Insulina, ontem e hoje

por PGAPereira e BSPolin, PhD

Nós todos sabemos que sem insulina, aqueles de nós com diabetes tipo 1 aos poucos morrem de fome. Nossos corpos não produzem insulina, por isso não podemos processar o alimento que nós comemos corretamente e obter energia e nutrientes a partir dele. Neste artigo, vou falar sobre o desenvolvimento da insulina, bem como uso agora no tratamento do diabetes. No final, eu vou falar um pouco sobre o futuro da insulina e do diabetes tipo 1.

História da Insulina e Diabetes

Antes de a insulina tornar-se disponível, as crianças rotineiramente foram alimentadas com uma xícara de óleo de cozinha por dia, porque isso foi pensado para ajudá-los a processar alimentos. Os resultados foram os que você imagina. Os arquivos do Joslin Diabetes Center, onde Elliott P. Joslin, MD, foi um dos primeiros americanos a usar insulina, estão repletas de fotos antes e depois das crianças que viram no mês da morte uma porta, e meses mais tarde, pareciam serem crianças saudáveis e normais. A insulina foi saudada como uma cura para diabetes, no entanto, hoje sabemos que ela só pode controlar a doença, e com vida prolongada vem uma longa lista de complicações em longo prazo. O diabetes foi descrito pela primeira vez e nomeado por Aratacus da Capadócia, na Ásia Menor, no século I. O nome veio a partir da analogia que a urina dos diabéticos era como a água que vem através de um sifão. O cheiro doce da urina de diabéticos foi observado pela primeira vez no século XVII pelo médico de Oxford, Thomas Willis, mas antigos índios no século IV se diz ter notado formigas reunindo-se na urina de diabéticos. As tentativas de tratamento começaram quando nada mais se sabia sobre diabetes do que a poliúria. John Rollo foi cirurgião-geral para a Artilharia Real e tratava um paciente com restrição alimentar em 1706.

A grande figura na história da diabetes na primeira metade do século XIX foi Claude Bernard. Este homem, que foi treinado como um farmacêutico tornou-se uma figura dominante na fisiologia e medicina na França e toda a Europa. Na verdade, quando ele morreu em 1878, foi-lhe dado um funeral de estado. Bernard descoberto que o fígado armazenava glicogênio e secretava uma substância açucarada para o sangue. Ele assumiu que era essa substância que causava o diabetes. Naquela época, pensava-se que o sistema nervoso controlava órgãos especiais. Isso o levou a uma segunda descoberta, que picar o tronco cerebral de um animal consciente causava-lhe diabetes temporário. Em 1879, Von Mering, um médico alemão, refutou a teoria de fígado de Bernard quando ele descobriu que a remoção do pâncreas causada diabetes. Ele e seu parceiro, Minkowski, trabalharam na extração de uma substância antidiabética do pâncreas, mas não conseguiu encontrar uma maneira de fazê-la funcionar. A idéia de que a substância anti-diabética pode vir das ilhotas de Langerhans foi amplamente difundida na época. Isto foi fundamentada porque o resto da glândula era muito diferente e, portanto, teria uma função diferente.

A história da descoberta triunfante da insulina ocorreu em 1921 no Canadá por Fredrick Banting, um cirurgião ortopédico sem sucesso, que depois de ler sobre a associação entre o pâncreas e o diabetes se convenceu de que ele poderia encontrar a substância anti-diabética. Ele convenceu JJR Macloud, professor de fisiologia em Toronto, para deixá-lo tentar. Macloud chamou um jovem estudante de medicina, Charles Best, para trabalhar com ele e depois quando as coisas ficaram difíceis, ele colocou um professor visitante de bioquímica, JB Collip, com o qual obteve resultados positivos. Depois de muitos fracassos, o grupo preparou um extrato do pâncreas atrofiado de um cão. Eles então isolaram outros dois cães com diabetes, o extrato era administrado a um, e nada era dado ao outro. Quatro dias depois, o cachorro controle morreu, mas o cão que recebeu o extrato viveu durante três semanas, só depois de morrer não havia mais extrato. Em 11 de janeiro de 1922, um menino de 14 anos tornou-se o primeiro paciente humano para receber insulina produzida por Banting e Best. Esta falhou, no entanto injeções purificadas desenvolvidos por Collip foram dadas a partir 23 de janeiro de 1922. Desta vez, os níveis de glicose no sangue do paciente haviam caído. A notícia se espalhou por todo o mundo e dentro de algumas semanas os líderes chegaram a Toronto para verem por si mesmos se os rumores eram verdadeiros e para aprender a fazer a insulina, tanto do Connaught em Toronto como de Eli Lilly de Indianapolis, IN, com o qual as pesquisas colaboraram para a produção de insulina nos Estados Unidos e América Latina.

