Penggunaan oksigen dalam industri kimia. Untuk apa oksigen digunakan dalam pengobatan?

Unsur kimia Oksigen (lat. Oxygenium) berada pada golongan VI tabel periodik Mendeleev di nomor 8. Massa atom relatifnya adalah 15,9994. Dalam kondisi normal, Oksigen berbentuk gas yang tidak memiliki warna, rasa atau bau. Ini praktis memainkan peran paling penting di planet ini. Ini adalah unsur paling umum di Bumi; dalam bentuk terikatnya, ia membentuk sekitar 6/7 massa hidrosfer bumi. Oksigen diyakini ditemukan oleh ahli kimia Inggris Joseph Priestley pada tanggal 1 Agustus 1774, dengan cara membusuk. oksida merkuri dalam bejana tertutup rapat menggunakan sinar yang difokuskan oleh lensa.
2HgO(t) = 2Hg + O2
Penemuan oksigen difasilitasi oleh karya ahli kimia Perancis Peter Bayen, yang menerbitkan karya tentang oksidasi merkuri dan dekomposisi oksidanya, namun pada awalnya Priestley mengira dia telah menemukan zat baru yang sederhana, dia mempercayainya dia telah mengisolasi salah satu bagian penyusun udara dan oleh karena itu menyebutnya “udara dephlogisticated" Priestley memberi tahu ahli kimia Perancis terkenal A. Lavoisier tentang gas tersebut.
Namun, pada tahun 1771, oksigen diperoleh oleh ahli kimia Swedia Karl Scheele dengan mengkalsinasi sendawa dengan asam sulfat dan kemudian menguraikan oksida nitrat yang dihasilkan. Pada tahun 1777, Scheele menulis tentang penemuannya dalam sebuah buku yang menyebut gas yang dihasilkan sebagai “udara api”. Karena bukunya diterbitkan kemudian, Priestley dianggap sebagai penemu oksigen. Scheele pun memberitahu Lavoisier tentang pengalamannya. A. Lavoisier akhirnya memahami sifat gas yang dihasilkan. Pada tahun 1775, ia menetapkan bahwa oksigen adalah komponen udara, serta asam, dan ditemukan di banyak zat. Karyanya menghasilkan revolusi, karena teori flogiston yang populer saat itu, yang merupakan penghambat perkembangan ilmu kimia, dipatahkan. Lavoisier melakukan eksperimen pembakaran berbagai zat dan menganalisis hasilnya berdasarkan berat unsur yang terbakar. Teori flogiston didasarkan pada prinsip:
1. Ada zat tertentu yang terkandung di semua benda yang mudah terbakar - flogiston
2. Pembakaran adalah penguraian suatu benda dengan pelepasan flogiston, yang hilang secara permanen di udara.
3. Phlogiston selalu bercampur dengan zat lain dan tidak ada dalam bentuk murni
4. Phlogiston mempunyai massa negatif.
Dengan demikian, semua konsep kimia direvisi dengan runtuhnya teori ini.

Oksigen mulai banyak digunakan dalam industri pada pertengahan abad ke-20, setelah ditemukannya alat untuk mencairkan dan memisahkan udara cair.
Oksigen digunakan dalam metode konverter produksi baja, untuk pengelasan logam (dalam silinder). Oksigen cair yang dicampur dengan ozon cair digunakan sebagai oksidator bahan bakar roket, yang memiliki impuls sangat tinggi. Ini adalah bagian dari hidrogen peroksida, asam nitrat dan bahan kimia penting lainnya. Dalam pengobatan, oksigen digunakan untuk campuran gas pernapasan untuk masalah pernapasan, untuk pengobatan asma (dalam bentuk koktail oksigen, bantal oksigen, dll.), untuk kardiovaskular. penyakit. Untuk meningkatkan proses metabolisme, busa oksigen (“koktail oksigen”) disuntikkan ke dalam perut. Untuk penyakit kaki gajah, tukak trofik, gangren dan penyakit lainnya, pemberian oksigen subkutan digunakan. Desinfeksi dan penghilang bau udara, serta pemurnian air minum, dilakukan dengan ozon, yang merupakan bentuk oksigen alotropik. Isotop radioaktif oksigen 15O digunakan untuk menghitung kecepatan aliran darah dan ventilasi paru. Dalam industri makanan, oksigen digunakan sebagai bahan tambahan makanan E948, sebagai bahan bakar dan gas pengemas udara.
Hanya ada 3 cara utama untuk memperoleh Oksigen: kimia (penguraian zat tertentu), elektrolisis (elektrolisis air) dan fisik (pemisahan udara).

