Le altre risposte qui, che descrivono la tossicità dell'ossigeno, dicono cosa può andare storto se hai troppo ossigeno, ma non descrivono due concetti importanti che dovrebbero apparire con le loro descrizioni. Inoltre, esiste un problema di sicurezza di base nel maneggiare bombole a pressione con una frazione di ossigeno elevata.

Una proprietà importante dell'ossigeno respirato è la sua pressione parziale. In condizioni normali a livello del mare, la pressione parziale dell'ossigeno è di circa 0,21 atm. Ciò è compatibile con la stima ampiamente nota che l'atmosfera è composta da circa il 78% di azoto, il 21% di ossigeno e l'1% di "altro". Le pressioni parziali vengono aggiunte per fornire la pressione totale; questa è la legge di Dalton. Finché non si utilizzano gas tossici, è possibile sostituire l'azoto e "altro" con altri gas, come l'elio, purché si mantenga la pressione parziale dell'ossigeno vicino a 0,21 e si respiri le miscele risultanti senza effetti negativi.

Esistono due pericoli che possono essere compresi considerando la pressione parziale dell'ossigeno. Se la pressione parziale scende al di sotto di circa 0,16 atm, una persona normale sperimenta ipossia. Ciò può accadere entrando in una stanza in cui è stato rimosso l'ossigeno. Ad esempio, entrare in una stanza che ha una fonte costante di azoto che sposta costantemente l'aria della stanza, abbassando la concentrazione - e la pressione parziale - di ossigeno. Un altro modo è andare in cima alle alte montagne. La pressione atmosferica totale si abbassa e la pressione parziale dell'ossigeno può arrivare fino a 0,07 atm (vetta dell'Everest), motivo per cui l'arrampicata ad altitudini molto elevate richiede il trasporto di ossigeno aggiuntivo. Eppure un terzo modo è "andare in giro" con i serbatoi di elio: inalare ripetutamente elio per produrre voci molto acute priva il corpo di ossigeno e la pressione parziale dell'ossigeno disciolto nel corpo diminuisce, forse portando alla perdita di coscienza.

In alternativa, se la pressione parziale supera circa 1,4 atm, una persona normale sperimenta iperossia che può portare a tossicità da ossigeno (descritta nelle altre risposte). A 1,6 atm il rischio di tossicità da ossigeno al sistema nervoso centrale è molto alto. Quindi, non regolare la pressione così in alto? C'è un problema. Se dovessi fare un boccaglio lungo 3 metri e tuffarti sul fondo di una piscina per usarlo, non riusciresti ad inspirare. La pressione dell'aria alla bocca sarebbe di circa 1 atm, perché la colonna d'aria di 3 metri nel boccaglio non pesa molto. La pressione dell'acqua che cerca di spremere l'aria fuori da te (come un tubetto di dentifricio) è di circa 1,3 atm. Il tuo diaframma non è abbastanza forte per superare la compressione e riempire i polmoni di aria. I subacquei risolvono questo problema utilizzando un regolatore (in particolare, una valvola a domanda), che consente alla pressione del gas in uscita di essere molto vicina a quella della pressione ambiente. Il compito principale del regolatore è quello di ridurre l'altissima pressione all'interno del serbatoio ad una pressione molto più bassa in uscita. La valvola a domanda cerca di fornire gas solo quando il subacqueo inspira e cerca di erogarlo a una pressione molto vicina a quella ambiente. Si noti che in profondità la pressione ambiente può essere molto maggiore di 1 atm, aumentando di circa 1 atm ogni 10 m (o 33 piedi). Se il regolatore dovesse fornire aria normale a una pressione di 2 atm, la pressione parziale dell'ossigeno sarebbe di 0,42 atm. Se a 3 atm, 0.63 atm. Quindi, quando un subacqueo scende, la pressione parziale dell'ossigeno aumenta automaticamente in conseguenza del dover aumentare la pressione del gas per consentire al subacqueo di gonfiare i polmoni. Circa 65 m (220 piedi), la pressione parziale dell'ossigeno in una "miscela d'aria" sarebbe abbastanza alta da rischiare l'iperossia e altre pericolose conseguenze.

Ora immagina una bombola di gas contenente il 100% di ossigeno. Se respiriamo da esso in superficie, la pressione parziale dell'ossigeno è di 1 atm - alta, ma non pericolosa. A una profondità di 10 m, la pressione parziale dell'ossigeno fornito è di 2 atm, superando i limiti di esposizione accettabili. Questo è uno schema generale: l'aumento della frazione di ossigeno dei gas di immersione diminuisce la profondità massima di immersione.

E non è possibile abbassare molto la pressione parziale perché il limite inferiore, 0,16 atm, non è così tanto inferiore a 0,21 atm di atmosfera a livello del mare.

