Un isotopo dell’ossigeno appena osservato sta sfidando tutte le aspettative su come dovrebbe comportarsi. È l’ossigeno-28, un isotopo con il numero più alto di neutroni mai visto nel nucleo di un atomo di ossigeno. Tuttavia, mentre gli scienziati credono che dovrebbe essere stabile, esso decade rapidamente, mettendo in discussione ciò che pensavamo di sapere sui numeri di particelle nel nucleo di un atomo.
Un team di scienziati giapponesi del RIKEN Radioactive Isotope Beam Factory ha scoperto ben due nuovi isotopi di ossigeno, ossigeno-27 e ossigeno-28. Questi isotopi hanno rispettivamente 19 e 20 neutroni nel loro nucleo, mentre l’ossigeno-16, l’isotopo più comune, ne ha 8.
Il lavoro di Yosuke Kondo e del suo team
Un team guidato dal fisico nucleare Yosuke Kondo del Tokyo Institute of Technology in Giappone ha trovato due isotopi dell’ossigeno mai visti prima, l’ossigeno-27 e l’ossigeno-28, con rispettivamente 19 e 20 neutroni. Il lavoro è stato eseguito presso la RIKEN Radioactive Isotope Beam Factory, una struttura con acceleratore di ciclotrone progettata per produrre isotopi instabili.
Innanzitutto, il team ha sparato un raggio di isotopi di calcio-48 su un bersaglio di berillio per produrre atomi più leggeri, incluso il fluoro-29, un isotopo del fluoro con 9 protoni e 20 neutroni. Questo fluoro-29 è stato quindi separato e fatto collidere con un bersaglio di idrogeno liquido per staccare un protone nel tentativo di creare ossigeno-28.
Ossigeno: elemento fondamentale per la vita sulla Terra
L’ossigeno è un elemento chimico di fondamentale importanza per la vita sulla Terra. È ampiamente diffuso nell’atmosfera, nei mari e nelle acque dolci, nonché all’interno degli organismi viventi. Esso è l’elemento chimico con il numero atomico 8 e il simbolo O nella tavola periodica degli elementi.
A temperatura ambiente, si presenta come un gas incolore, inodore e insapore. La sua densità è circa 1.429 g/L. L’ossigeno è altamente reattivo e forma molteplici composti con altri elementi. La sua reattività è alla base della combustione, dell’ossidazione e di molte altre reazioni chimiche.
Struttura atomica
Un atomo di ossigeno è composto da 8 protoni nel nucleo, circondato da 8 neutroni e 8 elettroni. La configurazione elettronica dell’ossigeno è 1s² 2s² 2p⁴. Questo significa che l’atomo ha due elettroni nel primo livello energetico e sei elettroni nel secondo. Gli elettroni nell’ultimo livello, noti come elettroni di valenza, sono fondamentali per le reazioni chimiche.
Ruolo biologico
L’ossigeno è essenziale per la respirazione aerobica, un processo mediante il quale gli organismi viventi generano energia dai nutrienti. Negli esseri umani, l’ossigeno viene inalato e trasportato dal sangue verso le cellule, dove partecipa alla produzione di adenosina trifosfato (ATP), la principale fonte di energia cellulare. La mancanza di ossigeno, nota come ipossia, può causare danni ai tessuti e persino la morte cellulare.
Ciclo dell’ossigeno
L’ossigeno è coinvolto nel ciclo biogeochimico dell’ossigeno, che comprende processi come la fotosintesi e la respirazione. Le piante e alcune alghe producono ossigeno tramite la fotosintesi, utilizzando la luce solare per convertire anidride carbonica e acqua in glucosio e ossigeno. Questo ossigeno viene poi rilasciato nell’atmosfera e utilizzato dagli organismi aerobici durante la respirazione.
Applicazioni industriali
L’ossigeno trova numerose applicazioni industriali. È utilizzato nella saldatura e nel taglio dei metalli, dove reagisce con il metallo fuso per accelerare il processo. L’ossigeno viene utilizzato anche nella produzione di acciaio e nella gassificazione del carbone. In campo medico, l’ossigeno è essenziale per il supporto vitale in caso di difficoltà respiratorie.
Ossigeno e inquinamento
Sebbene l’ossigeno sia essenziale per la vita, l’eccessiva presenza di ossigeno reattivo può causare danni. Ad esempio, l’ozono (O₃), una forma di ossigeno, è benefico nella stratosfera poiché assorbe gran parte della radiazione ultravioletta nociva proveniente dal Sole, ma al livello del suolo è considerato un inquinante atmosferico che danneggia i tessuti vegetali e irrita le vie respiratorie negli esseri umani.