Enquanto Lilly foi bem sucedida na produção de insulina, a equipe de Toronto continuou a lutar e até meados de julho de 1922 havia uma falta ga comercialmente e utilizadas para tratar a diabetes, na maioria dos países ocidentais. August Krogh da Dinamarca, um ganhador do Prêmio Nobel por suas pesquisas sobre os capilares, estava nos EUA para falar sobre seu trabalho, mas descobriu que todo mundo estava falando sobre a insulina. Quando voltou para casa, ele lançou as bases para a indústria dinamarquesa de insulina Nordisk. Esta era uma empresa sem fins lucrativos e foi responsável por fazer na Dinamarca insulina fora dos EUA. A primeira insulina era de uma rápida e curta ação, "solúvel" ou "regular". Que teve de ser injetada duas vezes ao dia. Estas insulinas eram grosseiras e impuras e os primeiros pacientes tiveram que suportar as injeções intramusculares de 5 a 18 ml. Dores e abscessos eram comuns. Havia uma necessidade óbvia de uma insulina mais eficiente, e em 1936, a insulina-zinco-protamina foi introduzida. A insulina de Lente fora introduzida em 1954. As impurezas na insulina inicial eram principalmente devido aos peptídeos pancreáticos que estavam presentes em pequenas concentrações. Os dinamarqueses produziram um tipo mais puro de insulina. "Insulinas altamente purificadas de insulina monocomponente" e outras foram feitas. Quando os dinamarqueses começaram a capitalizar estes produtos melhorados, os americanos reagiram através da produção de insulina "humana", uma insulina geneticamente modificada que hoje domina o mercado. Anteriormente, a insulina tinha vindo de fontes animais, principalmente bovinos nos EUA e porcos da Dinamarca. Estas diferem umas das outras em um a três aminoácidos e são eficazes.

A insulina foi cristalizada em 1926 por JJ Abel. A sua composição, duas cadeias de 51 aminoácidos ligados por pontes de dissulfureto, foi descoberto por Fredrick Sanger de Cambridge. Por seu trabalho, ele recebeu o Prêmio Nobel em 1955. A estrutura tridimensional da molécula de insulina foi descoberta 14 anos mais tarde em Oxford por Dorothy Hodgin. Ela ganhou o Prêmio Nobel por seu trabalho com insulina e vitamina B12. A investigação científica do diabetes foi melhorada pela técnica de imuno-ensaio por Salomão Berson e Rosalyn Rosalind em 1957. Minutos de concentrações de insulina podem ser medidas de forma consistentes, consubstanciando em uma enorme melhoria sobre os métodos anteriores de bioensaio. Rosalyn, que sobreviveu Berson, recebeu o Prêmio Nobel, sabendo que o seu trabalho transformou a endocrinologia.

Tipos de Insulina

Hoje nos Estados Unidos, a insulina humana bio-sinética é feito por tecnologia de DNA recombinante, um processo científico que permite a produção de quantidades quase ilimitadas de insulina humana. Como as necessidades de insulina variam de pessoa para pessoa, diferentes tipos de insulina humana estão disponíveis. Estes incluem: (a)-Regular ou R: A insulina de curta ação que começa a funcionar dentro de uma hora, mas pára de funcionar mais cedo do que insulinas de ação intermédia ou longa duração. Picos de 2 a 4 horas. Duração de 6 a 8 horas. (b)-NPH ou N: Uma insulina de ação intermediária dos picos de 6 a 12 horas e dura de 18 a 26 horas. (c)-Lente ou L: Outra insulina de ação intermédia. (d)-Ultralente: insulina de longa ação que começa a atuar em 6 a 8 horas, com picos de 14 a 24 horas e dura entre 28 a 36 horas. (e)-Humalog, lispro: insulina de ação rápida é um análogo da tecnologia do DNA recombinante em que dois aminoácidos da molécula de insulina humana - prolina e lisina - foram invertidos. Inicia-se a trabalhar em 15 a 30 minutos, picos de 1,5 a 2 horas, e dura 4 horas.

Os Sistemas de Distribuição de correntes de insulina são: (a)- As injeções são o sistema de entrega mais comum. (b)-As canetas de insulina parecidas a uma caneta com um cartucho que contém de 100 a 200 unidades de insulina. (c)-Injetores a jato de insulina  parecem-se a uma caneta grande. Eles enviam uma fina pulverização de insulina através da pele em uma pressão elevada. Estes tendem a ser caros. (d)-Bombas de insulina externas são aproximadamente do tamanho de poucos centímetros. Estas são ligadas ao corpo através de um tubo estreito e flexível com uma agulha sob a pele. Um cartucho de enchimento mantém insulina por cerca de 2 dias. A agulha e tubos precisam ser mudados todos os dias e exige-se a monitorização freqüente da glicemia, mas geralmente não mais do que se você tomasse multi-injeções por dia para manter um controle rígido. (e)-Bombas de insulina internas são implantadas cirurgicamente, geralmente no abdome. Os utilizadores fornecem doses de insulina acima e para além da dose basal pela bomba durante o dia. A insulina vai diretamente para o fígado como ocorreria normalmente em uma pessoa sem diabetes. (f)-O sistema transdérmico de insulina é colocado sobre a pele e dá uma dose baixa contínua de insulina durante o dia. Para receber mais insulina o usuário retira uma guia sobre o dispositivo.

