←  Nella tabella di sinistra clicca sui termini in viola a te sconosciuti per comprenderne il significato

←  Clicca sulle immagini per ingrandirle

CARATTERISTICHE GENERALI

Anche se già noto fin dall'antichità (forse dagli egizi) come un componente dell'aria e in qualche modo in connessione con il fuoco, venne preparato puro per la prima volta negli anni tra il 1771 e il 1774, indipendentemente e con  diversi metodi, da J. Priestley e C.W. Scheele. Entrambi però interpretarono i loro risultati secondo la teoria del flogisto e denominarono l'ossigeno aria deflogisticata o aria di fuoco: fu Lavoisier a identificare alcuni anni dopo 1'ossigeno come un elemento e a riconoscerne, rigettando la teoria del flogisto, la funzione nei fenomeni di combustione e respirazione. Essendo poi stato identificato come componete di un grande numero di acidi, gli venne dato più tardi il nome di ossigeno, che significa appunto "generatore di acidi".

Nella crosta terrestre l'ossigeno, combinato principalmente sotto forma di ossidi, di carbonati e di silicati, è l'elemento più abbondante, e ne costituisce il 46,6% in peso; l'acqua pura contiene l'88,81% in peso di ossigeno, mentre l'aria contiene il 23% in peso di ossigeno libero. L'ossigeno è un costituente fondamentale della materia vivente. Oltre a entrare nella composizione dell'acqua, esso è presente nella struttura dei carboidrati, delle proteine, dei lipidi e della maggior parte dei composti chimici di cui sono formati le cellule e i tessuti Nell'atmosfera terrestre la concentrazione media di ossigeno rimane praticamente costante: le grandi quantità che vengono consumate dalla respirazione degli organismi viventi, dalla putrefazione dei loro relitti, dalle combustioni e dalla graduale ossidazione delle rocce della crosta terrestre vengono infatti compensate dall'ossigeno che viene immesso nell'atmosfera dalle piante attraverso la fotosintesi clorofilliana. L'ossigeno è costituito da molecole biatomiche O₂ che solo in condizioni particolari, per esempio sotto l'azione delle scariche elettriche, si trasformano parzialmente in quelle triatomiche, O₃, dell'ozono: questa forma allotropica è però instabile e si ritrasforma più o meno rapidamente nell'ossigeno comune. Le molecole O₂ sono molto stabili e solo a temperature elevatissime si scindono reversibilmente in atomi liberi.

Alla grande stabilità della molecola di O₂ è dovuta la reattività relativamente scarsa dell'ossigeno a temperatura ambiente. In forma molecolare, l'ossigeno è notevolmente reattivo e può reagire con molti elementi chimici anche se in tempi molto lunghi. Per molti metalli la combinazione con l'ossigeno è fortemente accelerata dalla presenza di tracce di umidità, ma dipende molto anche dallo stato di suddivisione del metallo, e per esempio i metalli come il ferro e il nichel, preparati a uno stato di estrema suddivisione, si incendiano spontaneamente a contatto con l’ossigeno puro. A temperatura elevata l'ossigeno diviene fortemente reattivo: cosi una spirale rovente di ferro immessa in un'atmosfera di ossigeno puro brucia con fiamma abbagliante trasformandosi nell'ossido Fe₂O₃.

UTILIZZO

L'ossigeno è il comburente utilizzato in tutte le combustioni industriali, tecniche e per gli scopi domestici. In passato l'ossigeno puro era impiegato quasi esclusivamente come comburente per la fiamma ossidrica e ossiacetilenica e negli apparecchi clinici di rianimazione. Attualmente, i consumi maggiori si hanno nelle acciaierie, dove esso ha in gran parte sostituito l'aria prima utilizzata nel processo di conversione; grandi quantità di ossigeno vengono inoltre utilizzate nella produzione dell'idrogeno e dell'acetilene dai gas naturali e in quella dei vari perossidi. Anche l'industria missilistica assorbe notevoli quantitativi di ossigeno quale comburente per i motori.

PRODUZIONE

Piccole quantità di ossigeno si possono preparare anche decomponendo per azione del calore vari ossidi o sali metallici ricchi in ossigeno, di solito il clorato o il permanganato di potassio:

2KClO₃ → 2KCl+3O₂

2KMnO₄ → K₂MnO₄+MnO₂+O₂

Largamente utilizzata è stata anche l'elettrolisi dell'acqua, che si effettua operando su soluzioni acquose al 20-30% di idrossido di sodio o di potassio: oltre all'ossigeno si forma un volume doppio di idrogeno. Il metodo elettrolitico è stato quasi del tutto abbandonato a causa degli elevati consumi di energia elettrica che comporta ed è stato sostituito dalla distillazione frazionata dell'aria liquida.