Ossigeno Elemento gassoso di simbolo O e numero atomico 8, appartenente al gruppo VIB (o 16) della tavola periodica. Scoperto nel 1774 dal chimico britannico Joseph Priestley e, indipendentemente, dal chimico svedese Carl Wilhelm Scheele, fu riconosciuto come un gas semplice dal chimico francese Antoine-Laurent Lavoisier che gli diede il nome.
Proprietà e diffusione
L'ossigeno è un gas incolore, inodore, insapore e debolmente magnetico, che può essere condensato in un liquido blu pallido con spiccate caratteristiche magnetiche. Allo stato solido è di colore blu ed è prodotto comprimendo ad altissime pressioni il liquido. Ha peso atomico 15,9994 e densità 1,429 g per litro; a pressione atmosferica, solidifica alla temperatura di -218,8 °C e liquefa a -183,4 °C.
È l'elemento più abbondante del nostro pianeta e rappresenta il 21% in volume, o il 23,15% in peso, dell'atmosfera; l'85,8% degli oceani (nell'acqua pura la percentuale è 88,8%), e il 46,7% della crosta terrestre, sotto forma di rocce e minerali, è composto di ossigeno. Esso rappresenta il 60% del nostro corpo e, oltre a essere un costituente principale dell'acqua, è presente nei composti chimici che formano i tessuti degli organismi viventi; quasi tutte le piante e gli animali, tra cui l'uomo, hanno bisogno di ossigeno, allo stato libero o combinato, per mantenersi in vita.
Si conoscono tre strutture dell'ossigeno: l'ossigeno normale, contenente due atomi per molecola, con formula O2; l'ozono, contenente tre atomi per molecola, con formula O3; e una forma di colore blu pallido, non magnetica, O4, che contiene quattro atomi per molecola e che degrada immediatamente a ossigeno normale. Sono inoltre noti tre isotopi stabili, di cui il più abbondante è l'ossigeno -16 (massa atomica 16), che rappresenta il 99,76% dell'ossigeno normale e che è stato usato nella determinazione dei pesi atomici fino agli anni Sessanta.
L'ossigeno viene preparato in laboratorio da sali come il clorato di potassio, il perossido di bario e il perossido di sodio. Il metodo di preparazione industriale più importante è l'elettrolisi dell'acqua e la distillazione frazionata dell'aria liquida. In quest'ultimo processo, l'aria viene liquefatta e poi lasciata evaporare; l'azoto, più volatile, evapora prima, lasciando l'ossigeno che può essere raccolto, quindi trasportato sia in forma liquida sia gassosa.
Dal punto di vista chimico l'ossigeno interviene in un gran numero di composti organici e inorganici. Reagisce con quasi tutti gli elementi, tra cui anche i gas nobili, formando composti che vengono detti ossidi (una reazione chimica in cui si forma un ossido è detta ossidazione). La velocità di reazione è determinata dai vari elementi e può essere anche molto rapida, come avviene ad esempio nel caso della combustione. Nella combustione spontanea, il calore generato dalla reazione è sufficiente per innalzare la temperatura della sostanza fino al punto di generare fiamme. L'ossigeno si combina così vigorosamente con il fosforo che il calore liberato dalla reazione provoca la fusione di quest'ultimo. Alcune polveri estremamente fini, dette sostanze piroforiche, presentano una superficie esposta all'aria molto estesa e possono dar luogo istantaneamente a reazioni di combustione spontanea. Lo zolfo, l'idrogeno, il sodio e il magnesio reagiscono con l'ossigeno in modo meno energetico e bruciano solo dopo accensione. Alcuni elementi, ad esempio il rame e il mercurio, formano ossidi molto lentamente, anche se portati ad alta temperatura. Infine i metalli inattivi, come il platino, l'iridio e l'oro, reagiscono con l'ossigeno solo per mezzo di metodi indiretti.
Usi
L'ossigeno è usato in grandi quantità nelle saldature ad alta temperatura, in cui viene sfruttata la fiamma caldissima prodotta da una miscela con altri gas. Viene inoltre somministrato a pazienti con difficoltà respiratorie, o a persone che si trovano in condizioni particolari in cui la concentrazione di ossigeno è troppo bassa per permettere la normale respirazione. L'aria arricchita di ossigeno è utilizzata nelle fornaci per la manifattura dell'acciaio.
L'ossigeno a elevata purezza trova impiego nell'industria metallurgica ed è di estrema importanza come propellente liquido per missili e razzi.