Saat ini, dalam industri, oksigen diperoleh dari udara.

Konsumen utama oksigen adalah energi, metalurgi, industri kimia dan obat-obatan.

Oksigen adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau, merupakan zat pengoksidasi yang khas; ketika konsentrasi gas ini di udara meningkat hingga 30% atau lebih, pembakaran yang sangat intens dari hampir semua zat terjadi di atmosfer seperti itu. Berbagai logam, nonlogam dan zat kompleks terbakar dalam oksigen, misalnya karbon, belerang, besi, magnesium, hidrogen sulfida. Sifat-sifat ini menentukan meluasnya penggunaan gas ini di berbagai industri.

Industri minyak dan gas

Oksigen digunakan untuk meningkatkan produktivitas pabrik perengkahan minyak, untuk memproses komponen beroktan tinggi dengan lebih baik, dan untuk mengurangi endapan belerang di kilang.

Industri kimia dan petrokimia

Oksigen banyak digunakan untuk mengoksidasi reagen awal untuk menghasilkan asam nitrat, etilen oksida, propilen oksida, vinil klorida dan senyawa kimia penting lainnya.

Industri metalurgi

Oksigen murni dikonsumsi terutama untuk memproduksi baja dari besi tuang dan besi tua. Oksigen digunakan untuk meningkatkan suhu pembakaran di tungku. Di banyak unit metalurgi, untuk pembakaran bahan bakar yang lebih efisien, campuran oksigen-udara digunakan sebagai pengganti udara di dalam pembakar.

Energi

Pembangkit listrik dan pembangkit listrik tenaga panas berbahan bakar batu bara, minyak atau gas alam menggunakan oksigen atmosfer untuk membakar bahan bakar.

Teknik mesin, konstruksi

Dalam teknik mesin dan konstruksi, oksigen digunakan untuk pengelasan, pemotongan dan penyolderan logam. Gas asetilena yang mudah terbakar, terbakar dalam aliran oksigen, memungkinkan Anda mencapai suhu di atas 3000 ° C! Ini kira-kira dua kali titik leleh besi.

Industri kaca

Peralatan produksi oksigen efektif digunakan untuk meningkatkan produktivitas tungku peleburan kaca dengan meningkatkan suhu proses.

Obat

Dalam pengobatan, oksigen digunakan untuk menjaga kehidupan pasien yang mengalami kesulitan bernapas dan untuk mengobati penyakit tertentu.

Industri makanan

Dalam industri makanan, oksigen terdaftar sebagai bahan tambahan makanan E948, sebagai bahan bakar dan gas pengemas.

Pertanian

Dalam budidaya rumah kaca, oksigen digunakan untuk membuat campuran oksigen, untuk menambah berat badan hewan, untuk memperkaya lingkungan perairan dengan oksigen dalam budidaya ikan dan ketika menanam udang, kepiting, dan kerang.

Spesialis kami akan memilih peralatan oksigen untuk Anda sesuai dengan kebutuhan Anda.

Untuk memproses proposal awal, silakan isi

Empat unsur “kalkogen” (yaitu, “melahirkan tembaga”) memimpin subkelompok utama golongan VI (menurut klasifikasi baru - golongan ke-16) dari sistem periodik. Selain belerang, telurium dan selenium, oksigen juga termasuk di dalamnya. Mari kita lihat lebih dekat sifat-sifat unsur paling umum di Bumi ini, serta penggunaan dan produksi oksigen.

