O · Élément 8 · Non-métal
L’élément qui fait rouiller le fer, brûler le combustible et vous maintenir en vie — et l’élément le plus abondant de la croûte terrestre.
Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe oxygène parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Taille, à l’échelle
Rayon de 60 pm — soit 0,06 nm ; il en faudrait donc environ 8,33 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Oxygène est liquide dans une plage de 36 K, de 54 K à 90 K.
L’histoire
Oxygène est le troisième élément le plus abondant de l’univers et l’élément le plus abondant de la croûte terrestre, constituant environ 21 % de notre atmosphère et près de 50 % de la masse de la planète. Ce gaz très réactif, incolore et inodore est absolument essentiel à la plupart des formes de vie sur Terre grâce au processus de respiration cellulaire.
Découvert indépendamment par Carl Wilhelm Scheele et Joseph Priestley dans les années 1770, l’oxygène a révolutionné notre compréhension de la combustion et de la respiration. Son nom, dérivé des mots grecs « oxys » (acide) et « genes » (producteur), reflète la croyance erronée d’Antoine Lavoisier selon laquelle tous les acides contenaient de l’oxygène.
Le saviez-vous ? L’oxygène que nous respirons aujourd’hui a été produit en grande partie par d’anciennes cyanobactéries grâce à la photosynthèse, au cours de milliards d’années, transformant fondamentalement l’atmosphère terrestre et permettant l’évolution de formes de vie complexes.L’oxygène existe sous plusieurs formes allotropiques, le dioxygène (O₂) étant la forme que nous respirons, tandis que l’ozone (O₃) forme la couche protectrice de notre stratosphère. Dans l’industrie, l’oxygène favorise les processus de combustion et la production d’acier, et sert d’agent oxydant dans d’innombrables réactions chimiques.
De l’eau que nous buvons (H₂O) aux minéraux de la croûte terrestre, l’oxygène forme des composés avec pratiquement tous les autres éléments, ce qui le rend fondamental pour la chimie, la biologie et la géologie. Sa configuration électronique unique lui confère sa réactivité caractéristique et sa capacité à former des liaisons doubles, essentielles à la chimie organique et aux processus vitaux.
Applications
La plus grande utilisation industrielle de l’oxygène concerne la fabrication de l’acier, où il améliore considérablement l’efficacité et la qualité :
L’oxygène joue le rôle d’agent oxydant essentiel dans de nombreux procédés industriels :
L’oxygène a révolutionné la fabrication du papier grâce à un blanchiment respectueux de l’environnement :
Les technologies à base d’oxygène purifient l’eau et réduisent la pollution :
L’oxygène liquide (LOX) est le comburant de fusée le plus utilisé :
La combustion à l’oxygène améliore l’efficacité et la qualité de la production du verre :
D’où il vient
461000 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 100 % des éléments
L’oxygène est le troisième élément le plus abondant de l’Univers, représentant environ 1 % de tous les atomes. Il se forme principalement par nucléosynthèse stellaire dans les étoiles massives :
L’oxygène de notre système solaire s’est formé il y a environ 4,6 milliards d’années lors de l’effondrement gravitationnel d’un nuage moléculaire riche en oxygène.
L’atmosphère terrestre contient 20.946 % d’oxygène en volume, ce qui en fait le deuxième gaz atmosphérique le plus abondant après l’azote. Ce réservoir immense contient environ 1.2 × 10¹⁵ tonnes de dioxygène gazeux.
Fait étonnant : La quasi-totalité de l’oxygène atmosphérique est biogénique - produite par des organismes photosynthétiques pendant des milliards d’années. Le Grand Événement d’oxydation, il y a 2.4 milliards d’années, a fondamentalement transformé l’atmosphère terrestre.Le cycle de l’oxygène atmosphérique implique des échanges constants entre :
L’oxygène domine la croûte terrestre, représentant environ 46.1 % en masse - ce qui en fait l’élément le plus abondant de la Terre solide. Les principaux minéraux contenant de l’oxygène comprennent :
L’eau (H₂O) contient 88.8 % d’oxygène en masse, ce qui fait de l’hydrosphère terrestre un immense réservoir d’oxygène :
Les écosystèmes aquatiques dépendent des concentrations d’oxygène dissous (OD) :
Les organismes photosynthétiques sont la source ultime de l’oxygène terrestre :
L’oxygène est présent dans tout le système solaire et dans l’Univers :
Manipulation
Le rôle de l’oxygène dans la combustion crée de graves risques pour la sécurité :
Mesures de sécurité pour l’oxygène comprimé :
L’administration d’oxygène dans le cadre des soins de santé exige une surveillance attentive :
Normes OSHA et réglementaires concernant l’oxygène sur le lieu de travail :
L’oxygène liquide (LOX) à -183°C présente des dangers supplémentaires :
Procédures d’urgence en cas d’incident lié à l’oxygène :
Impact environnemental et gestion des déchets :
Réglementation DOT pour le transport de l’oxygène :
Réponses rapides
Oxygène (symbole O) est l’élément 8 du tableau périodique, un non-métal de la période 2, du groupe 16. L’élément qui fait rouiller le fer, brûler le combustible et vous maintenir en vie — et l’élément le plus abondant de la croûte terrestre. À température ambiante, c’est un gaz.
[He] 2s² 2p⁴ ; elle comporte 2 couches occupées, avec la répartition 2, 6. Sa couche externe contient 6 électrons, ce qui détermine son comportement en matière de liaisons.Oxygène fond à 54.4 K (-218.8 °C) et bout à 90.2 K (-182.9 °C).
La masse atomique standard de Oxygène est de 15.999 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
Oxygène est un gaz à température ambiante ; sa masse volumique est d’environ 1.429 g/L à 0 °C et 1 atm — il est donc approximativement plus lourd que l’air.
Oxygène a une électronégativité de Pauling de 3.44. L’échelle va de 0.70 (le francium, le moins attiré par les électrons) à 3.98 (le fluor, le plus attiré). Une valeur aussi élevée signifie qu’il tend à attirer les électrons de presque tout ce avec quoi il forme une liaison.
Oxygène a été découvert en 1774 par Joseph Priestley and Carl Wilhelm Scheele. Il porte le nom de grec oxys + genes, « qui forme les acides ».
Oxygène constitue environ 46.1 % de la croûte terrestre — c’est l’un des éléments les plus abondants qui soient.