Οξυγόνο: ούτε λίγο ούτε πολύ

Μικρό βιογραφικό για το στοιχείο οξυγόνο. Κάθε Κυριακή «Το Βήμα» μάς ξεναγεί και σε μιαν άλλη γωνιά του περιοδικού πίνακα.

Η μεγάλη παρεξήγηση

Στις αρχές του προηγούμενου αιώνα παρατηρήθηκε μια παγκόσμια «τρέλα» με το οξυγόνο. Διότι και τα μυαλά αποδεικνύονται αρκετά εύφλεκτα και παίρνουν εύκολα φωτιά όταν υπάρξει η κατάλληλη σπίθα. Και εδώ η σπίθα ήταν η ιδέα κάποιων εμπόρων να απευθυνθούν στο κοινό εκμεταλλευόμενοι τον καημό για όσο γίνεται περισσότερη υγεία. Ετσι εμφανίστηκαν μικρές μπουκάλες οξυγόνου για να παίρνει ο πελάτης κατά βούληση περισσότερες ανάσες με καθαρό οξυγόνο, άλλα προϊόντα για την ενυδάτωση του δέρματος με περισσότερο οξυγόνο, κάψουλες με οξυγόνο που όταν τις κατάπινες υποτίθεται ότι θα σκότωναν τα βλαβερά μικρόβια στο στομάχι, κάτι επίσης εντελώς ανόητο και αχρείαστο, ενώ τα τελευταία χρόνια πολλοί ίσως θα θυμούνται τη φωτογραφία του Μάικλ Τζάκσον ξαπλωμένου σε ένα κρεβάτι κλεισμένο μέσα σε ατμόσφαιρα καθαρού οξυγόνου. Τότε μάλιστα είχε υπάρξει η φήμη ότι κοιμάται κάθε βράδυ σε ένα τέτοιο κρεβάτι, αλλά η αλήθεια είναι μάλλον ότι απλώς φωτογραφήθηκε μία φορά σε αυτό όταν είχε βοηθήσει να αγοραστεί μια τέτοια εγκατάσταση για να δωριστεί σε νοσοκομείο της Καλιφόρνιας και να χρησιμεύσει στην περίθαλψη ανθρώπων με πολύ σοβαρά εγκαύματα.

Επίσης σε όσους ασχολούνται με καταδύσεις δεν συνιστάται να έχουν στις φιάλες τους καθαρό οξυγόνο, ενώ είναι γνωστό ότι παλαιότερα που τοποθετούσαν τα μωρά σε θερμοκοιτίδες και τους διοχέτευαν καθαρό οξυγόνο είχαν παρατηρηθεί περιπτώσεις όπου αυτό είχε ως αποτέλεσμα να πειραχτεί σοβαρά η όραση των διπλά άτυχων βρεφών. Η αλήθεια είναι ότι μετά το 1954 όλα αυτά θα κόβονταν με το μαχαίρι. Διότι τότε δύο ερευνητές, η Ρεμπέκα Γκέρσμαν και ο Ντάνιελ Γκίλμπερτ, δημοσίευσαν στο περιοδικό «Science» μια εργασία που αρκεί να διαβάσεις τον τίτλο της για να καταλάβεις πολλά: «Oxygen Poisoning and X-Irradiation: A mechanism in common». Και με δυο λόγια, εκεί εξηγούσαν ότι και στην περίπτωση μιας ανεπιθύμητης ακτινοβολίας όπως αυτή που εκπέμπεται από μια ατομική βόμβα αλλά και στην περίπτωση που καθαρό οξυγόνο μπαίνει έτσι ανεξέλεγκτα και σε υπερβολικές δόσεις στον οργανισμό προκύπτουν οι ίδιες βλαβερές ελεύθερες ρίζες. Αρα το οξυγόνο θα πρέπει να εισάγεται με πολλή προσοχή στον οργανισμό και με προδιαγραφές καθαρά ιατρικές, μακριά από κάθε μορφή εμπορικής εκμετάλλευσης και όχι βέβαια για τις ανάγκες της αισθητικής ή της προπονητικής.