Una categoria generale di soluzioni è quella di cambiare le miscele di gas a varie profondità. Questo è complicato, richiede una grande pianificazione ed è al di fuori dell'ambito della tua domanda. Ma non è certamente così semplice come semplificare le miscele di gas o semplicemente aumentare la pressione parziale dell'ossigeno.

Inoltre, l'ossigeno compresso è un gas relativamente fastidioso con cui lavorare. Non è di per sé infiammabile, ma rende infiammabile ogni cosa organica nelle vicinanze. Ad esempio, l'uso di grasso o olio sopra o vicino a un raccordo per ossigeno rischia di accendere spontaneamente il grasso o l'olio. Il solo fatto di avere grasso sulla mano mentre maneggi l'attrezzatura per il rifornimento di ossigeno (con una piccola perdita) può ustionarti.

Il nostro corpo è abituato all'ambiente che ci circonda. Una volta che cambi parte dell'ambiente, devi essere pronto per le conseguenze.

L'inalazione di ossigeno puro è la causa di quella che è nota come tossicità da ossigeno.

La tossicità da ossigeno è una condizione derivante dagli effetti nocivi della respirazione di ossigeno molecolare $ \ ce {(O2)} $ a pressioni parziali aumentate.

Alta concentrazioni di ossigeno determinano una notevole concentrazione di vari radicali, uno dei quali è l'idrossile e può innescare una reazione a catena che deteriora i lipidi nelle membrane cellulari.

_{Di Tim Vickers, dopo Young IS, McEneny J (2001). "Ossidazione delle lipoproteine ​​e aterosclerosi". Biochem Soc Trans 29 (Pt 2): 358–62. PMID 11356183 Vettorizzato da Fvasconcellos. - w: Immagine: perossidazione lipidica v2.png, dominio pubblico, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1728531 Fai clic per una versione più grande}

Sono state proposte diverse impostazioni per ridurre al minimo il danno della tossicità da ossigeno, una delle quali è l'ossigenoterapia iperbarica.

In qualità di subacqueo SCUBA certificato, ho imparato che respirare ossigeno puro sotto pressione porta a tossicità da ossigeno, che può essere fatale. Tuttavia, non sono neanche lontanamente un esperto del meccanismo della tossicità da ossigeno, ma credo che abbia a che fare con il risultato di specie di ossigeno molto più reattive che possono causare stress ossidativo e perossidazione lipidica. Non sto davvero offrendo questa come una buona risposta (dato che non ne so molto) ma più come un invito per qualcuno che ne sa di più per espanderla.

Inoltre, poiché l'aria che normalmente respiriamo contiene circa il 78% di azoto e solo il 21% di ossigeno, secondo me non sembra salutare aumentare la concentrazione di ossigeno dal 21% al 100%.

Ecco una foto da Wikipedia che mostra l'ossigeno che reagisce con un radicale lipidico per creare / propagare perossidi lipidici, che causano danni alle cellule.

A cinque metri di profondità (1,5 bar di pressione assoluta), l'ossigeno puro diventa tossico già dopo circa 10-15 minuti. Dopo un'ora o due, gli effetti possono verificarsi alla profondità dello snorkeling. Ciò lo rende piuttosto non utile per qualsiasi scopo di immersione. Per un'esposizione continua, la pressione parziale dell'ossigeno deve essere mantenuta al di sotto di 0,6 bar.

Per uso medico (medicina iperbarica), può essere utile una pressione parziale dell'ossigeno elevata, anche se ci credo è qualche discussione su quanto sia effettivamente utile. Pochissime cose in medicina non hanno svantaggi e pericoli.

Non sono un chimico ma voglio intervenire per la parte SCUBA.

Normalmente i subacquei ricreativi si immergono con aria compressa (21% O2).

Esiste un educazione speciale per apprendere e utilizzare il 32% e il 36% di miscele d'aria di O2. Questo si chiama Nitrox (almeno in PADI).

Il vantaggio è che puoi immergerti più a lungo e fare più immersioni al giorno (dato che sostituisce N2) ma devi immergerti in profondità . Questo è popolare in occasioni di più immersioni come i safari sulle navi.

Anche questo non è sempre disponibile sul sito.

Inoltre, poiché nessuno lo ha ancora menzionato, l'apparato per fornire e riempire il 100% di O2 per uso ricreativo sarebbe piuttosto pericoloso.

I subacquei tecnici / industriali che si immergono molto in profondità usano miscele di elio e cosa no, semplicemente per andare molto in profondità.

Ho sentito dire che i subacquei militari a volte usano miscele di O2 molto elevate per percorrere lunghe distanze molto superficiali (4 m max), ma non sono sicuro che sia vero.

L'ossigeno, in particolare l'ossigeno puro, ama rubare gli elettroni.

Rubando gli elettroni "corrode" altri elementi nei loro ossidi. Pensa alla ruggine del ferro, quindi, poiché siamo composti di elementi, troppo ossigeno per troppo tempo aumenterà il nostro tasso di ossidazione, danneggiando le nostre cellule.