Deguonis yra cheminis elementas, kurio simbolis yra O, o atominis skaičius - 8. Tai trečias pagal paplitimą elementas visatoje po vandenilio ir helio. Kai yra vienas, du deguonies atomai paprastai susijungia į bespalves dujas - dioksidą (O2). Jis neturi skonio ar kvapo. Skystas ir kietas būdamas jis yra blyškiai mėlynos spalvos. Deguonies dujos sudaro 20,8 % Žemės atmosferos. Deguonis priklauso periodinės elementų lentelės chalkogenų grupei, jo atominis skaičius yra 8. Tai labai reaktyvus nemetalas. Jis taip pat sudaro oksidus su daugeliu elementų. Oksidai sudaro beveik pusę Žemės plutos.

Dauguma gyvybės rūšių Žemėje kvėpavimui naudoja deguonies dujas (O2). Daugelyje gyvų organizmų organinių molekulių yra deguonies, pavyzdžiui, baltymuose, nukleino rūgštyse, angliavandeniuose ir riebaluose. Deguonis yra vandens, kurio reikia visai žinomai gyvybei gyventi, dalis. Augalai Žemės dioksidą gamina fotosintezės būdu, naudodami Saulės šviesą deguoniui atskirti nuo vandens ir anglies dioksido. Ozonas (O3) yra Žemės atmosferos viršuje, ozono sluoksnyje. Jis sugeria ultravioletinę spinduliuotę, todėl sumažėja žemės paviršių pasiekianti spinduliuotė.

Deguonį prieš 1604 m. išskyrė Mykolas Sendivogius. Dažnai manoma, kad šį elementą atrado Karlas Vilhelmas Šelė (Carl Wilhelm Scheele) Švedijoje 1773 m. arba DžozefasPriestlis(JosephPriestley) Anglijoje 1774 m. Priestley paprastai laikomas pagrindiniu atradėju, nes jo darbas buvo paskelbtas pirmasis, nors jis vadino jį "deflogistiniu oru" ir nemanė, kad tai cheminis elementas. Antuanas Lavoazjė 1777 m. sugalvojo deguonies pavadinimą ir pirmasis pasakė, kad tai yra cheminis elementas. Jis taip pat buvo teisus dėl to, kad deguonis padeda degimo procesui.

Deguonis naudojamas plieno, plastikų, tekstilės, raketinio kuro ir suvirinimo gamybai.

Fizinės ir cheminės savybės

Atominė sandara: deguonies elektronų konfigūracija yra 1s2 2s2 2p4. Jis yra labai elektroneigiamas elementas (vienas iš labiau elektroneigiamų nemetalų) ir dažnai dalyvauja oksidacijos–redukcijos reakcijose. Dvivandenis deguonis (O2) yra paramagnetinis dėl dviejų neporinių elektronų, o tai reiškia, kad jis traukiamas magneto.

Fizikinės būsenos: standartinė temperatūroje O2 yra bespalvės, bekvapės dujos. Jo virimo temperatūra yra −183 °C, o lydymosi −218,8 °C. Skystas ir kietas deguonis yra blyškiai mėlynos spalvos.

Alotropai: pagrindiniai allotropai yra dioksigenas (O2) ir ozonas (O3). Egzistuoja ir trumpalaikės reaguojančios formos, pavyzdžiui, singletinis deguonis, svarbus organinėje chemijoje ir fotocheminėse reakcijose.

Pasiskirstymas ir dariniai

Deguonis sudaro apie 21 % atmosferos tūrio ir yra vienas gausiausių elementų Žemės plutoje — oksidai ir silikatai, kuriuose yra deguonies, sudaro didelę dalį plutos masės (apie pusę pagal masę). Deguonis yra vandens (H2O) komponentas, taip pat plačiai randamas organinėse molekulėse (baltymuose, angliavandeniuose, riebaluose, nukleino rūgštyse).

Biologinė reikšmė

Dauguma daugialąsčių organizmų naudoja deguonį kvėpavimui — aerobinis metabolizmas oksiduoja organines medžiagas, išlaisvindamas energiją (ATP). Augalai, dumbliai ir kai kurios bakterijos gamina deguonį fotosintezės metu:

6 CO2 + 6 H2O + šviesa → C6H12O6 + 6 O2

Be to, ozono sluoksnis stratosferoje apsaugo gyvybę nuo kenksmingos ultravioletinės spinduliuotės; tuo tarpu troposferoje susidaręs ozonas yra oro taršos komponentas ir gali kenkti sveikatai bei augalams.

Istorija trumpai

Istorijoje deguonies atradimas siejamas su keliomis figūromis: Mykolas Sendivogius buvo minimame tekstuose nurodomas kaip išskyręs tam tikrą „gyvybės maistą“, o 1770–1774 m. panašius dujų atradimus padarė Karlas Vilhelmas Šelė (Carl Wilhelm Scheele) ir DžozefasPriestlis(JosephPriestley). Antuanas Lavoazjė pavadino šią dują „deguonimi“ ir aiškiai suprato jos svarbą degimo ir oksidacijos procesuose. Tyrimų chronologija ir priskyrimai istorijoje kartais skiriasi, tačiau Lavoazjė pateikė teisingą interpretaciją ir terminologiją.

Gamyba ir industrinis naudojimas

Pramonėje deguonis gaminamas keliais būdais. Pagrindiniai metodai:

  • atmosferos oro suskystinimas ir frakcinė distiliacija (pagrindinis didelių kiekių šaltinis);
  • adsorbcijos metodai (PSA — pressure swing adsorption), naudojami vidutinėms apimtims ir medicinai;
  • vandens elektrolizė, svarbi laboratorijose ir kai kuriose pramoninėse aplikacijose.

Pagrindinės pritaikymo sritys:

  • plieno ir kitų metalų gamyba (kaitinimas, oksidacija, konvertoriai);
  • cheminė pramonė — oksidacijos procesai, plastiko ir kitų cheminių junginių sintezė;
  • raketų kuras (skystas deguonis, LOX, kaip oksidatorius);
  • suvirinimas ir pjovimas (dujos, naudojamos su acetilenu ar kitu degalu);
  • medicininė deguonies terapija ir gyvybės palaikymo sistemos;
  • vandens valymas ir nuotekų apdorojimas (oksidaciniai procesai);
  • stiklo, cemento ir tekstilės pramonėse – procesų valdymui ir kokybei gerinti.

Saugumas

Deguonis pats savaime nedega, bet jis stipriai palaiko degimo procesus — degalai užsidega greičiau ir dega intensyviau, kai aplinkoje yra didesnė deguonies koncentracija. Skysto deguonies (LOX) laikymas reikalauja specialių izoliacinių talpų, kad būtų išvengta užšalimo ir pavojingų medžiagų kontaktų. Aukštas deguonies slėgis ar padidinta koncentracija gali sukelti oksidacinius sužalojimus. Be to, ilgalaikė veika didelėmis koncentracijomis arba dideliu slėgiu (pvz., hiperbariinė aplinka) gali sukelti deguonies toksikozę, pažeidžiančią plaučius ir centrinę nervų sistemą.

Trumpas santrauka

Deguonis yra esminis cheminis elementas gyvybei ir daugeliui pramoninių procesų. Jis yra aktyvus, įvairiapusis ir plačiai paplitęs tiek laisvos formos atmosferoje, tiek sudėtyje – oksiduose ir organinėse molekulėse. Supratimas apie jo savybes, gamybą ir saugų naudojimą yra svarbus tiek mokslui, tiek pramonei bei medicinai.