O envenenamento por mercúrio

Por PGAPereira. Envenenamento por mercúrio, também conhecido como mercuralismo, é o fenômeno de intoxicação por contacto com o mercúrio. Os principais perigos associados com mercúrio elementar são de que em condições normais de temperatura e pressão, o mercúrio tende a se oxidar formando óxido de mercúrio (II), HgO,  e que em caso de queda ou perturbados, o mercúrio irá formar gotas microscópicas, aumentando a sua área de superfície de forma dramática. Ar saturado com vapor de mercúrio, à temperatura ambiente é, a uma concentração muitas vezes superior ao nível tóxico, apesar do elevado ponto de ebulição (o perigo é maior a temperaturas mais elevadas).

Nas bacias o mercúrio tende a se concentrar através da erosão de depósitos minerais e da deposição atmosférica. As plantas absorvem mercúrio quando molhadas, mas pode emitir em ar seco. Plantas e depósitos sedimentares de carvão contêm vários níveis de mercúrio. Como as plantas, os cogumelos podem também acumular mercúrio a partir do solo. O mercúrio danifica o sistema nervoso central, o sistema endócrino, os rins, e outros órgãos, e afeta negativamente a boca, salivas e os dentes. A exposição por longos períodos de tempo ou pesadas ​​exposições a vapor de mercúrio pode resultar em danos cerebrais e finalmente a morte. O mercúrio e seus compostos são particularmente tóxicos para fetos e bebês. As mulheres que foram expostas ao mercúrio durante a gravidez têm, por vezes dado à luz filhos com defeitos congênitos graves. 

Como o mercúrio é depositado nos ecossistemas

Por PGAPereira. Milhares de humanos são bombardeados com toneladas de vapor de mercúrio a partir do elemento metálico na atmosfera a cada ano, e pode ficar suspenso por longos períodos antes de ser transformado em uma forma que é facilmente removida da atmosfera. Nova pesquisa mostra que a troposfera superior e estratosfera inferior trabalham para transformar o mercúrio elementar em mercúrio oxidado, o que pode facilmente ser depositado em ecossistemas aquáticos e, finalmente, entrar na cadeia alimentar. "A atmosfera superior está agindo como um reator químico para tornar o mercúrio mais fácil de ser depositados nos ecossistemas", disse Seth Lyman, que fez o trabalho como professor assistente de pesquisa em ciência e tecnologia na Universidade Bothell de Washington. Os resultados vêm de dados recolhidos durante os voos de pesquisa em outubro e novembro de 2010 na América do Norte e na Europa pelo Centro Nacional de Pesquisa com Aeronave da Atmosférica. A campanha utilizou um dispositivo construído na UW Bothell, que pode detectar tanto mercúrio elementar como mercúrio oxidado na mesma amostra de ar, e o dispositivo que grava leituras a cada 2,5 minutos. Os vôos são tipicamente em altitudes de 5.790 a 7.010 metros (19.000 a 23.000 pés), bem abaixo da confluência da troposfera com a estratosfera, mas várias vezes durante os 2010 voos - especialmente em uma viagem de Bangor, Maine, para Broomfield, no Colorado - a aeronave encontrou fluxos de ar que haviam descido da estratosfera ou de perto dela.

O resultado foi a primeira vez que as duas formas de mercúrio foram medidas em conjunto de uma maneira que mostrou que o mercúrio elementar é transformado em mercúrio oxidado, Lyman disse, e as evidências indicam que o processo ocorre na atmosfera superior.Exatamente como a oxidação que ocorre não é conhecida com certeza, mas, uma vez que ocorre a transformação, o mercúrio oxidado é rapidamente removido da atmosfera, principalmente por meio de precipitação ou de ar em movimento para a superfície. Após instalar-se à superfície, o mercúrio oxidado é transformado por bactérias em metil-mercúrio, uma forma que pode ser levado para a cadeia alimentar e, eventualmente, pode resultar em peixe contaminado com mercúrio. Algumas áreas, como o sudoeste dos Estados Unidos, parecem ter condições climáticas específicas que lhes permitem receber o mercúrio mais oxidado da atmosfera superior de outras áreas, Lyman observou. Ele acrescentou que, quando o mercúrio se instala à superfície pode estar a milhares de quilômetros de onde foi emitido. Por exemplo, o mercúrio a partir de queima de carvão na Ásia pode subir para a atmosfera e circula o globo várias vezes antes de ser oxidado então poderiam descer à superfície em qualquer lugar. Compreender onde é oxidado e depositado ajudaria nos esforços para prever os impactos ambientais das emissões de mercúrio, disse ele. "Grande parte do mercúrio emitido é depositado longe de suas fontes originais", disse Lyman. "O mercúrio emitido do outro lado do globo pode ser depositado direitamente na porta de trás, dependendo do local onde e como é transportado, quimicamente transformado e depositado." 

Sua água contém mercúrio?

Teste rápido baseado em espectroscopia para detectar mercúrio na água de beber. 2006. Os físico-químicos criaram um teste novo e barato para detectar o mercúrio, um elemento conhecido por prejudicar o cérebro, rins, coração, pulmões e sistema imunológico. Nanobastões de ouro absorvem mercúrio a partir de uma amostra e, em seguida um espectrômetro óptico mede as mudanças na absorção de luz dos nanobastões. O processo, que leva menos de 10 minutos, pode testar as concentrações de mercúrio em líquidos, gases ou sólidos. Orlando, Flórida - O mercúrio... Ele está na terra, no ar, e em nossa água! Temos até um pouco em nossos corpos. Isso é normal. Mas demasiado mercúrio pode causar problemas de saúde. O que tem sua água? Novos testes podem ajudar a detectar se algo perigoso está saindo de sua torneira.

