8 O Oxigénio 15.999
não metal p-block Period 2 Group 16

Oxigénio

O · Element 8 · Chalcogens

The element that rusts iron, burns fuel and keeps you alive — and the most abundant element in the Earth's crust.

ESTADO A 20°C gás
MASSA ATÓMICA 15.999 u
ELECTRON CONFIGURATION [He] 2s² 2p⁴

Estrutura

O átomo de oxigénio

Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para girar. Azul e violeta marcam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.

Nuvem orbital

Valores medidos

Ficha de propriedades

Cada barra mostra onde oxigénio se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.

Física

Densidade 0.001 g/cm³ 3%
Ponto de Fusão 54.4 K 4%
Ponto de Ebulição 90.2 K 6%
calor específico 0.918 J/g·K
Condutividade Térmica 0.03 W/m·K 6%

Atômica

Raio Atômico 60 pm 3%
raio covalente 66 pm
raio de Van der Waals 152 pm

Eletrónica

Eletronegatividade 3.44 99%
energia de ionização 1314.1 kJ/mol 95%
Afinidade Eletrônica 140.9 kJ/mol 83%

Ocorrência

Abundância na crosta 461000 mg/kg 100%

Identidade

SímboloO
Número atômico8
Massa atómica15.999 u
Categorianão metal
Blocop
Estrutura cristalinacubic
Estados de oxidação-2, -1, 0, +1, +2
Descoberto1774
Descoberto porJoseph Priestley and Carl Wilhelm Scheele

Fontes: massas atômicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, não medidos.

Tamanho, em escala

How big is an oxigénio atom?

Radius 60 pm — that is 0.06 nm, so about 8333 million of them side by side would span a millimetre.

Faixa térmica

Solid, liquid, gas — and when

Oxigénio is liquid over a 36 K window, from 54 K to 90 K.

Onde está

Posição na tabela

Oxigénio sits in period 2, group 16. Everything in group 16 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER NÃO-METAIS

All não-metais

A história

O que é oxigénio e como o encontramos

O Sopro da Vida

Oxigénio é o terceiro elemento mais abundante no universo e o elemento mais abundante na crosta terrestre, representando cerca de 21% da nossa atmosfera e quase 50% da massa do planeta. Esse gás altamente reativo, incolor e inodoro é absolutamente essencial para a maioria das formas de vida na Terra por meio do processo de respiração celular.

Descoberto de forma independente por Carl Wilhelm Scheele e Joseph Priestley na década de 1770, o oxigénio revolucionou nossa compreensão da combustão e da respiração. Seu nome, derivado das palavras gregas "oxys" (ácido) e "genes" (produtor), reflete a crença equivocada de Antoine Lavoisier de que todos os ácidos continham oxigénio.

Curiosidade: O oxigénio que respiramos hoje foi produzido em grande parte por cianobactérias antigas por meio da fotossíntese ao longo de bilhões de anos, mudando fundamentalmente a atmosfera da Terra e permitindo a evolução de formas de vida complexas.

O oxigénio existe em vários alótropos, sendo o dioxigénio (O₂) a forma que respiramos, enquanto o ozônio (O₃) forma a camada protetora da estratosfera. Na indústria, o oxigénio sustenta processos de combustão e a produção de aço, além de atuar como agente oxidante em inúmeras reações químicas.

Da água que bebemos (H₂O) aos minerais da crosta terrestre, o oxigénio forma compostos com praticamente todos os outros elementos, sendo fundamental para a química, a biologia e a geologia. Sua configuração eletrônica única confere ao oxigénio sua reatividade característica e a capacidade de formar ligações duplas, essenciais para a química orgânica e os processos vitais.

