તત્વ ઓક્સિજન
ઓક્સિજન, જેનું પ્રતીક ‘O’ અને અણુ સંખ્યા 8 છે, તે અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ અધાતુ તત્વ છે. તે પૃથ્વી પરના જીવન માટે એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે અને અસંખ્ય કુદરતી અને ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે. પ્રમાણભૂત તાપમાન અને દબાણે, ઓક્સિજન દ્વિ-પરમાણુ વાયુ (O₂) તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જે રંગહીન, ગંધહીન અને સ્વાદહીન છે.
ઓક્સિજનના રોજિંદા ઉપયોગો
ઓક્સિજનનો સર્વવ્યાપી સ્વભાવ તેને ઘણી દૈનિક પ્રવૃત્તિઓ અને આવશ્યક સેવાઓમાં સામેલ કરે છે.
શ્વાસોચ્છવાસ
મનુષ્યો અને પ્રાણીઓ સહિતના તમામ એરોબિક જીવો કોષીય શ્વાસોચ્છવાસ માટે ઓક્સિજન પર આધાર રાખે છે. આ બાયોકેમિકલ પ્રક્રિયા જીવોને પોષક તત્વોને ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવા દે છે, જે શરીરના મહત્વપૂર્ણ કાર્યોને જાળવી રાખે છે. ભારત અને વિશ્વભરના વ્યક્તિઓ દ્વારા શ્વાસમાં લેવાતો વાતાવરણીય ઓક્સિજન આ મૂળભૂત પ્રક્રિયાનો અભિન્ન ભાગ છે.
દહન
મોટાભાગના દહન માટે ઓક્સિજન આવશ્યક છે, જે ગરમી અને પ્રકાશના રૂપમાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે. આ સિદ્ધાંતનો રોજિંદા જીવનમાં વિવિધ રીતે ઉપયોગ થાય છે:
- ભારતીય ઘરોમાં રસોઈ ગેસ (LPG)નું દહન.
- ગ્રામીણ વિસ્તારોમાં ગરમી અને રસોઈ માટે લાકડા અથવા કોલસાનું દહન.
- મુંબઈ, દિલ્હી અને ચેન્નાઈ જેવા શહેરોમાં વાહનોમાં આંતરિક કમ્બશન એન્જિન.
તબીબી સહાય
આરોગ્યસંભાળમાં, ઓક્સિજન થેરાપી એક નિર્ણાયક હસ્તક્ષેપ છે. ઓક્સિજન સિલિન્ડર અને કોન્સન્ટ્રેટરનો હોસ્પિટલો અને કટોકટીની પરિસ્થિતિઓમાં શ્વાસ લેવામાં તકલીફ ધરાવતા દર્દીઓને મદદ કરવા માટે નિયમિતપણે ઉપયોગ થાય છે, જેમ કે અસ્થમા, ન્યુમોનિયા અથવા ક્રોનિક અવરોધક પલ્મોનરી રોગ (COPD) થી પીડાતા લોકો. સ્વાસ્થ્ય સંકટ દરમિયાન, તબીબી ઓક્સિજનની માંગ ભારતમાં જાહેર આરોગ્યના માળખામાં તેની અનિવાર્ય ભૂમિકાને ઘણીવાર પ્રકાશિત કરે છે.
જળ શુદ્ધિકરણ
જળ શુદ્ધિકરણ પ્લાન્ટમાં વાયુમિશ્રણ પ્રક્રિયાઓ અશુદ્ધિઓને ઓક્સિડાઇઝ કરવા અને કાર્બનિક પદાર્થોને તોડી પાડતા ફાયદાકારક સૂક્ષ્મજીવોના વિકાસને ટેકો આપવા માટે ઓક્સિજન પર આધાર રાખે છે. આ સમુદાયો માટે સ્વચ્છ પીવાના પાણીની ઉપલબ્ધતા સુનિશ્ચિત કરે છે, જે ભારતીય શહેરોમાં પાણી પુરવઠાનું સંચાલન કરતી મ્યુનિસિપલ કોર્પોરેશનો દ્વારા અપનાવવામાં આવેલી પ્રથા છે. તદુપરાંત, માછલી ફાર્મ અને એક્વેરિયમમાં સ્વસ્થ જળચર વાતાવરણ જાળવવા માટે ઓક્સિજનનો ઉપયોગ થાય છે.
અતિશય વાતાવરણમાં આધાર
પર્વતારોહણ અને સ્કુબા ડાઇવિંગ જેવી પ્રવૃત્તિઓ માટેના વિશિષ્ટ શ્વાસ ઉપકરણોમાં કેન્દ્રિત ઓક્સિજન હોય છે. આ એવા વાતાવરણમાં મહત્વપૂર્ણ શ્વાસ સહાય પૂરી પાડે છે જ્યાં વાતાવરણીય ઓક્સિજન દુર્લભ હોય છે, જેમ કે હિમાલયમાં ઊંચાઈવાળા વિસ્તારો અથવા ભારતના દરિયાકાંઠે ઊંડા દરિયાઈ સંશોધન દરમિયાન પાણીની અંદર. તેવી જ રીતે, નોન-પ્રેશરાઇઝ્ડ વિમાનના પાઇલટ્સ ઊંચાઈવાળા વિસ્તારોમાં ઓક્સિજન માસ્કનો ઉપયોગ કરે છે.
ઓક્સિજનની કુદરતી હાજરી
ઓક્સિજન પૃથ્વી પરના સૌથી વિપુલ તત્વોમાંનું એક છે, જે વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વિવિધ સ્વરૂપોમાં જોવા મળે છે.
