• Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

oxygen

Oprindelige forfattere BBu, Bos, NiGr, SERa og SLHa Seneste forfatter Redaktionen

Oxygen. Den klassiske opstilling til fremstilling af oxygen. Fra tildrypningstragten hældes hydrogenperoxid, H2O2, ned på mangandioxid, MnO2. På billedet ledes det dannede oxygen ned i en skål med sæbevand, og der dannes sæbebobler fyldt med oxygen.

Oxygen. Den klassiske opstilling til fremstilling af oxygen. Fra tildrypningstragten hældes hydrogenperoxid, H2O2, ned på mangandioxid, MnO2. På billedet ledes det dannede oxygen ned i en skål med sæbevand, og der dannes sæbebobler fyldt med oxygen.

oxygen, grundstof nr. 8, placeret i det periodiske systems 16. gruppe; atomtegn O. Oxygen findes i den atmosfæriske luft som ilt, hvis molekyler indeholder to oxygenatomer, O2, og udgør ca. 21%. Ilt er en farve- og lugtløs gas, som kan fortættes til en lyseblå væske; ved yderligere afkøling bliver væsken til et fast stof. I atmosfæren findes også små og variable mængder af ozon, hvis molekyler, O3, indeholder tre oxygenatomer. Ilt kan opløses i vand, og det er denne opløste ilt, som betinger livet af fx fisk i vandet.

Ordet oxygen kommer af græsk oxys 'sur, syreholdig' og -gen.

Luftens ilt dannes ved planternes fotosyntese, og oxygen frigøres ved opvarmning af en række oxygenrige forbindelser, fx salpeter. De store mængder, der anvendes i industrien, fremstilles ved destillation af flydende luft. Ilt fremstilles også ved elektrolyse af vand, hvorved man samtidig får brint.

Mange oxygenforbindelser kan beskrives ved, at et oxygenatom med to elektronparbindinger er bundet til andre atomer, fx vand: H-O-H. Andre kan beskrives ved, at et oxygenatom har optaget to elektroner og er blevet til en oxidion, O2-, fx calciumoxid: Ca2+ , O2-. Bindingsforholdene er dog ofte langt mere komplicerede; iltmolekylet, O2, er nærmest to oxygenatomer bundet sammen med en elektronparbinding, og hvert med en fri elektron: O-O.

Annonce

Opdagelseshistorie

Egenskaber
Nummer8
AtomtegnO
Navnoxygen
Relativ atommasse15,9994
Densitet1,33 g/l (20 °C)
Smeltepunkt-218,4 °C
Kogepunkt-182,962 °C
Opdagelse1774 (J. Priestley)

Den britiske kemiker Joseph Priestley opvarmede 1.8.1774 vha. et stort brændglas kviksølvkalk (kviksølv(II)oxid) og fik dannet en gas, som han opsamlede. Han anbragte et lys i gassen og så, at forbrændingen gik langt hurtigere. Han fyldte en glasklokke, hvor der i forvejen var anbragt en mus, med gassen, og han så, at musen levede ubekymret videre. Disse iagttagelser viste sig at være så skelsættende, at mange historikere anser 1.8.1774 for den dag, kemien blev født.

Priestley fortalte A.L. Lavoisier om sit forsøg; og denne holdt et halvt år senere et foredrag i det franske akademi og forklarede, at den nye gas var nøglen til kemien: Når stoffer som svovl, fosfor og metaller opvarmes i luften, forbinder de sig med oxygen og danner oxider. Det forklarede, at vægten øgedes ved disse reaktioner.

Lavoisier bemærkede, at der dannedes syre, når svovl og fosfor brændte. Derfor indførte han navnet oxygen 'det syredannende'. Her tog han dog fejl; få år efter påvistes, at der findes syrer som hydrogensulfid, H2S, og hydrogencyanid, HCN, der ikke indeholder oxygen.

Geokemi og mineralogi

Oxygen er det hyppigste grundstof i jordskorpens bjergarter. Det udgør 47 vægtpct. af Jordens skorpe, og det samlede indhold af oxygen i jordskorpen, havene og luften andrager 49%. I jordskorpens bjergarter er det overvejende bundet til silicium i form af silikatmineraler som fx kvarts, feldspat, hornblende og lermineraler. Andre vigtige oxygenbærende mineraler er carbonater (fx calcit, dolomit), sulfater (fx gips) og oxider (fx magnetit).

Oxygen er vigtigt for de sedimentære bjergarters oxidationsforhold. Anoxiske (iltfrie) miljøer dannes, hvor oxygen fra luft eller vand er opbrugt gennem oxidation af organisk materiale. Pyrit (jernsulfid) er karakteristisk for marine, anoxiske aflejringer dannet ved bakteriel sulfatreduktion. Sådanne aflejringer indeholder store mængder organisk stof, der ved opvarmning kan danne olie og gas.