Courtney Hylton e sua filha maisvelha de 2 anos Jordan, desfrutam de seus chás da tarde. Mesmo que o gosto esteja bom, o que está na água pode danificar vários de seus orgãos. "Eu realmente quero saber o que está lá dentro, mas que não deveria estar lá", diz Courtney. De acordo com o químico Andres Campiglia, o mercúrio ataca o sistema nervoso. Demasiado mercúrio em seu corpo pode causar danos ao seu cérebro, rins, coração, pulmões e sistema imunológico. Para as mulheres grávidas como Courtney, demasiado mercúrio pode ser tóxico para os seus bebês. É por isso que ela está tendo sua água testada. Os químicos da University of Central Florida Eloy Hernández e Campiglia, criaram um novo teste rápido e barato para detectar o mercúrio usando uma fonte muito improvável - de ouro puro. A água é misturada com uma solução contendo nanobastões de ouro, ou barras de ouro sólido 2.000 vezes menor do que a largura de um cabelo humano. O Ouro absorve o mercúrio. Em seguida, os cientistas usam um espectrômetro óptico para medir a luz embebida pelos nanobastões que revela a quantidade de mercúrio que está presente. "Quanto mais avermelhado se tornar, tanto maior a concentração de mercúrio", diz Hernández. O processo inteiro leva menos de 10 minutos. Os resultados são lidos em um computador. A água de Courtney e Jordan era segura, então para elas é seguro beber outra xícara de chá - com um pouco de leite - e que não contém mercúrio. Este teste de mercúrio funciona em líquidos, gases e sólidos. Os cientistas acreditam que também pode ser utilizado em uma maior capacidade para limpar águas das plantas e de energia. Pode estar disponível ao público dentro de poucos anos.

A história - Os químicos estiveram usando uma técnica incomum para detectar mercúrio em sua água: nanobastões de ouro, duas mil vezes mais finos que um cabelo humano. O ouro absorve o mercúrio, enquanto os pesquisadores monitoram as mudanças na quantidade de luz através de um dispositivo manual chamado espectrômetro óptico. Este processo pode ser usado para criar filtros de água e recuperar água contaminada. Como o mercúrio entra na água? O mercúrio é encontrado em muitas rochas, incluindo o carvão, que quando queimado, libera mercúrio para o meio ambiente. As plantas à base de carvão é a maior fonte provocada pelo homem das emissões de mercúrio para o ar nos Estados Unidos, representando mais de 40% de todas as emissões nacionais humanas-causadas pelo mercúrio. A EPA estima que cerca de um quarto das emissões norte-americanas a partir de plantas à base de carvão são depositadas dentro dos EUA pela queima de resíduos perigosos, produção de cloro, na decomposição de produtos de mercúrio, derramamento de mercúrio, bem como o tratamento inadequado e descartes de produtos ou resíduos contendo mercúrio, que também podem liberá-lo para o ambiente. As estimativas atuais são de que menos da metade de todo o mercúrio dentro dos EUA vem de fontes norte-americanas. O Mercúrio no ar, eventualmente, deposita-se em água ou se precipita na terra onde ele pode ser lavado pela água. Mercúrio tóxico- Também conhecido como "quicksilver", o mercúrio é um metal pesado, semelhante à prata, e um dos cinco elementos que são líquidos à temperatura ambiente ou próxima. O mercúrio é uma neurotoxina, de modo que afeta o sistema nervoso central, causando alterações de personalidade, nervosismo, tremores e em casos extremos, demência. Se o vapor de mercúrio for inalado, tanto quanto 80% podem entrar na corrente sanguínea. 

O Oxigênio da Terra

Floresta amazônica

Por PGAPereira. Ocorrência natural e Preparação - O oxigênio é o elemento mais abundante na terra, constitui cerca da metade do total de substâncias da sua superfície. A maior parte deste oxigênio é combinada sob a forma de silicatos, óxidos e água, cerca de 90% de água, dois terços do corpo humano e de 1/5 em volume do ar. Encontra-se no Sol, e tem um papel no ciclo do carbono estelar. O oxigênio é preparado para uso comercial pela liquefação e destilação fracionada do ar e mais barato por eletrólise da água, que é armazenado e transportado sob alta pressão em cilindros de aço. Também pode ser obtido por aquecimento de alguns dos seus compostos, tais como o peróxido de bário, cloreto de potássio, e o óxido vermelho de mercúrio. Uso - O oxigênio é de grande importância para a indústria química e das indústrias do ferro e do aço. O seu uso principal é a produção de aço, por exemplo, no processo de Bessemer, a tocha de oxiacetileno. O oxigênio é utilizado em medicina para o tratamento de doenças respiratórias e é misturado com outros gases para a respiração em submarinos, aviões que voam alto e naves espaciais. O oxigênio líquido é usado como oxidante em sistemas de combustível de foguetes de grande porte.