Aplicações

Para que oxigénio é usado

Aplicações Industriais e Fabricação

Produção de Aço e Metais

O maior uso industrial do oxigénio é na fabricação de aço, onde melhora drasticamente a eficiência e a qualidade:

  • Forno Básico a Oxigénio (BOF) - Oxigénio puro é soprado através do ferro fundido para remover carbono, produzindo aço de alta qualidade em 30-40 minutos em vez de horas
  • Forno Elétrico a Arco (EAF) - A injeção de oxigénio aumenta as taxas de fusão e melhora a eficiência energética na reciclagem de sucata de aço
  • Corte e soldagem - Maçaricos oxiacetilênicos e oxicombustíveis atingem temperaturas superiores a 3.500°C para o corte preciso de metais
  • Fusão de cobre - O enriquecimento com oxigénio reduz o consumo de combustível e aumenta as taxas de produção
  • Produção de alumínio - O oxigénio ajuda a remover impurezas durante os processos de refino do alumínio

Fabricação e Processamento de Produtos Químicos

O oxigénio atua como um agente oxidante essencial em numerosos processos industriais:

  • Produção de óxido de etileno - A oxidação direta do etileno produz este intermediário químico essencial para anticongelantes e plásticos
  • Síntese de cloreto de vinila - Processos baseados em oxigénio criam o precursor para a produção de plástico PVC
  • Fabricação de óxido de propileno - Essencial para produzir espumas de poliuretano e propilenoglicol
  • Produção de dióxido de titânio - O oxigénio ajuda a criar o pigmento branco usado em tintas, plásticos e papel
  • Síntese de peróxido de hidrogénio - O processo da antraquinona usa oxigénio para produzir este versátil agente oxidante

Indústria de Celulose e Papel

O oxigénio revolucionou a fabricação de papel por meio do branqueamento ambientalmente sustentável:

  • Deslignificação com oxigénio - Remove a lignina da polpa de madeira sem compostos de cloro
  • Branqueamento com ozono - Gera papel branco brilhante com impacto ambiental mínimo
  • Branqueamento com peróxido de hidrogénio - O branqueamento à base de oxigénio cria papel reciclado de alta qualidade
  • Tratamento biológico - O oxigénio intensifica a decomposição bacteriana de poluentes orgânicos nas águas residuais de fábricas de papel

Tratamento de Águas Residuais e Aplicações Ambientais

Tecnologias baseadas em oxigénio limpam a água e reduzem a poluição:

  • Processo de lodos ativados - Bactérias aeróbias usam oxigénio para decompor poluentes orgânicos
  • Ozonização - O ozono (O₃) destrói bactérias, vírus e contaminantes orgânicos
  • Processos avançados de oxidação - Radicais hidroxila gerados a partir de compostos de oxigénio eliminam poluentes persistentes
  • Remediação de águas subterrâneas - A injeção de oxigénio estimula a biodegradação de contaminantes do solo
  • Aquicultura - A injeção de oxigénio mantém a saúde dos peixes em operações de criação intensiva

Propulsão Aeroespacial e de Foguetes

O oxigénio líquido (LOX) é o oxidante de foguetes mais utilizado:

  • Programa do Ônibus Espacial - LOX e hidrogénio líquido alimentavam os motores principais
  • Foguetes Falcon da SpaceX - Usam combustível RP-1 com oxigénio líquido como oxidante
  • Blue Origin - Os motores BE-4 queimam metano com oxigénio líquido
  • Sistemas de suporte à vida - Geração e reciclagem de oxigénio para naves espaciais e estações espaciais
  • Voo hipersónico - Motores scramjet usam o oxigénio atmosférico para propulsão em alta velocidade

Fabricação de Vidro

A combustão com oxigénio melhora a eficiência e a qualidade da produção de vidro:

  • Fornos oxicombustíveis - A combustão com oxigénio puro atinge temperaturas mais altas com menos combustível
  • Redução de emissões - Menor produção de NOx em comparação com a combustão ar-combustível
  • Melhoria da qualidade do vidro - Temperaturas mais altas permitem melhor fusão e homogeneização
  • Eficiência energética - Redução de 15-50% no consumo de combustível em comparação com fornos convencionais

Aplicações médicas e de saúde

Oxigenoterapia médica

  • Terapia respiratória - Tratamento de pacientes com pneumonia, DPOC, asma e COVID-19
  • Medicina de emergência - Tratamento de primeira linha para choque, parada cardíaca e traumas graves
  • Anestesia - Gás de transporte para anestésicos inalados durante cirurgias
  • Cuidados com bebês prematuros - Níveis de oxigênio cuidadosamente controlados em unidades de terapia intensiva neonatal
  • Oxigenoterapia domiciliar - Concentradores portáteis para pacientes com doenças respiratórias crônicas
  • Oxigenoterapia hiperbárica - Tratamento com oxigênio sob alta pressão para intoxicação por monóxido de carbono e cicatrização de feridas

