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


Κάποιες εκφράσεις εξαιτίας της εντατικής χρήσης μένουν όπως είναι, έστω και αν με την πάροδο του χρόνου και την πρόοδο της επιστήμης γίνονται πια «κάπως» λάθος. Κλασικό παράδειγμα είναι η λέξη «οξείδωση», φαινόμενο σχετικό όχι μόνο με το οξυγόνο, ασχέτως αν ξεκίνησε να παρατηρείται χάρη στο οξυγόνο. Παλαιότερα δηλαδή ονόμασαν οξείδωση την αντίδραση όπου συμμετείχε το οξυγόνο και ένα άλλο στοιχείο και κατέληγαν να δημιουργήσουν μια νέα ένωση των δύο. Οπως ο σίδηρος με το οξυγόνο του αέρα που έδινε οξείδιο του σιδήρου, το γνωστό και εύθρυπτο σώμα που το λέμε σκουριά. Ετσι θεωρούσαν ότι ήταν τα προϊόντα της οξείδωσης. Υπήρχε και μια αντίστροφη αντίδραση όπου για παράδειγμα οξείδιο του μαγνησίου με άνθρακα στους 2.000 βαθμούς Κελσίου μπορούσε να δώσει μεταλλικό μαγνήσιο και μονοξείδιο του άνθρακα. Αυτή η «επιστροφή», από οξείδιο σε μέταλλο και υλικό πιο συμπαγές από τη σκουριά, ονομάστηκε αναγωγή, μια επιστροφή δηλαδή προς τα πίσω, προς την αρχή, σηματοδότηση μιας πορείας αντίστροφης της οξείδωσης. Τα πράγματα όμως δεν ήταν τόσο απλά και όταν εξοικειώθηκαν οι χημικοί με τα ηλεκτρόνια κατάλαβαν ότι πιο έγκυρα η περιγραφή θα γινόταν παρακολουθώντας την πορεία των ηλεκτρονίων όταν γίνεται μια αντίδραση. Ετσι έφθασαν σε ένα σημείο όπου οξείδωση δεν ήταν μόνον αντίδραση με παρουσία οξυγόνου αλλά «οξείδωση» συνέβαινε και χωρίς αυτό. Αρκεί να είχαμε κάποιο στοιχείο που έχανε ηλεκτρόνια, και λέμε ότι οξειδώνεται, και αυτά ακριβώς τα έπαιρνε ένα άλλο, και λέμε ότι ανάγεται. Υπάρχει μάλιστα και ο μνημονικός κανόνας, στα αγγλικά, o.i.l. r.i.g. (σημαίνει εξέδρα άντλησης πετρελαίου, αλλά αυτό είναι άσχετο) από τα αρχικά των λέξεων: oxidation is less, reduction is gain (of electrons). Σήμερα αυτό έχει επεκταθεί ώστε να μην είναι απαραίτητο να ψάχνουμε ποιος πήρε και από πού. Κρατούμε πάντα έναν λογαριασμό για το πόσα ηλεκτρόνια μπορεί να δώσει ή να πάρει ένα άτομο για να φτιάξει δεσμό με ένα άλλο. Αυτό λέγεται αριθμός οξείδωσης. Αν λοιπόν αλλάζει ο αριθμός οξείδωσης σε κάποια άτομα μιας αντίδρασης είναι αρκετό για να θεωρήσουμε ότι έγινε μια οξειδοαναγωγή. Τώρα στην πράξη, κάποιος που δεν ασχολείται και πολύ με τις αντιδράσεις θα πρέπει τουλάχιστον να ξέρει ότι μια οξειδωτική ουσία «οξειδώνει» κάποιαν άλλη (και δεν σημαίνει πλέον ότι μπαίνει πάντα στη μέση μόνον οξυγόνο), και στο μυαλό μας θα έχουμε ότι «της αφαιρεί ηλεκτρόνια». Το αντίθετο γίνεται με την αναγωγή. Η ουσία που προκαλεί την απώλεια ηλεκτρονίων ονομάζεται «οξειδωτική» και η ουσία που προκαλεί την προσθήκη ηλεκτρονίων ονομάζεται «αναγωγική».