Descrição. Elemento químico gasoso, de  símbolo químico O, número atômico 8. Constitui 21% (em volume) de ar, e mais de 46% (em peso) da crosta terrestre, onde é o elemento mais abundante. Ele é um líquido incolor, inodoro e gás insípido, ocorrendo como molécula diatômica, O _2. Na respiração, que é retomado por animais e algumas bactérias (e pelas plantas no escuro), que libertam dióxido de carbono (CO _2). Na fotossíntese, as plantas verdes assimilam o dióxido de carbono na presença de luz solar e libertam oxigênio. A pequena quantidade de oxigênio que se dissolve em água é essencial para a respiração dos peixes e outra vida aquática. O oxigênio participa na combustão e na corrosão, mas não na queima. Tem valência 2 nos compostos, sendo o mais importante a água . Ela forma óxido e é parte de muitas outras moléculas e grupos funcionais, incluindo os nitratos, sulfatos, fosfatos e carbonatos, álcoois, aldeídos, ácidos carboxílicos, cetonas, e peróxidos. Obtidos para uso industrial por destilação de gás liquefeito de ar, o oxigênio é utilizado no fabrico de aço e noutros processos metalúrgicos e na indústria química. Os usos médicos incluem a terapia respiratória, incubadoras e anestésicos inalados. O oxigênio é parte de todas as misturas de gases para a nave espacial tripulada, mergulhadores, trabalhadores em ambientes fechados, e câmara hiperbáricas. Também é utilizado em motores de foguete como um oxidante (em forma líquida), e em processos de tratamento de água e de resíduos. O oxigênio, O, um elemento químico do grupo VI do sistema periódico de Mendeleev. Número atômico, 8; massa atômica, 15,9994. Em condições normais, o oxigênio é um gás incolor, insípido e inodoro. Seria difícil citar outro elemento que desempenha um papel tão importante na terra, como o oxigênio.

Distribuição na natureza. O oxigênio é o elemento mais difundido na terra. Oxigênio combinado constitui cerca de seis sétimos da hidrosfera terrestre (85,82% em peso), quase metade da litosfera (47% em peso). Apenas na atmosfera, onde o oxigênio está presente no estado livre, é o segundo elemento mais abundante (23,15 por cento em peso), após o azoto. O oxigênio também está em primeiro lugar no número de minerais formados por ele (1.364). Os minerais mais generalizados que contêm oxigênio são silicatos (feldspatos, micas), quartzo, óxidos de ferro, carbonatos e sulfatos. Os organismos vivos em média contêm cerca de 70% de oxigênio, que é um componente da maioria dos compostos orgânicos importantes (proteínas, gorduras, carboidratos) e um componente dos componentes inorgânicos do esqueleto. O papel do oxigênio livre é especialmente importante em processos bioquímicos e fisiológicos, especialmente na respiração. Com  exceção de alguns microrganismos anaeróbios, todos os animais e plantas recebem a energia necessária por meio de processos de vida a partir da oxidação biológica de várias substâncias com oxigênio. Toda a massa do oxigênio livre na terra originou e está sendo mantida pelas atividades de vida de plantas verdes, que evoluem de oxigênio no curso da fotossíntese, na terra e nos oceanos. Fotossíntese e a predominância de oxigênio livre na superfície da Terra, dar origem a condições fortemente oxidantes. Por outro lado, os redutores são formados onde o oxigênio está ausente, como no magma, em níveis de profundidade de água subterrânea, no lodo dos oceanos e lagos, e em pântanos. Processos de redução-oxidação participam para determinar a concentração de oxigênio de muitos elementos e a formação de depósitos minerais, tais como minérios de enxofre, carvão, óleo, ferro e cobre. O ciclo de oxigênio também é alterado pelas atividades econômicas do homem. Em alguns países industriais mais oxigênio é consumido durante a combustão de combustível do que a quantidade que evoluiu pela fotossíntese das plantas. O consumo de oxigênio anual para a combustão de combustíveis na terra é de 9 x 19 ⁹ toneladas.

