אחד האלמנטים השופעים ביותר על פני כדור הארץ הוא חמצן. כחמישית עד כֶּרֶך של היסוד הכימי הזה קיים באוויר, והוא חסר צבע, חסר טעם וריח. זה שווה באותה מידה ב מַיִם ובקרום האדמה. רוב היצורים החיים והתאים החיים דורשים חמצן לנשימה.
מה זה חמצן?
בטבלה המחזורית, חמצן מסומן על ידי הסמל "O" ויש לו את המספר האטומי "8." זה קורה בעיקר בתרכובות וכדיאטומיות וטריאטומיות מולקולות. האחרון מכונה גם "אוזון". סלעים ו מינרלים לעתים קרובות מחומצן, כגון קוורץ, שיש או גיר. לעומת זאת, אטומי חמצן חופשיים ויחידים אפשריים רק בצורה יציבה בתנאים קיצוניים. זה המקרה בוואקום של החלל. ניתן להפריד חמצן מהאוויר באמצעות זיקוק ואז מקבל צבע כחלחל כאשר הוא מנוזל. תנאים כאלה משמשים, למשל, בזיקוק מתכות, בהפקת כימיקלים, או בתור יישום רפואי לקיום חיים. חמצן הוא תמיד גזי בתנאים רגילים, ובשילוב עם אלמנטים אחרים, הוא מעורב בתהליכי בעירה רבים. הוא התגלה ונחקר בשנת 1772 על ידי הכימאי והרוקח קרל וילהלם שיילה. האחרון בודד חמצן כגז, תהליך שיש לו דמיון לתהליך הפסטור, ובדרך זו גילה גם אלמנטים אחרים, מלבד חנקן, לדוגמה. עם זאת, מכיוון שלא פרסם את עבודתו על כך רק מספר שנים לאחר מכן, קדמה לו בינתיים הכימאי ג'וזפ פריסטלי, אשר, באופן בלתי תלוי בו, גילה את אותה גילוי, כולל איזו השפעה הייתה לחמצן על תהליכי הבעירה, אם כי התהליך בפועל עצמו טרם פענח. בעבר האש נחשבה מטאפיזית יותר, כחומר בסיסי מארבעת היסודות שהרכיבו את ההוויה. מלבד האש, אלה היו אדמה, אוויר ו מַיִם. ואז, במאה ה -17, חום נקשר לאש, ודרך הגילוי במאה ה -18 החומר הפך ליסוד. אך רק על ידי המלומד הפרטי אנטואן לורן דה לבואזיה ניתן היה לפרש נכון בעירה ונשימה. הוא ערך ניסויים בחמצן טהור וקבע את הרכב האוויר.
פונקציה, אפקט ומשימות
באטמוספירה חמצן מתרחש תמיד בצורה גזית ומומס ממים. היסוד הוא תגובתי מאוד ומיוצר בעיקר על ידי צמחים באמצעות פוטוסינתזה, הנצרך שוב על ידי נשימה ותהליכי בעירה אחרים. לאצות כחולות-ירוקות או לציאנובקטריות יש חלק גם בתהליכים אלה, שהחלו לפני יותר משלושה מיליארד שנה לאגור את אור השמש ולהשתמש בה לצורך סינתזה של תרכובות אורגניות. חמצן היה ולכן הוא מוצר פסולת יעיל מאוד. בני אדם, צמחים ו בקטריה זקוקים לחמצן כדי לחיות ולייצר אנרגיה בצורה זו. העיבוד מתרחש ב המיטוכונדריה, שם החמצן הופך חזרה ל מַיִם בשרשרת הנשימה. אנזימיםבתורו, מפרקים חומרים באורגניזם באמצעות חמצון.
גיבוש, התרחשות, מאפיינים וערכים אופטימליים
עם זאת, התגובתיות הטובה של חמצן ותרכובותיו יכולה גם כן עוֹפֶרֶת להרס מסוכן יותר של מבני תאים. למרות שבני אדם זקוקים לחמצן כדי לנשום, יותר מדי חמצן רעיל ואף יכול לגרום ריאות נזק בכמויות מוגדלות לאורך תקופה ארוכה. האורגניזם האנושי מתפקד עם חמצן ריכוז של כ 21 אחוז באוויר. אָדוֹם דם תאים מעבירים את החמצן מהריאות לאיברים. אם זה גבוה מדי, יש נפיחות של alveoli ו נֶמֶק של תאי הקיר בריאות, נזק לפנאומוציטים ותצהיר של מסות חלבון על הדופן הפנימית. התוצאה היא צמצום משמעותי של חילופי הגזים במהלך הנשימה ובזרם הדם. באופן דומה, תערובת גז עם חמצן מוגבר עלולה לפגוע במרכז מערכת העצבים ולגרום לתסמינים עצביים מרכזיים. זה מכונה אפקט פול ברט, שיכול להתבטא בצלצולים באוזניים, כישופים סחרחורת, בחילה, הקאה, וגם תנאים דרסטיים כמו שינויים באישיות ובלבול נפשי. זהו ליווי תכוף, במיוחד בצלילה, כך שיש לקחת בחשבון תכולת חמצן ועומק צלילה מרבי.
מחלות והפרעות
לרוב האורגניזמים יש מגן אנזימים כגון פרוקסידאז וקטלאז לניקוי רעלים מחמצן. דלדול חמצן בגוף מייצר רדיקלים חופשיים הפוגעים ב- DNA מיטוכונדריאלי, שניתן לנטרל נוגדי חמצון. כאלה נבלעים במזון וכוללים ויטמינים C, A ו- E, מינרלים ו יסודות קורט. חוסר איזון בין הפחתה לחומרים מחמצנים בתאים מוביל לשיבוש בגוף דטוקסיפיקציה מתפקד ופוגע בתא. זה נקרא חמצון לחץ, אשר בתורו מוביל לתהליכי הזדקנות. מחסור בחמצן מתרחש לעיתים קרובות ב לֵב ו ריאות מחלות. לכך יש השפעות מזיקות על העורקים ועל הרקמה של כל האיברים החיוניים. במקרים כאלה יש לתת חמצן נוסף נשימה מלאכותית חייב להיגרם. כמו כן, חמצן משרת את ריפוי פצע לעבד את עצמו. לאחר ניתוח, זיהומים של פצעים יכול להתרחש, לפיו מתח החמצן של הרקמה ותאי ההגנה בתוך דם לשחק תפקיד, שנלחם ב בקטריה בגוף עם רדיקלים חופשיים. לכן בדרך כלל נותנים חמצן גם לאחר מכן הרדמה כדי להפחית את הסיכון לזיהום. מחלות הקשורות למחסור כרוני בחמצן דורשות חמצן לטווח ארוך תרפיה. הסיבות עשויות לכלול היצרות של דרכי הנשימה, תסחיף ריאתי, פגיעה ב ריאות רקמות, או חמורות לֵב ליקויים.