Prevalensi elemen

Dalam bentuk terikat, oksigen termasuk dalam komposisi kimia air - persentasenya sekitar 89%, serta dalam komposisi sel semua makhluk hidup - tumbuhan dan hewan.

Di udara, oksigen berada dalam keadaan bebas dalam bentuk O2, menempati seperlima komposisinya, dan dalam bentuk ozon - O3.

Sifat fisik

Oksigen O2 merupakan gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau. Sedikit larut dalam air. Titik didihnya adalah 183 derajat di bawah nol Celcius. Dalam bentuk cair, oksigen berwarna biru, dan dalam bentuk padat membentuk kristal biru. Titik leleh kristal oksigen adalah 218,7 derajat di bawah nol Celcius.

Sifat kimia

Ketika dipanaskan, unsur ini bereaksi dengan banyak zat sederhana, baik logam maupun nonlogam, membentuk apa yang disebut oksida - senyawa unsur dengan oksigen. di mana unsur-unsur masuk dengan oksigen disebut oksidasi.

Misalnya,

4Na + O2= 2Na2O

2. Melalui penguraian hidrogen peroksida ketika dipanaskan dengan adanya mangan oksida, yang bertindak sebagai katalis.

3. Melalui penguraian kalium permanganat.

Oksigen diproduksi di industri dengan cara berikut:

1. Untuk keperluan teknis, oksigen diperoleh dari udara yang kandungan biasanya sekitar 20%, yaitu. bagian kelima. Untuk melakukan hal ini, udara terlebih dahulu dibakar, menghasilkan campuran yang mengandung sekitar 54% oksigen cair, 44% nitrogen cair, dan 2% argon cair. Gas-gas ini kemudian dipisahkan menggunakan proses distilasi, menggunakan kisaran yang relatif kecil antara titik didih oksigen cair dan nitrogen cair - masing-masing minus 183 dan minus 198,5 derajat. Ternyata nitrogen menguap lebih awal dari oksigen.

Peralatan modern memastikan produksi oksigen dengan tingkat kemurnian berapa pun. Nitrogen, yang diperoleh dengan memisahkan udara cair, digunakan sebagai bahan baku dalam sintesis turunannya.

2. Juga menghasilkan oksigen yang sangat murni. Metode ini telah tersebar luas di negara-negara dengan sumber daya yang kaya dan listrik yang murah.

Penerapan oksigen

Oksigen adalah elemen terpenting dalam kehidupan seluruh planet kita. Gas yang terkandung di atmosfer ini dikonsumsi dalam prosesnya oleh hewan dan manusia.

Memperoleh oksigen sangat penting untuk bidang aktivitas manusia seperti kedokteran, pengelasan dan pemotongan logam, peledakan, penerbangan (untuk pernapasan manusia dan pengoperasian mesin), dan metalurgi.

Dalam proses aktivitas ekonomi manusia, oksigen dikonsumsi dalam jumlah besar - misalnya saat membakar berbagai jenis bahan bakar: gas alam, metana, batu bara, kayu. Dalam semua proses ini, ia terbentuk. Pada saat yang sama, alam telah menyediakan proses pengikatan alami senyawa ini melalui fotosintesis, yang terjadi pada tumbuhan hijau di bawah pengaruh sinar matahari. Sebagai hasil dari proses ini, glukosa terbentuk, yang kemudian digunakan tanaman untuk membangun jaringannya.