Οζον: γιατί το είπαν έτσι
Πρόκειται για ένα μπλε αέριο που το μόριό του το συγκροτούν τρία άτομα οξυγόνου σχηματίζοντας σχήμα V με ένα οξυγόνο στην κορυφή και τα δύο άλλα έτσι ώστε η μεταξύ τους γωνία να είναι 116,8 μοίρες περίπου. Για πρώτη φορά σημειώθηκε επίσημα η ύπαρξή του από εργαστηριακούς ερευνητές το 1840 στο Πανεπιστήμιο της Βασιλείας στην Ελβετία, από τον γερμανό χημικό Κρίστιαν Φρίντριχ Σενμπάιν (1799-1868) που ήταν και ο νονός της αλλοτροπικής, δηλαδή της κάπως διαφορετικής αυτής μορφής οξυγόνου. Εξαιτίας δηλαδή της έντονης οσμής που ανέδιδε, δανείστηκε από την ελληνική λέξη όζω=βρωμάω τη ρίζα και ονόμασε το αέριο αυτό όζον.
Με τη γλώσσα των αριθμών
700: Είναι περίπου οι αντιδράσεις που συμβάλλουν στον σχηματισμό του φωτοχημικού νέφους.
400: Είναι περίπου οι σχηματιζόμενες ενδιάμεσες ουσίες.
Τι θέλει από τη ζωή μας


Δεν είναι σταθερό και εύκολα μετατρέπεται στη συνηθισμένη μορφή του οξυγόνου, που είναι ένα μόριο με δύο άτομα οξυγόνου. Στον εισπνεόμενο αέρα υπάρχει σε μια χαμηλή αλλά σταθερή συνήθως περιεκτικότητα 0,002 ppm (parts per million). Εμφανίζεται με δύο ρόλους, αλλά αντιφατικούς μεταξύ τους. Στην τροπόσφαιρα, το κατώτερο τμήμα της γήινης ατμόσφαιρας, από την επιφάνεια ως 17 χιλιόμετρα ύψος, εκεί όπου είναι συγκεντρωμένα το 75% της ατμοσφαιρικής μάζας και το 99% των υδρατμών και των αιωρούμενων σωματιδίων, με την ύπαρξή του εκεί θεωρείται ότι ρυπαίνει. Στη στρατόσφαιρα, σε ύψος δηλαδή από 20 ως 40 χιλιόμετρα, δρα σαν ασπίδα προστασίας του πλανήτη για ένα ποσοστό από τις βλαβερές υπεριώδεις ακτίνες. Υπεριώδης ακτινοβολία με μήκος κύματος μικρότερο από 240 nm αντιδρά με το μοριακό οξυγόνο (Ο2) και το σπάει σε δύο άτομα, Ο + Ο, που με τη σειρά τους φτιάχνουν μαζί με άλλα, ανά τρία, όζον (Ο3). Αυτό με τη σειρά του απορροφά υπεριώδεις ακτίνες στην περιοχή 220-290 nm που το αποσυνθέτουν σε ένα μόριο οξυγόνου και ένα άτομο (Ο2 + Ο). Ανά πάσα στιγμή δηλαδή το όζον καταστρέφεται και ανασχηματίζεται αλλά οι δύο αυτές διαδικασίες συμβαίνουν με την ίδια ταχύτητα και έτσι θεωρητικά θα υπήρχε πάντα όζον για να φιλτράρει τις καταστρεπτικές για τη ζωή ακτινοβολίες. Ωστόσο στη στρατόσφαιρα, αεροπλάνα που πετούν ψηλά εκπέμπουν ΝΟ και ΝΟ2 ενώ ουσίες όπως το φρέον από τις φιάλες αεροζόλ φθάνουν εκεί και με τη βοήθεια του ηλίου επιταχύνουν τη διάσπαση του όζοντος. Γενικά το όζον της στρατόσφαιρας είναι επιθυμητό, της τροπόσφαιρας ανεπιθύμητο. Διότι σε αυτήν αποτελεί συστατικό του φωτοχημικού νέφους. Γι’ αυτό υπάρχουν όρια συναγερμού ιδιαίτερα στις μεγαλουπόλεις το καλοκαίρι. Στην Ευρωπαϊκή Ενωση ο στόχος είναι όχι περισσότερο από 120 μικρογραμμάρια ανά κυβικό μέτρο, που μεταφράζεται και σε 60 nmol/mol (Οδηγία 2008/50), βρίσκοντας τον μέσον όρο των μετρήσεων που γίνονται μέσα σε 8 ώρες και αυτό το όριο δεν πρέπει να ξεπερνιέται για περισσότερες από 25 ημέρες τον χρόνο. Περίπου σε αυτά τα όρια έχει καταλήξει και η ΕΡΑ, η Επιτροπή Περιβάλλοντος των Ηνωμένων Πολιτειών. Στο εσωτερικό των κτιρίων μπορεί να βρεθούν μεγαλύτερες συγκεντρώσεις, όπως για παράδειγμα εκεί όπου λειτουργούν πολλά φωτοτυπικά μηχανήματα.