Isótopos, átomos e moléculas. O oxigênio tem três isótopos estáveis: ¹⁶O, ¹⁷O e ¹⁸O-o teor médio que o constitui, respectivamente, 99,759%, 0,037%, e 0,204 % do número total de átomos de oxigênio na terra. A predominância do isótopo leve ¹⁶O na mistura de isótopos é devido ao núcleo ¹⁶O composto de oito prótons e oito nêutrons. A teoria do núcleo atômico indica que tais núcleos são particularmente estáveis. De acordo com a posição do oxigênio no sistema periódico dos elementos de Mendeleiev, os elétrons do átomo de oxigênio são dispostos em duas camadas: dois na interior e 6 na camada externa (a configuração é ²2s ²2p⁴). Uma vez que a camada externa não está preenchida e o potencial de ionização e a afinidade de elétrons são 12,61 e 1,46 eV respectivamente, o átomo de oxigênio normalmente adquire elétrons no decurso da formação de compostos químicos e tem uma carga negativa efetiva. Por outro lado, raros são os compostos em que os elétrons são arrancados (ou, mais precisamente, afastou-se) a partir do átomo de oxigênio (como em F₂ O e F₂ O_2). No passado, procedendo unicamente a partir da posição do oxigênio no sistema periódico, uma carga negativa (- 2) foi atribuída ao átomo de oxigênio. No entanto, os dados experimentais indicam que o íon^2-  não existe no seu estado livre ou em compostos, e que a carga efetiva negativa do átomo de oxigênio praticamente nunca excede a unidade. Sob condições normais, a molécula de oxigênio é diatômica (O_2). Uma molécula triatômica, o ozônio (O₃), é formada em uma descarga elétrica silenciosa; pequenas quantidades de moléculas tetratômica (O _4), foram detectadas em altas pressões. A estrutura eletrônica do O₂ é de grande interesse teórico. A molécula tem dois elétrons desemparelhados no estado fundamental. A energia de ionização da molécula de oxigênio (O₂ - e → O₂⁺₎ constitui 12,2 eV, e a afinidade eletrônica (O₂ + e → O₂^-) 0,94 eV. A dissociação do oxigênio molecular em átomos é insignificante em temperaturas comuns, tornando-se visível apenas a 1500 ° C; a 5000 ° C, as moléculas de oxigênio são quase completamente dissociadas em átomos.

Propriedades físicas. O oxigênio é um gás incolor que se liquefaz a -182,9°C e pressão normal de um líquido azul pálido, o que, por sua vez, se solidifica a -218,7°C formando cristais azuis. A densidade do oxigênio gasoso (a 0°C e pressão normal) é 1, 42897 g/l. A temperatura crítica do oxigênio é muito baixa (t_Crit = -118,84°C), isto é, mais baixa do que a do Cl_2, CO_2, SO_2, e em alguns outros gases; P_crit = 4,97 meganewtons por metro quadrado (49,71 atm). A condutividade térmica (a 0°C) é de 23,86 X 10 ^-3 W / (m•K), ou 57 X 10^-6 cal/(seg•cm•ºC). As capacidades caloríficas molares (a 0°C) são C _p = 28,9 e C _v = 20,5 em joules (mol · K) e C _p = 6,99 e C _v = 4,98 em cal/(mol •°C), respectivamente; C_P /C _V = 1,403. A permeabilidade dielétrica do oxigênio gasoso é 1.000547 (a 0°C), e do oxigênio líquido 1,491. A viscosidade é de 189 millipoises (a 0°C). O oxigênio é pouco solúvel em água: a 20°C e 1atm, 0,031 m³ dissolve-se em 1 m³ de água; 0,049 m³ dissolve-se a 0°C. O carvão ativado preto e platina são eficientes absorventes sólidos de oxigênio.

Propriedades químicas. O oxigênio forma compostos químicos com todos os outros elementos, exceto os gases leves inertes. Sendo o mais ativo não-metal (depois de flúor), o oxigênio interage diretamente com a maioria dos elementos. As únicas exceções são os gases inertes pesados, os halogênios, ouro e platina; seus compostos com oxigênio são obtidos por métodos inquéritos. Quase todas as reações que envolvem oxigênio são reações de oxidação exotérmicas, que é acompanhada pela libertação de calor. O oxigênio reage com o hidrogênio a temperaturas normais muito lentamente, enquanto que esta reação procede explosiva acima de 550°C: 2H₂+O₂ = 2H₂O. O oxigênio reage com o carbono, enxofre, azoto e fósforo, muito lentamente, sob condições normais. A velocidade de reação aumenta com o aumento da temperatura até uma temperatura de inflamação característica. A reação do oxigênio com o azoto é endotérmica devido à estabilidade particular da molécula de N₂ e torna-se visível apenas acima de 1200°C, ou em uma descarga elétrica: N₂+O₂ = 2NO. O oxigênio ativo oxida praticamente todos os metais e com facilidade, em particular, os metais alcalinos e alcalino-terrosos. A reatividade de um metal com o oxigênio depende de muitos fatores, tais como a condição da superfície do metal, o grau de subdivisão, e a presença de impurezas. O papel da água é de particular importância na interação de substâncias com o oxigênio. Por exemplo, tal como um metal ativo de potássio não reage de todo com o oxigênio que é completamente desprovido de umidade, mas se inflama de oxigênio à temperatura ambiente na presença de quantidades diminutas de vapor de água. Calculou-se que a razão para a perda anual de quantidades de corrosão a tanto quanto 10% da produção de metal inteira. Óxidos de alguns metais formam peróxidos por adição de oxigênio. Os compostos resultantes contêm dois ou mais átomos de oxigênio ligados um ao outro. Assim, os peróxidos de Na₂O₂ e BaO₂ contêm o peróxido de íons O₂^2-, os superóxidos NaO₂ e KO₂ contêm o íon O_2-, e os ozonídeos NaO_3, KO_3, e o  RBO_3, contêm o íon O_3-. O oxigênio reage exotermicamente com numerosas substâncias complexas. Assim, as queimaduras de amoníaco em oxigênio, na ausência de catalisadores, o processo da reação de acordo com a equação 4NH₃X₂ = 2N₃O₂•6H₂O. Não há oxidação do amoníaco, com o oxigênio na presença de catalisadores (este processo é usado na produção de ácido nítrico). De particular importância é a combustão de hidrocarbonetos (gás natural, gasolina, querosene), que constitui a fonte de calor mais importante para os consumidores e da indústria, por exemplo, CH ₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O. A reação de hidrocarbonetos com oxigênio constitui a base de muitos processos industriais importantes, tais como a reformação de metano, o qual é usado para a produção de hidrogênio: 2CH₄ + O₂ + 2H₂O = 2CO₂ + 6H_2. Muitos compostos orgânicos (hidrocarbonetos com ligações duplas e triplas, aldeídos, fenóis, aguarrás, óleos de secagem) adicionam vigorosamente oxigênio. A oxidação de nutrientes com o oxigênio nas células serve como uma fonte de energia para os organismos vivos.