Penggunaan oksigen dalam industri secara luas dimulai pada pertengahan abad kedua puluh, setelah penemuan turboexpander - alat untuk pencairan dan pemisahan.
Pemanfaatan oksigen sangat beragam dan didasarkan pada sifat kimianya.
Industri kimia dan petrokimia.
Oksigen digunakan untuk mengoksidasi reaktan awal, menghasilkan asam nitrat, etilen oksida, propilen oksida, vinil klorida dan senyawa basa lainnya. Selain itu, dapat digunakan untuk meningkatkan produktivitas insinerator sampah.
Industri minyak dan gas.
Meningkatkan produktivitas proses perengkahan minyak, pengolahan senyawa beroktan tinggi, injeksi ke dalam reservoir untuk meningkatkan energi perpindahan.
Industri metalurgi dan pertambangan.
Oksigen digunakan dalam produksi baja konverter, peledakan oksigen dalam tanur tinggi, ekstraksi emas dari bijih, produksi ferroalloy, peleburan nikel, seng, timbal, zirkonium dan logam non-besi lainnya, reduksi langsung besi, pengupasan api pada pelat di pengecoran, pengeboran api pada batuan keras.
Pengelasan dan pemotongan logam.
Oksigen dalam silinder banyak digunakan untuk pemotongan api dan pengelasan logam, untuk pemotongan logam plasma dengan presisi tinggi.
Peralatan militer.
Di ruang hiperbarik, untuk mengoperasikan mesin diesel di bawah air, bahan bakar untuk mesin roket.
Industri kaca.
Tungku peleburan kaca menggunakan oksigen untuk meningkatkan pembakaran. Selain itu, digunakan untuk mengurangi emisi nitrogen oksida ke tingkat yang aman.
Industri pulp dan kertas.
Oksigen digunakan dalam delignifikasi, alkoholisasi dan proses lainnya.
Obat-obatan.
Di ruang oksigen, mengisi ulang generator oksigen (masker oksigen, bantal, dll.), di ruangan dengan iklim mikro khusus, membuat koktail oksigen,
ketika menumbuhkan mikroorganisme pada parafin minyak bumi.

Keamanan

Dilarang merokok atau menggunakan api terbuka di dekat tempat kerja oksigen. Orang yang tidak berwenang tidak boleh memasuki area dengan konsentrasi oksigen tinggi di udara. Setelah bekerja di ruangan dengan konsentrasi oksigen tinggi di udara, pakaian perlu memiliki ventilasi yang baik.
Peralatan dan pakaian harus bebas dari minyak dan lemak. Komponen yang digunakan dengan oksigen tidak boleh bersentuhan dengan oli atau gemuk.
Saat bekerja dengan cairan oksigen Gunakan sarung tangan, kacamata keselamatan, sepatu keselamatan dan pelindung tubuh yang tepat.
Pemadaman kebakaran. Karena oksigen sangat mendorong terjadinya pembakaran, menutup katup sumber oksigen dengan cepat dapat mengurangi parahnya kebakaran. Jika memungkinkan, pindahkan silinder ke tempat yang aman. Untuk menghindari ledakan, lindungi silinder dari panas.

Bumi mengandung 49,4% oksigen, yang terdapat bebas di udara atau terikat (air, senyawa, dan mineral).

Karakteristik oksigen

Di planet kita, gas oksigen lebih banyak jumlahnya dibandingkan unsur kimia lainnya. Dan ini tidak mengherankan, karena merupakan bagian dari:

batu,
air,
suasana,
organisme hidup,
protein, karbohidrat dan lemak.

Oksigen adalah gas aktif dan mendukung pembakaran.

Sifat fisik

Oksigen ditemukan di atmosfer dalam bentuk gas tidak berwarna. Ini tidak berbau dan sedikit larut dalam air dan pelarut lainnya. Oksigen memiliki ikatan molekul yang kuat, sehingga tidak aktif secara kimia.

Jika oksigen dipanaskan, oksigen mulai teroksidasi dan bereaksi dengan sebagian besar non-logam dan logam. Misalnya besi, gas ini perlahan teroksidasi dan menyebabkannya berkarat.

Dengan penurunan suhu (-182,9°C) dan tekanan normal, gas oksigen berubah menjadi keadaan lain (cair) dan memperoleh warna biru pucat. Jika suhu diturunkan lebih lanjut (menjadi -218,7°C), gas akan memadat dan berubah menjadi kristal biru.

Dalam wujud cair dan padat, oksigen berubah warna menjadi biru dan memiliki sifat magnetis.

Arang merupakan penyerap oksigen aktif.