Biologi

Oxygen er en central bestanddel af de organiske stoffer, som alle organismer er opbygget af, og af det vand, som organismerne for en stor del også består af; fx er ca. 65 vægtpct. af et menneske oxygen. Oxygen dannes af planter ved fotosyntese og forbruges af aerobe (iltkrævende) organismer, der er afhængige af oxygen ved forbrænding af føden (se respiration og stofskifte). Både dyr, planter og mange mikroorganismer bruger luftens ilt, mens visse anaerobe mikroorganismer i bl.a. jord, vand og tarmfloraen kan leve uden, fx denitrificerende bakterier, visse arkebakterier (Archaea) og gær (se også fermentering).

Der har ikke altid været ilt i Jordens atmosfære. Ilten er tilvejebragt af levende organismer, til at begynde med cyanobakterier, som opstod for mere end 3 mia. år siden. Cyanobakterier var sandsynligvis de første organismer, der udførte fotosyntese, hvorved ilt blev frigivet. Først for omkring 1 mia. år siden nåede atmosfærens iltindhold op på ca. 1% af nutidens niveau, hvorved det blev muligt for organismer at ånde med ilt. Fremkomsten af ilt medførte mange organismers uddøen, da den fri ilt var en cellegift for dem; dette kaldes ofte iltkatastrofen (se fotosyntese (bakteriel)). For over 430 mio. år siden fremkom de første planter, og den fortsatte fotosyntese bevirkede en stigning i atmosfærens iltindhold, en forudsætning for udviklingen af et ozonlag (se atmosfæren og Jorden (udvikling)).

Organismerne optager luftens ilt ved diffusion gennem deres overflade eller via særlige respirationsorganer, gæller hos vandlevende dyr, lunger hos mange landlevende og trakéer hos fx insekter. Mange dyr har oxygenbindende molekyler, fx transporterer blodets hæmoglobin oxygen rundt i kroppen; hos leddyr og bløddyr varetager hæmocyanin denne rolle. Musklernes myoglobin er depot for oxygen til muskelcellerne. Se også ilt (iltoptagelse).

Når føden omsættes ved organismernes forbrænding, dannes reducerede coenzymer, der i respirationskæden oxideres af oxygen under samtidig syntese af det energirige molekyle ATP (se oxidativ fosforylering). Ca. 85% af organismens oxygenforbrug kan henføres til denne proces. Den resterende del går bl.a. til forskellige nedbrydningsprocesser, katalyseret af dioxygenaser, monooxygenaser (hydroxylaser, fx hydroxylering med cytochrom P450, se cytochromer) og oxidaser.

Nogle af oxygens omdannelsesprodukter i organismen, de reaktive iltforbindelser (eng. reactive oxygen species (ROS)), er giftige for cellerne, idet de bevirker oxidative skader på lipider, proteiner og nukleinsyrer. Til ROS henregnes hydrogenperoxid (H2O2), der bl.a. dannes i reaktioner katalyseret af oxidaser, superoxidanionen (O2-), der kan dannes ved alle typer af oxidationer med oxygen, samt hydroxylradikalet (OH∙), der dannes af H2O2 og O2-. Organismens forsvar mod disse forbindelser er dels enzymatiske reaktioner, der kan omsætte forbindelserne til oxygen, dels antioxidanter, der ikke-enzymatisk reagerer med forbindelserne. Oxidative skader på proteiner menes bl.a. at være en væsentlig patogen faktor ved åreforkalkning, ligesom dannelsen af ROS synes at være en væsentlig årsag til giftigheden af høje oxygenkoncentrationer. Superoxiddannelse er dog også vigtig i organismens forsvar mod bakterier, idet aktiverede makrofager danner store mængder superoxid, der virker bakteriedræbende. Se også radikaler. Vedr. ilt som miljøfaktor, se ilt og iltsvind. Se også iltbehandling, autoxidation, oxidation og naturlige antioxidanter.

Forbindelser

Da oxygen er det stærkeste oxidationsmiddel næst efter fluor, har det oxidationstrin −2 i næsten alle binære forbindelser med andre grundstoffer, undtagen i dets fluorforbindelser. Forbindelser med oxygen i oxidationstrin −2 omtales under oxider.

Den mest stabile fluorforbindelse er oxygendifluorid, OF2, der er en farveløs, uhyre giftig gas. Den er stabil ved stuetemperatur, men dekomponeres ved 200 °C. Dioxygendifluorid, O2F2, er kun stabil ved temperaturer væsentligt under 0 °C og er et stærkt oxidations- og fluoreringsmiddel. Oxygen tildeles oxidationstrin −1 i hydrogenperoxid, brintoverilte, H2O2, og i de deraf afledte oxider, fx natriumperoxid, Na2O2. I kaliumsuperoxid, KO2, har oxygen formelt oxidationstrin −1/2. Der findes komplekse cobaltforbindelser, som indeholder en O2-gruppe. Endvidere findes der komplekse forbindelser, der tilsyneladende kan optage og afgive oxygen i molekylær form; den vigtigste er hæmoglobin.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Bjørn Buchardt, Ole Bostrup, Niels Grunnet, Svend Erik Rasmussen, Lotte Endsleff: oxygen i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 29. marts 2017 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=137376