Το όζον στη βιομηχανία
Οζον παράγεται για διάφορες χρήσεις διοχετεύοντας αέρα μέσα από ομόκεντρους γυάλινους σωλήνες με επίστρωση μεταλλική ώστε να εφαρμόζεται τάση 15 χιλιάδων Βολτ με συχνότητα 50 Hertz. Το αέριο που προκύπτει περιέχει 2% περίπου όζον. Οταν χρειάζεται όζον μόνον για την απολύμανση ενός χώρου χρησιμοποιούνται υπεριώδεις ακτίνες που προσβάλλουν μόρια αέρα. Οπου το ηλεκτρικό ρεύμα δεν κοστίζει πολύ, προτιμάται το όζον για την απολύμανση του νερού διότι σε αντίθεση με το χλώριο δεν φορτώνει το νερό με άλλες πρόσθετες ουσίες. Εξαφανίζεται γρήγορα από αυτό. Δεν ενδείκνυται όμως στο να αντικαθιστά μόνιμα το χλώριο σε εγκαταστάσεις όπως αυτές στα κολυμβητήρια διότι δεν παρέχει μόνιμη απολύμανση.
Ερωτήσεις λογικές και μη



Αφού είναι επιβλαβές για τον οργανισμό, πώς το δίνουν στους ανθρώπους σε ενέσιμη μορφή;
Είναι επιβλαβές όταν εισπνέεται σε ποσότητες. Σύμφωνα με κάποιες έρευνες όμως που έγιναν και τις παρουσίασε και το ΒΗΜΑScience (5.1.2012): «…Το όζον εξετάζεται τα τελευταία χρόνια από αρκετούς ειδικούς ως θεραπευτικό μέσο για τη δισκοκήλη –μια διαδεδομένη βλάβη η οποία παρουσιάζεται όταν, με την πάροδο του χρόνου ή εξαιτίας της κακής στάσης του σώματος, οι δίσκοι που βρίσκονται ανάμεσα στους σπονδύλους παρουσιάζουν φλεγμονή και διογκώνονται με αποτέλεσμα να πιέζουν τα νεύρα και να προκαλούν πόνους και «πιασίματα». Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Φρανκφούρτης στη Γερμανία εφήρμοσαν τη θεραπεία με όζον σε 327 εθελοντές με δισκοκήλη οι οποίοι είχαν χρόνιους και σοβαρούς πόνους στη μέση και, μη έχοντας δει βελτίωση με τις άλλες θεραπείες, επρόκειτο να υποβληθούν σε χειρουργική επέμβαση. Το αέριο αναμείχθηκε με στεροειδή και χορηγήθηκε με ένεση απευθείας στους δίσκους που παρουσίαζαν βλάβη… Οπως δήλωσαν οι επιστήμονες παρουσιάζοντας τα ευρήματά τους στο πρόσφατο ετήσιο συνέδριο της Ραδιολογικής Εταιρείας της Βόρειας Αμερικής, ορισμένες έρευνες δείχνουν ότι το όζον επιδρά ευεργετικά μειώνοντας τα επίπεδα των προσταγλανδινών που προκαλούν φλεγμονές και συσπάσεις των μυών».

ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