Preparação. Existem três métodos básicos para a preparação de oxigênio: (a)químico, (b) eletrolítico (eletrolise da água) e (c) físico (separação de ar) e (d) outros.

(a) - O primeiro método químico descoberto. O oxigênio pode ser preparado, por exemplo, a partir de clorato de potássio, KClO_3, que se decompõe no aquecimento com evolução de O₂ em quantidades de 0,27 m³ por 1 kg de sal. Óxido de bário, BaO, absorve oxigênio no início, quando aquecido até 540°C, para dar o peróxido de BaO_2, que se decompõe no aquecimento adicional a 870°C com a evolução do oxigênio puro. Também pode ser obtido a partir de KMnO_4, Ca₂ PbO_4, 2KCr ₂O_7, e outras substâncias, por aquecimento em presença de catalisadores. O método químico de oxigênio preparando é ineficiente e caro e é usado apenas em práticas de laboratório. (b) - O método eletrolítico consiste em fazer passar uma corrente elétrica direta através de água contendo uma solução de hidróxido de sódio, NaOH, para aumentar a sua condutividade. Neste caso, a água é decomposta em oxigênio e hidrogênio. O oxigênio é coletado no eletrodo positivo da unidade de eletrólise, e o hidrogênio no eletrodo negativo. O oxigênio é obtido por este método como um subproduto do fabrico de hidrogênio. O fornecimento de 12-15 kWh de energia elétrica é necessário para a produção de 2 m³ de hidrogênio e um m³ de oxigênio. (c) - Separação do ar é o método principal para a produção de oxigênio na tecnologia moderna. Para separar o ar no seu estado normal de gás é muito difícil e, portanto, é antes liquefeito e, em seguida, separado em componentes. Este método para a produção de oxigênio é conhecido como o método de baixa temperatura de separação de ar. O ar é primeiro comprimido com um compressor e, em seguida, depois de passar através de permutadores de calor, expandido numa turbina de expansão ou por meio de um bocal, o que leva ao seu arrefecimento a 93 K (-180°C) e a conversão para o ar líquido. Maior separação de ar líquido, consistindo principalmente de azoto líquido e oxigênio líquido, baseia-se nas diferenças de ponto de ebulição dos seus componentes (o ponto de ebulição de O₂ é 90,18 K [-182,9°C], e de N_2, 77,36 K [-195,8°C]). A evaporação progressiva do ar líquido conduz, em primeiro lugar, para a evaporação principalmente de azoto e o restante líquido torna-se cada vez mais enriquecido em oxigênio. A repetição contínua deste processo sobre as placas de retificação das colunas separadoras de ar-líquido produz oxigênio de pureza requerida (concentração). (d) - Também é possível preparar o oxigênio através da separação de ar utilizando o método de permeação seletiva (difusão) através de barreiras de membrana. Ar sob pressão é passado através de barreiras feitas de fluorocarbonetos, vidro ou plástico, as sebes estruturais de que são capazes de permitir que alguns componentes passem enquanto mantendo outros. Este método de produção de oxigênio tem sido utilizado até 1973 apenas em laboratórios.

 Transporte. O oxigênio gasoso é armazenado e transportado em cilindros de aço e receptores, sob pressões de 15 e 42 meganewtons/m² (correspondente a 150 e 420 barras, ou 150 e 420 atm, respectivamente). O oxigênio líquido é armazenado e transportado em recipientes de metal ou de Dewar em tanques especiais. Dutos especiais também são utilizados para o transporte de oxigênio líquido e gasoso. Cilindros de oxigênio são pintados de azul claro e são rotulados como "oxigênio" em preto. Uso.  Grau técnico de oxigênio é utilizado na chama gasosa nos trabalhos de metais, de soldadura, de corte de oxigênio, no caso de endurecimento, de metalização, e em outros processos, bem como na aviação, na navegação submarina, e em outros lugares. O oxigênio industrial é utilizado na indústria química para a produção de produtos tais como os combustíveis líquidos sintéticos, óleos lubrificantes, ácido nítrico e sulfúrico, amoníaco, metanol, fertilizantes de amoníaco, e os peróxidos de metais. O oxigênio líquido é utilizado no trabalho com explosivos, em motores de foguete, e em aplicações laboratoriais, tal como um agente de arrefecimento. O cilindro de oxigênio puro é utilizado para a respiração em altitudes elevadas, durante vôos espaciais, e na navegação subaquática. Em medicina, o oxigênio é administrado por via intramuscular e para auxiliar a respiração do gravemente doente, é também usado em banhos de água, ar e oxigênio (em tendas de oxigênio). 

