איזוטופים נפוצים
O16 – חמצן 16 הינו האיזוטופ היציב השכיח ביותר הקיים בטבע. מהווה 99.76% מכלל החמצן הקיים באופן טבעי. איזוטופ זה קיים במצב של חמצן מולקולרי O2 אשר מהווה כ – 21.95% מהאטמוספירה וגז האוזון O3.
O17 - חמצן 17 הינו איזוטופ יציב הקיים בסביבה מימית. מהווה כ – 0.037% מכלל החמצן אשר קיים באופן טבעי.
O18 - חמצן 18 הינו איזוטופ יציב. מהווה כ – 0.2% מכלל החמצן הקיים בטבע.
איזוטופים נוספים של חמצן קיימים אך אינם יציבים ומתקיימים לפרק זמן של שניות או אלפיות השניה.
סקירה כללית
חמצן הינו הייסוד השכיח ביותר בקליפת כדור הארץ. מהווה כמעט ממחצית מכמות האטומים.
חמצן מהווה כחמישית מכלל הגזים באטמוספירה וכמרכיב של הנוזל החשוב ביותר לחיים – מים. 90% ממשקל המים נובע ממשקלו של החמצן.
חמצן מהווה מרכיב ייסודי החשוב להתפתחות החיים. אבות המזון – פחמימות, חלבונים ושמנים בנויים מאטומי חמצן. תרכובות אורגניות רבות, כגון – כהלים וחומצות קרבוקסיליות מכילות אטומי חמצן. אטום החמצן מהווה מרכיב מבני בקבוצות פונקציונליות רבות כגון: הידרוקסיל, קרבוקסיל ועוד.
בגופנו החמצן נחוץ לתהליך הנשימה הריאתית ולנשימה התאית, ללא חמצן לא נוכל להתקיים.
תכונות
חמצן הינו גז חסר צבע, ריח וטעם. חמצן עובר ממצב של גז לנוזל ב - 183- מעלות צלזיוס ומנוזל למוצק – חמצן קפוא ב - 218.4- מעלות צלזיוס. צפיפות החמצן הינה 1.429 גר' / ליטר.
חמצן קיים באופן טבעי בשלוש צורות אלוטרופיות: חמצן במצבו האטומי - O, חמצן מולקולרי O2 וכגז האוזון – O3.
חמצן אינו נשרף אך עוזר בתגובת השריפה של חומרים אחרים . חמצן מגיב עם ברזל בתגובת שיתוך – החלדה. הוספת מתכות נוספות כגון כרום וניקל לברזל מונעות את התגובה עם החמצן ומונעות היווצרות חלודה.
חמצן מגיב עם כל היסודות למעט הגזים האצילים ( הליום, נאון, ארגון וקריפטון ) ליצירת אוקסידים – תרכובות אשר קיימים בהן אטומי חמצן.
תרכובות שכיחות:
מים – .H2O
מי חמצן – H2O2, מי חמצן – מימן על חמצני – הינו חמצן חזק ביותר. מי חמצן משמשים בעיקר לחיטוי ולהלבנה. מי חמצן נוצרים בגופנו בכמות קטנה באופן טבעי בתהליך הנשימה, אך מנוטרלים במהרה על האנזים קטלאז.
מחזור החמצן בטבע
החמצן משמש בעלי חיים ואורגניזמים שונים לתהליך הנשימה התאית. תהליך הנשימה התאית מנצל חמצן – O2 ויוצר פחמן דו חמצני CO2. הפחמן הדו חמצני נצרך על ידי הצמחייה היבשתית והן על ידי הצמחייה הימית – אצות, בתהליך הפוטוסינתזה. תהליך הפוטוסינתזה מנצל פחמן דו חמצני ופולט חמצן.