1/4 του λίτρου ανά λεπτό: Είναι η κατανάλωση οξυγόνου από έναν άνθρωπο με σωματική μάζα 70 κιλά.

17%: Αν η περιεκτικότητα του οξυγόνου στον αέρα ήταν κάτω από αυτόν τον αριθμό, η ζωή για τους ανθρώπους επάνω στη Γη θα ήταν αδύνατη. Υπάρχει μάλιστα και το πείραμα της Βιόσφαιρας στην Αριζόνα που το απέδειξε αυτό. Στα μέσα της δεκαετίας του ‘90 οκτώ άνθρωποι εθελοντικά είχαν κλειστεί μέσα σε έναν αποκλεισμένο από τον υπόλοιπο κόσμο επίγειο βιότοπο με σκοπό να ζήσουν όπως αν βρίσκονταν στη Σελήνη ή στον Αρη, παράγοντας την τροφή τους και τον δικό τους αέρα για να αναπνέουν. Κάποια στιγμή όμως η περιεκτικότητα του οξυγόνου έπεσε κάτω από το 17% διότι περίπου 30 τόνοι είχαν δεσμευθεί από τον σίδηρο του εδάφους, όπως υπέθεσαν εκ των υστέρων οι άνθρωποι που ασχολούνταν με το πείραμα. Ετσι οι εθελοντές αναγκάστηκαν να βγουν διότι κρίθηκε πως κινδύνευαν.

35%: Αν η περιεκτικότητα του οξυγόνου στον αέρα ήταν μεγαλύτερη από αυτόν τον αριθμό, πολλά πράγματα επάνω στον πλανήτη μας θα έπαιρναν φωτιά. Παράδειγμα για αυτό έχει μείνει η πυρκαγιά τον Ιανουάριο του 1967, η οποία είχε στοιχίσει τη ζωή σε τρεις αστροναύτες της NASA σε πειραματικές δοκιμές στη Γη σε ατμόσφαιρα καθαρού οξυγόνου, στο πλαίσιο του προγράμματος «Απόλλων».

21%: Είναι το σημερινό επίπεδο όπου κατά μέσον όρο έχει σταθεροποιηθεί η περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε οξυγόνο.

Μεγάλες ποσότητες οξυγόνου χρησιμοποιούνται σε βιομηχανική κλίμακα για τη δημιουργία διαφόρων κραμάτων αλλά και για την παρασκευή χάλυβα. Το χρειάζονται για να αντιδράσει με τον άνθρακα και να πάρουν μονοξείδιο του άνθρακα αλλά και θερμική ενέργεια και αυτό στη συνέχεια να αναγάγει τα οξείδια του σιδήρου. Χρησιμοποιείται καθαρό οξυγόνο και όχι ατμοσφαιρικός αέρας που περιέχει και άζωτο ώστε να μη σπαταλούν ενέργεια θερμαίνοντας και το άχρηστο σε αυτή την περίπτωση άζωτο.

Αλλά πού το βρίσκουν τόσο οξυγόνο; Η απάντηση είναι η πιο εύκολη στον κόσμο. Το οξυγόνο που χρησιμοποιεί η βιομηχανία το αντλεί από τον αέρα. Οχι από την ατμόσφαιρα βέβαια κατευθείαν αλλά από τον αέρα που με ψύξη και πίεση περιέρχεται σε υγρή κατάσταση. Αυτός ο υγροποιημένος αέρας στους -195,79 βαθμούς Κελσίου περιέχει οξυγόνο (21%), άζωτο (78%) και αργό (1%). Με απόσταξη απομακρύνεται το άζωτο και το οξυγόνο που μένει μεταφέρεται σε υγρή μορφή προφανώς πιο αποτελεσματικά από ειδικά κατασκευασμένα πλοία, αφού το 1 λίτρο αν ήταν σε αέρια μορφή θα κατελάμβανε όγκο 840 λίτρων περίπου.

