Ossigeno: Usi Essenziali e Ruolo nella Vita Quotidiana

Scoperta e Proprietà Fondamentali

Scoperto indipendentemente da Joseph Priestley (Inghilterra, 1774) e Carl Wilhelm Scheele (Svezia, 1772, pubblicato 1777) riscaldando ossido di mercurio, nitrato di potassio, biossido di manganese. Priestley notò che un topo sopravviveva più a lungo in "aria deflogisticata" (ossigeno). Lavoisier ne diede il nome (1777): oxygène (generatore di acidi). Elemento n.8, gruppo 16, gas incolore/insapore/inodore, 21% atmosfera, 2° per abbondanza crosta terrestre (nei silicati), 65% massa corpo umano (H₂O).

Ruoli Vitali

1. Respirazione Cellulare (Energia Vita)

• Tutti gli aerobi: O₂ + Glucosio → CO₂ + H₂O + ATP (energia).
• Umani: inspirazione → alveoli → emoglobina (Hb) → tessuti → mitocondri → fosforilazione ossidativa.
• Ossigenoterapia: Indicata in ipossiemia (BPCO severa, fibrosi polmonare, edema polmonare, sepsi, arresto cardiaco). Non cura il cancro (American Cancer Society: evidenze insufficienti, possibile tossicità da radicali liberi ad alte dosi/prolungate).

2. Metallurgia e Siderurgia

• Acciaio: O₂ soffiato in convertitore (Basic Oxygen Furnace) su ghisa fusa → ossida C, Si, Mn, P → acciaio. 50% O₂ mondiale usato qui.
• Taglio/saldatura ossiacetilenica: O₂ + C₂H₂ (acetilene) → fiamma ~3.200°C (taglio) / O₂ + H₂ → ~2.800°C (saldatura). Taglio acciaio spesso, demolizione.

3. Propulsione Spaziale (Razzi)

• Ossigeno liquido (LOX) = comburente. + Kerosene (RP-1) / Metano (CH₄) / Idrogeno liquido (LH₂).
• Space Shuttle: Serbatoio esterno (ET) = 629.000 kg LOX + 106.000 kg LH₂ → 3 SSME (RS-25) → spinta 5.250 kN (1.180.000 lbf) al decollo.
• Starship (SpaceX): LOX + Metano (Raptor).

4. Sintesi Chimica e Trattamento Acque

• Cracking ossidativo: Idrocarburi pesanti + O₂ (calore/catalizzatore) → olefine leggere (etilene, propilene, butadiene) → plastica, gomma, chimica fine.
• Trattamento acque reflue: Insufflazione O₂ (o aria) → aerobiosi → batteri degradano sostanza organica (BOD/COD ↓). Ozono (O₃) per disinfezione/ micropollutanti.
• Produzione acido solforico (processo contatto): SO₂ + ½O₂ → SO₃ → H₂SO₄ (base industria chimica).

Altri Usi

• Medicina: iperbarica (camera iperbarica – CO intossicazione, gangrena gassosa, ferite croniche, embolia gassosa).
• Industria vetro, carta (sbiancamento), trattamento rifiuti (incenerimento assistito O₂).
• Subacquea: Nitrox (O₂ >21%), Trimix (O₂ + He + N₂) per immersioni profonde.

Sicurezza

• O₂ non infiammabile, ma potente comburente: accelera combustione, abbassa temperatura autoaccensione. Vietato fumo/fonti accensione vicino bombole/concentratori.
• Iperossia tossica (polmonare: tracheobronchite, ARDS; CNS: convulsioni – Paul Bert effect) se >1 ATA prolungato.