اکسیژن
Oxygen
فراوانترین عنصر پوسته؛ همهی نسوزهای اکسیدی بر پایهی آناند.
معرفی
اکسیژن فراوانترین عنصر پوستهی زمین است (حدود ۴۶٪ وزنی) و در عمل، «اسکلت» تمام نسوزهای اکسیدی را میسازد. هر مادهای که در این سایت میبینید — آلومینا، منیزیا، سیلیس، زیرکونیا — شبکهای از یونهای اکسیژن است که کاتیونها در حفرههای آن نشستهاند. اندازهی بزرگ یون O²⁻ (شعاع ~۱٫۴ آنگستروم) یعنی ساختار بلوری اکسیدها را در واقع آرایش اکسیژن تعیین میکند، نه فلز.
ساختار بلوری و کریستالوگرافی
در اغلب اکسیدهای نسوز، یونهای اکسیژن یک آرایش فشرده (FCC یا HCP) میسازند و کاتیونها بخشی از حفرههای هشتوجهی و چهاروجهی را پر میکنند. کوراندوم (α-Al₂O₃) آرایش HCP اکسیژن با پرشدن دوسوم حفرههای هشتوجهی است؛ پریکلاز (MgO) ساختار نمک طعام با آرایش FCC اکسیژن است.
فازها و آلوتروپها
ریختشناسی و شکل عرضه
گاز بیرنگ؛ در حالت مایع آبی کمرنگ. در صنعت بهصورت گاز خالص یا از هوای جداسازیشده تأمین میشود.
ترکیبات مهم
| فرمول | نام | اهمیت |
|---|---|---|
| Al₂O₃ | آلومینا (کوراندوم) | پایهی آجرها و جرمهای آلومینایی و آلومینا-گرافیتی. |
| MgO | منیزیا (پریکلاز) | پایهی نسوزهای بازی؛ در برابر سربارهی آهکی مقاوم. |
| SiO₂ | سیلیس | پرکاربردترین اکسید طبیعی؛ ماسه، کوارتز و شیشه. |
| ZrO₂ | زیرکونیا | دیرگدازترین اکسید مهندسی رایج (~۲۷۰۰°C). |
ایزوتوپها
سه ایزوتوپ پایدار: ¹⁶O (۹۹٫۷۶٪)، ¹⁷O (۰٫۰۴٪) و ¹⁸O (۰٫۲۰٪). نسبت ¹⁸O/¹⁶O در دماسنجی زمینشناسی و مطالعات اقلیم دیرینه استفاده میشود.
نقش در صنایع دیرگداز و فرآیندی
در فولادسازی، اکسیژن هم ابزار است و هم دشمن: در کنورتور با دمش آن کربن سوزانده میشود، اما در مسیر پاتیل تا قالب باید با شراود و نازل غوطهور از مذاب دور نگه داشته شود، وگرنه با آلومینیوم محلول واکنش میدهد و آخال آلومینایی میسازد که هم فولاد را کثیف میکند و هم نازل را میبندد.