Oxygène

Iso	AN	Période	MD	Ed	PD
Iso	AN	Période	MD	MeV	PD
¹⁴O	{syn.}	1,17677 min	β+	1,72	¹⁴N
¹⁵O	{syn.}	2,0357 min	β+	1,72	¹⁵N
¹⁶O	99,762 %	stable avec 8 neutrons
¹⁷O	0,038 %	stable avec 9 neutrons
¹⁸O	0,2 %	stable avec 10 neutrons
¹⁹O	{syn.}	26,91 s	β-	4,821	¹⁹F
²⁰O	{syn.}	13,51 s	β-	3,814	²⁰F

Propriétés physiques du corps simple

État ordinaire

gaz paramagnétique

Allotrope à l'état standard

Dioxygène O₂

Autres allotropes

Ozone O₃, oxygène singulet O₂*, ozone cyclique O₃, tétraoxygène O₄, octaoxygène O₈

Masse volumique

1,42763 kg·Nm^-3 T.P.N. (molécule O2)

incolore

−218,79 °C

−182,95 °C

0,22259 kJ·mol^-1

Énergie de vaporisation

3,4099 kJ·mol^-1

−118,56 °C^[1]

5,043 MPa^[5]

−218,79 °C^[1]

22,414×10^-3 m³·mol^-1

Vitesse du son

317 m·s^-1 à 20 °C,5

Chaleur massique

920 J·kg^-1·K^-1

Conductivité thermique

0,02674 W·m^-1·K^-1

Divers

N^o CAS

17778-80-2

Précautions

SGH^[6]

Dioxygène O₂ :

Danger

H270, H280, P220, P244, P370+P376, P403,

SIMDUT

Transport^[6]

Dioxygène O₂ :

25

1072

225

1073

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L'oxygène est l'élément chimique de numéro atomique 8, de symbole O. C'est la tête de file du groupe des chalcogènes, souvent appelé groupe de l'oxygène. Découvert indépendamment en 1772 par le Suédois Carl Wilhelm Scheele à Uppsala et en 1774 par le Britannique Joseph Priestley en Wiltshire, l'oxygène a été nommé ainsi en 1777 par Antoine Lavoisier à Paris à partir du grec ancien ὀξύς / oxys (« aigu », c'est-à-dire ici « acide »), et γενής / genês (« générateur »), car Lavoisier pensait à tort que^[7] :

« Nous avons donné à la base de la portion respirable de l'air le nom d'oxygène, en le dérivant de deux mots grecs ὀξύς, acide et γείνομαι, j'engendre, parce qu'en effet une des propriétés les plus générales de cette base [Lavoisier parle de l'oxygène] est de former des acides en se combinant avec la plupart des substances. Nous appellerons donc gaz oxygène la réunion de cette base avec le calorique. »

Une molécule de formule chimique O₂, appelée communément « oxygène » et, par les chimistes, dioxygène est constituée de deux atomes d'oxygène reliés par liaison covalente : aux conditions normales de température et de pression, le dioxygène est un gaz, qui constitue 20,8 % du volume de l'atmosphère terrestre au niveau de la mer.

L'oxygène est un non-métal qui forme très facilement des composés, notamment des oxydes, avec pratiquement tous les autres éléments chimiques. Cette facilité se traduit par des énergies de formation élevées mais, cinétiquement, le dioxygène est souvent peu réactif à température ambiante. Ainsi un mélange de dioxygène et de dihydrogène, de fer ou de soufre, etc., n'évolue qu'extrêmement lentement.

C'est, en masse, le troisième élément le plus abondant de l'Univers après l'hydrogène et l'hélium, et le plus abondant des éléments de l'écorce terrestre ; l'oxygène constitue ainsi sur Terre^[8] :

86 % de la masse des océans, sous la forme d'eau ;
46,4 % de la masse de l'écorce terrestre, en particulier sous forme d'oxydes et de silicates ;
23,1 % de la masse de l'air, sous forme de dioxygène ou d'ozone, soit 1,2 × 10¹⁵ tonnes, soit près de 21 % du volume total de l'atmosphère ;
62,5 % de la masse du corps humain ;
jusqu'à 88 % de la masse de certains animaux marins.

La Terre était à l'origine dépourvue de dioxygène. Celui-ci s'est formé grâce à la photosynthèse réalisée par les végétaux, les algues et les cyanobactéries, ces dernières étant apparues il y a peut-être 2,8 milliards d'années^[9]. Le dioxygène O₂ est toxique pour les organismes anaérobies, dont faisaient partie les premières formes de vie apparues sur Terre, mais est indispensable à la respiration des organismes aérobies, qui constituent la grande majorité des espèces vivantes actuelles. La respiration cellulaire est l'ensemble des voies métaboliques, telles que le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire, alimentées par exemple par la glycolyse et la β-oxydation, par lesquelles une cellule produit de l'énergie sous forme d'ATP et du pouvoir réducteur sous forme de NADH + H⁺ et de FADH₂.

En s'accumulant dans l'atmosphère terrestre, le dioxygène O₂ issu de la photosynthèse a formé une couche d'ozone à la base de la stratosphère sous l'effet du rayonnement solaire. L'ozone est un allotrope de l'oxygène de formule chimique O₃ encore plus oxydant que le dioxygène — ce qui en fait un polluant indésirable lorsqu'il est présent dans la troposphère au niveau du sol — mais qui a la particularité d'absorber les rayons ultraviolets du Soleil et donc de protéger la biosphère de ce rayonnement nocif : la couche d'ozone a constitué le bouclier qui a permis aux premières plantes terrestres de quitter les océans il y a près de 475 millions d'années.

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Oxygène

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