي للأكسجين يأتي من عملية البناء الضوئي، حيث تقوم النباتات بامتصاص ثاني أكسيد الكربون الناتج من عمليات التنفس والاحتراق، لتستخدمه في عملية البناء الضوئي وتنتج في النهاية الأكسجين الذي نتنفسه، لا تقتصر النباتات هنا على الأشجار التي تحيط بنا على سطح الأرض، بل تشمل الطحالب الكامنة في البحار والمستنقعات المائية.

استخدامات الأكسجين

يتم استخدام الأكسجين في عدة مجالات مختلفة بجانب أنه أساسي لاستمرار الحياة على وجه الأرض، من هذه الاستخدامات ما يلي:

• يستخدم في قطع وصهر المعادن، حيث يتم توفير جو من الأكسجين لغاز الأسيتلين ما يساعد على رفع درجة حرارته إلى 2000 درجة مؤوية والتي تعد كافية لصهر المعادن.
• يتم استخدامه في الحالة السائلة لصنع المتفجرات عن طريق خلطة مع بعض المواد الأخرى كالفحم النباتي.
• يتم استخدام الأكسجين السائل أيضاً لعمليات التبريد.
• عند ضغط غاز الأكسجين يمكن استخدامه لمساعدة المرضى والغواصين على التنفس.