Os insetos gigantes do Carbonífero tardio

Foto – Esta asa de inseto fóssil (Stephanotypus schneideri) a partir do período cerca de 300 milhões de anos atrás quando os insetos atingiram os seus maiores tamanhos, mediu 19,5 cm (quase oito polegadas) de comprimento. As maiores espécies daquela época eram ainda maiores, com asas de 30 cm de comprimento. Para efeito de comparação, a inserção mostra a maior asa da libélula dos últimos 65 milhões de anos.

          Por PGAPereira. Os insetos gigantes governaram os céus durante os períodos pré-históricos, quando a atmosfera da Terra era rica em oxigênio. Depois vieram os pássaros. Após a evolução das aves a cerca de 150 milhões de anos atrás, os insetos ficaram menores apesar dos níveis de oxigênio crescentes, segundo um novo estudo realizado por cientistas da Universidade de Santa Cruz, Califórnia.Os insetos alcançaram seus maiores tamanhos a cerca de 300 milhões de anos atrás durante o Carbonífero tardio e períodos iniciais do Permiano. Esse foi o reinado dos griffinflies predatórios, libélulas gigantes como insetos com envergadura de até (28 polegadas) 70 cm. A principal teoria atribui seu tamanho grande a altas concentrações de oxigênio na atmosfera (mais de 30%, em comparação com 21% hoje), o que permitiu insetos gigantes obterem oxigênio suficiente através dos tubos de respiração minúsculos que eles usam em vez de pulmões. O novo estudo compara a relação entre o tamanho de insetos e os níveis de oxigênio pré-históricos. Matthew Clapham, um professor assistente de ciências terrestres e planetárias da Universidade santa Cruz da Califórnia compilou um conjunto de dados registrados publicados de asas de grandes comprimentos de insetos fósseis, em seguida, analisou o tamanho dos insetos em relação aos níveis de oxigênio ao longo de centenas de milhões de anos de evolução dos insetos. Suas descobertas estão publicadas na edição de 04 de junho da National Academy of Sciences (PNAS). "O tamanho máximo dos insetos segue surpreendentemente bem a faixa de oxigênio, pois sobe e desce para cerca de 200 milhões de anos," disse Clapham. "Estão atreladas em torno do final do Jurássico e início do período Cretáceo, cerca de 150 milhões de anos atrás, tudo de uma repentina subida de oxigênio, mas os tamanhos dos insetos diminuem. E isto coincide realmente impressionantemente com a evolução das espécies."

          Com pássaros predatórios alados, a necessidade de manobra tornou-se uma força motriz na evolução de insetos voadores, favorecendo a menor dimensão corporal. As descobertas são baseadas em uma análise bastante simples, disse Clapham, mas a obtenção dos dados foi uma tarefa trabalhosa. Karr compilou o conjunto de dados de mais de 10.500 comprimentos de asas de insetos fósseis em uma extensa revisão de publicações sobre insetos fósseis. Para as concentrações de oxigênio atmosférico ao longo do tempo, os pesquisadores contaram com o "Geocarbsulf", modelo amplamente utilizado desenvolvido pelo geólogo Yale Robert Berner. Eles também repetiram a análise usando um modelo diferente e obteve resultados semelhantes. O estudo forneceu um fraco suporte para o efeito do tamanho de insetos de pterossauros, os répteis voadores que evoluíram no final do Triássico cerca de 230 milhões de anos atrás. Existiram maiores insetos do Triássico do que no Jurássico, após os pterossauros aparecerem. Mas uma lacuna de 20 milhões de anos no registro fóssil de inseto tornou difícil dizer quando o tamanho do inseto mudou, e uma queda nos níveis de oxigênio ao redor do mesmo tempo complica ainda mais a análise. Outra transição no tamanho de insetos ocorreu mais recentemente no final do período Cretáceo, entre 90 e 65 milhões de anos. Mais uma vez, a escassez de fósseis torna difícil acompanhar a diminuição do tamanho de insetos durante este período, e vários fatores podem ser responsáveis. Estes incluem a especialização contínua dos pássaros, a evolução dos morcegos, e uma extinção em massa no final do Cretáceo. "Eu suspeito que seja a partir da especialização contínua dos pássaros", disse Clapham. "Os pássaros primitivos não eram muito bons em voar. Mas, no final do Cretáceo, os pássaros pareciam bastante com os pássaros modernos." Clapham enfatizou que o estudo concentrou-se em alterações no tamanho máximo de insetos ao longo do tempo. O tamanho médio do inseto seria muito mais difícil de determinar devido aos vieses no registro fóssil, já que os insetos maiores são mais propensos a ser preservados e descobertos. "Sempre houve pequenos insetos", disse ele. "Mesmo no Permiano, quando se tinha esses insetos gigantes, havia lotes com asas de um par de milímetros de comprimento. É sempre uma combinação de fatores ecológicos e ambientais que determinam o tamanho do corpo, e há uma abundância de razões ecológicas por insetos serem pequenos."