વાતાવરણીય ઓક્સિજન
પૃથ્વીના વાતાવરણનો આશરે 21% ભાગ કદ દ્વારા દ્વિ-પરમાણુ ઓક્સિજન (O₂) નો બનેલો છે. આ વાતાવરણીય ઓક્સિજન છોડ અને શેવાળ દ્વારા કરવામાં આવતા પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા સતત ફરી ભરાય છે.
પાણી અને પૃથ્વીના પોપડામાં ઓક્સિજન
પૃથ્વીના જલાવરણમાં, ઓક્સિજન પાણી (H₂O)નો એક મૂળભૂત ઘટક છે, જે તેના દળનો આશરે 89% ભાગ બનાવે છે. પૃથ્વીના લિથોસ્ફિયરમાં, ઓક્સિજન દળ દ્વારા સૌથી વિપુલ તત્વ છે, જે મુખ્યત્વે ખનિજો અને ખડકોની અંદર ઓક્સાઇડના સ્વરૂપમાં જોવા મળે છે, જેમ કે સિલિકેટ્સ અને કાર્બોનેટ, જે ભારતીય ઉપખંડના ભૌગોલિક નિર્માણનો નોંધપાત્ર ભાગ બનાવે છે.
ભારતમાં ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન અને ઉપયોગ
ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન પદ્ધતિ
ઔદ્યોગિક સ્કેલ પર ઓક્સિજન મુખ્યત્વે પ્રવાહી હવાના અપૂર્ણાંક નિસ્યંદન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. હવાને પ્રથમ શુદ્ધ કરવામાં આવે છે, સંકુચિત કરવામાં આવે છે, અને અત્યંત નીચા તાપમાને ઠંડુ કરવામાં આવે છે, જેના કારણે તે પ્રવાહી બને છે. તેમના ઉત્કલનબિંદુઓમાં તફાવતને કારણે, પ્રવાહી નાઇટ્રોજન (ઉત્કલનબિંદુ -196 °C) અને પ્રવાહી ઓક્સિજન (ઉત્કલનબિંદુ -183 °C) ને પછી નિસ્યંદન દ્વારા અલગ કરી શકાય છે. Linde India અને INOX Air Products જેવી કંપનીઓ દ્વારા સંચાલિત ક્રાયોજેનિક એર સેપરેશન યુનિટ્સ (ASUs) ભારતના ઔદ્યોગિક કેન્દ્રોમાં સામાન્ય છે.
ભારતીય ઉદ્યોગોમાં ઉપયોગો
ઓક્સિજન ભારતમાં અસંખ્ય ઉદ્યોગોમાં વ્યાપક ઉપયોગ શોધે છે:
- સ્ટીલ ઉત્પાદન: બેઝિક ઓક્સિજન સ્ટીલમેકિંગ (BOS) પ્રક્રિયાઓમાં નોંધપાત્ર માત્રામાં ઓક્સિજનનો વપરાશ થાય છે, જે ગરમ પિગ આયર્નને ડીકાર્બ્યુરાઇઝ કરીને સ્ટીલ ઉત્પન્ન કરે છે. ભારતમાં મુખ્ય સ્ટીલ પ્લાન્ટ્સ, જેમ કે ભિલાઈ, દુર્ગાપુર, રાઉરકેલા અને બોકારોમાં સ્ટીલ ઓથોરિટી ઓફ ઇન્ડિયા લિમિટેડ (SAIL) દ્વારા સંચાલિત, કાર્યક્ષમતા અને ગુણવત્તા વધારવા માટે ઓક્સિજનનો વ્યાપક ઉપયોગ કરે છે.
- રાસાયણિક ઉદ્યોગ: ઓક્સિજન નાઈટ્રિક એસિડ, ઇથિલિન ઓક્સાઇડ અને વિનાઇલ ક્લોરાઇડ મોનોમર સહિત વિવિધ રસાયણોના ઉત્પાદનમાં મુખ્ય પ્રતિક્રિયાકારક છે. આ રસાયણો ભારતના વધતા પેટ્રોકેમિકલ અને ખાતર ક્ષેત્રો માટે અભિન્ન છે.
- વેલ્ડીંગ અને મેટલ કટીંગ: ઓક્સી-ફ્યુઅલ વેલ્ડીંગ અને કટીંગ તકનીકો, ખાસ કરીને ઓક્સી-એસિટિલિન, ભારતમાં ફેબ્રિકેશન વર્કશોપ, બાંધકામ સ્થળો અને ઉત્પાદન એકમોમાં ધાતુઓને કાપવા અને જોડવા માટે વ્યાપકપણે કાર્યરત છે.
- પલ્પ અને પેપર ઉદ્યોગ: ઓક્સિજનનો ઉપયોગ કાગળ ઉદ્યોગમાં બ્લીચિંગ એજન્ટ તરીકે થાય છે, જે ક્લોરિન આધારિત બ્લીચિંગ પદ્ધતિઓનો પર્યાવરણને અનુકૂળ વિકલ્પ પૂરો પાડે છે.
- ગ્લાસ ઉત્પાદન: કાચના ઉત્પાદન દરમિયાન ભઠ્ઠીઓમાં ઓક્સિજન નાખવામાં આવે છે જેથી ઊંચા તાપમાન પ્રાપ્ત કરી શકાય અને ઊર્જા કાર્યક્ષમતા સુધારી શકાય.