Από το παραγόμενο βιομηχανικά οξυγόνο περίπου το 55% πηγαίνει στη χαλυβουργία και το 25% στην παραγωγή με χημικές μεθόδους διαφόρων προϊόντων όπως είναι η παρασκευή αιθυλενοξειδίου για την παραγωγή αντιψυκτικών ουσιών ή πλαστικών δοχείων από την αντίδραση οξυγόνου με αιθυλένιο, ενώ δεν ξεχνούμε ότι χρησιμοποιείται σε νοσοκομειακό περιβάλλον αλλά είναι και ένα ισχυρό καύσιμο για τους κινητήρες προώθησης των πυραύλων που μεταφέρουν δορυφόρους στο Διάστημα.

Οπως αναφέρει το πανεπιστημιακό σύγγραμμα «Ανόργανη Χημεία – Τα Στοιχεία» (Κατάκης, Μεθενίτης, Μητσοπούλου, Πνευματικάκης), «η αιμοσφαιρίνη (Hb) μεταφέρει οξυγόνο από τους πνεύμονες στους ιστούς και είναι φορέας οξυγόνου μέσα στα μυϊκά κύτταρα. Η μυοσφαιρίνη μπορεί να μεταφέρει ένα μόριο οξυγόνου, ενώ η αιμοσφαιρίνη 2,8 μόρια οξυγόνου κατά μέσον όρο. Στους πνεύμονες όπου η πίεση του οξυγόνου είναι μεγαλύτερη είναι μεγαλύτερο και το ποσοστό της αιμοσφαιρίνης που έχει οξυγονωθεί σε σχέση με το οξυγόνο που μπορεί να βρίσκεται, π.χ., σε μυϊκά κύτταρα». Το σημαντικό πάντως, όπως επισημαίνουν οι συγγραφείς, είναι ότι το οξυγόνο στην αιμοσφαιρίνη μπορεί να αντικατασταθεί και από άλλες ομάδες, όπως αυτή του μονοξειδίου του άνθρακα. Ακόμη και μικρή ποσότητα μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να εμποδίσει τη μεταφορά οξυγόνου και αυτό μάς εκφράζει με τη γλώσσα της Χημείας τι σημαίνει «δηλητηρίαση από μονοξείδιο».

Ο αέρας που κυκλοφορεί στον θάλαμο του αεροπλάνου, ακόμη και αν αυτό βρίσκεται σε ύψος 30.000 ποδών, είναι σε μια πίεση που αντιστοιχεί στην ατμοσφαιρική πίεση μιας οροσειράς γύρω στα 8.000 πόδια (= 2.438 μέτρα). Αραιός αέρας είναι η αλήθεια, αλλά οι επιβάτες δεν κάνουν κάτι κοπιαστικό, κάθονται, οπότε αρκεί. Αν για κάποιον λόγο αρχίσει εκεί ψηλά να πέφτει η πίεση μέσα στον θάλαμο και ώσπου να κατέβει το αεροπλάνο πολύ πιο χαμηλά, ενεργοποιείται ένα σύστημα όπου εμφανίζεται μπροστά στον επιβάτη μια μάσκα από σιλικόνη για να την προσαρμόσει στο πρόσωπό του. Αυτή με τη βοήθεια ενός σωλήνα είναι σε σύνδεση είτε με μια κεντρική φιάλη παροχής οξυγόνου είτε με ένα ατομικό σύστημα, όπου αρχίζει η αντίδραση χλωρικού νατρίου με ρινίσματα σιδήρου και παράγεται οξυγόνο. Αυτό όμως δεν μπορεί ούτε και πρέπει να διαρκέσει περισσότερο από 15-20 λεπτά. Οσο χρειάζεται ο πιλότος για να κατεβάσει το αεροπλάνο.