Sifat kimia

Hampir semua reaksi oksigen dengan zat lain menghasilkan dan melepaskan energi, yang kekuatannya bergantung pada suhu. Misalnya, pada suhu normal gas ini bereaksi lambat dengan hidrogen, dan pada suhu di atas 550°C terjadi reaksi eksplosif.

Oksigen adalah gas aktif yang bereaksi dengan sebagian besar logam kecuali platina dan emas. Kekuatan dan dinamika interaksi selama pembentukan oksida bergantung pada keberadaan pengotor dalam logam, kondisi permukaan dan penggilingannya. Beberapa logam, bila digabungkan dengan oksigen, selain oksida basa, membentuk oksida amfoter dan asam. Oksida logam emas dan platina muncul selama penguraiannya.

Oksigen, selain logam, juga aktif berinteraksi dengan hampir semua unsur kimia (kecuali halogen).

Dalam keadaan molekulernya, oksigen lebih aktif dan fitur ini digunakan dalam pemutihan berbagai bahan.

Peran dan pentingnya oksigen di alam

Tumbuhan hijau menghasilkan oksigen paling banyak di Bumi, dan sebagian besar dihasilkan oleh tumbuhan air. Jika lebih banyak oksigen diproduksi di dalam air, kelebihannya akan dibuang ke udara. Dan jika kurang, maka sebaliknya, jumlah yang hilang akan ditambah dari udara.

Laut dan air tawar mengandung 88,8% oksigen (berdasarkan massa), dan di atmosfer mengandung 20,95% volume. Di kerak bumi, lebih dari 1.500 senyawa mengandung oksigen.

Dari semua gas yang menyusun atmosfer, oksigen adalah yang paling penting bagi alam dan manusia. Ia ada di setiap sel hidup dan diperlukan bagi semua organisme hidup untuk bernafas. Kurangnya oksigen di udara langsung berdampak pada kehidupan. Tanpa oksigen, mustahil untuk bernapas, dan karena itu tidak mungkin untuk hidup. Seseorang bernapas selama 1 menit. rata-rata mengkonsumsi 0,5 dm3. Jika di udara kurang dari 1/3nya, maka dia akan kehilangan kesadaran, hingga 1/4nya, dia akan mati.

Ragi dan beberapa bakteri dapat hidup tanpa oksigen, namun hewan berdarah panas akan mati dalam hitungan menit jika kekurangan oksigen.

Siklus oksigen di alam

Siklus oksigen di alam adalah pertukaran oksigen antara atmosfer dan lautan, antara hewan dan tumbuhan selama pernapasan, serta selama pembakaran bahan kimia.

Di planet kita, sumber oksigen yang penting adalah tumbuhan, yang menjalani proses fotosintesis yang unik. Selama ini, oksigen dilepaskan.

Di bagian atas atmosfer, oksigen juga terbentuk akibat pembagian air di bawah pengaruh Matahari.

Bagaimana siklus oksigen terjadi di alam?

Selama respirasi hewan, manusia dan tumbuhan, serta pembakaran bahan bakar apa pun, oksigen dikonsumsi dan karbon dioksida terbentuk. Kemudian karbon dioksida memberi makan tanaman, yang kembali menghasilkan oksigen melalui proses fotosintesis.

Dengan demikian, kandungannya di udara atmosfer tetap terjaga dan tidak habis-habisnya.

Aplikasi oksigen

Dalam dunia kedokteran, selama operasi dan penyakit yang mengancam jiwa, pasien diberikan oksigen murni untuk bernafas guna meringankan kondisinya dan mempercepat pemulihan.

Tanpa tabung oksigen, pendaki tidak bisa mendaki gunung, dan penyelam scuba tidak bisa menyelam ke kedalaman laut dan samudera.

Oksigen banyak digunakan dalam berbagai jenis industri dan produksi:

untuk memotong dan mengelas berbagai logam
untuk mendapatkan suhu yang sangat tinggi di pabrik
untuk memperoleh berbagai senyawa kimia. untuk mempercepat peleburan logam.

Oksigen juga banyak digunakan dalam industri luar angkasa dan penerbangan.