Aplicações cotidianas para consumidores

  • Tratamento de água potável - A ozonização purifica o abastecimento de água municipal em todo o mundo
  • Higienização de piscinas - Geradores de ozônio fazem a desinfecção da água sem produtos químicos
  • Purificação do ar - Geradores de ozônio eliminam odores em carros, casas e hotéis
  • Conservação de alimentos - Embalagens com atmosfera modificada prolongam a vida útil de produtos frescos
  • Manutenção de aquários - Bombas de oxigênio e aeradores mantêm os peixes saudáveis
  • Produção de vinho - A micro-oxigenação melhora o sabor e as características de envelhecimento do vinho

Automóveis e transporte

  • Sensores de oxigênio - Sensores lambda otimizam as proporções ar-combustível em motores modernos
  • Conversores catalíticos - Usam oxigênio para reduzir as emissões nocivas dos veículos
  • Sistemas de oxigênio de emergência - Máscaras de oxigênio para passageiros de aeronaves em caso de despressurização da cabine
  • Soldagem automotiva - Soldagem oxiacetilênica para reparo e restauração de veículos
  • Aplicações em corridas - Sistemas de óxido nitroso (N₂O) injetam oxigênio para aumentar a potência do motor

Esportes e condicionamento físico

  • Desempenho atlético - Bares de oxigênio e oxigênio em latas para uma suposta melhora do desempenho
  • Treinamento em grandes altitudes - Oxigênio suplementar para aclimatação ao ar rarefeito
  • Aplicações em mergulho - Nitrox (ar enriquecido com oxigênio) prolonga os limites de tempo subaquático
  • Terapia de recuperação - A oxigenoterapia após exercícios supostamente reduz a fadiga
  • Escalada de montanhas - Oxigênio suplementar para expedições em altitudes extremas

Beleza e bem-estar

  • Tratamentos faciais com oxigênio - Tratamentos de spa que alegam rejuvenescer a aparência da pele
  • Centros de oxigenoterapia - Estabelecimentos de bem-estar que oferecem respiração de oxigênio concentrado
  • Produtos para cuidados com os cabelos - Peróxido de hidrogênio para descoloração e coloração dos cabelos
  • Clareamento dos dentes - Tratamentos clareadores à base de peróxido de hidrogênio
  • Cuidados com feridas - Peróxido de hidrogênio para limpar pequenos cortes e escoriações

Arte e artesanato

  • Sopro de vidro - Maçaricos de oxigênio para moldar e manipular o vidro
  • Fabricação de joias - Maçaricos de oxipropano para soldar metais preciosos
  • Escultura em metal - Corte e moldagem de aço e outros metais
  • Esmaltação de cerâmica - Atmosferas oxidantes criam cores e efeitos específicos nos esmaltes
  • Trabalho de ferreiro - Injeção de oxigênio nas forjas para atingir temperaturas mais altas

Ciência e educação

  • Experimentos de laboratório - Estudo da combustão, oxidação e respiração celular
  • Demonstrações escolares - Experimentos clássicos que mostram as propriedades do oxigênio
  • Aplicações de pesquisa - Câmaras de atmosfera controlada para estudos biológicos
  • Química analítica - Análise de combustão para determinar a composição de compostos orgânicos
  • Monitoramento ambiental - Medições de oxigênio dissolvido em testes de qualidade da água

De onde vem

Ocorrência natural

461000 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 100% of elements

Abundância Universal e Fontes Naturais

Origem Cósmica e Estelar

O Oxigénio é o terceiro elemento mais abundante no universo, compondo aproximadamente 1% de todos os átomos. Ele é formado principalmente por meio da nucleossíntese estelar em estrelas massivas:

  • Processo alfa - A queima do silício nas estrelas produz oxigénio por meio de reações de fusão
  • Queima do hélio - O processo triplo-alfa em estrelas gigantes vermelhas cria carbono, que se funde com hélio para formar oxigénio
  • Nucleossíntese de supernovas - A morte estelar explosiva dispersa oxigénio pelas galáxias
  • Ventos estelares - Estrelas evoluídas enriquecem continuamente o meio interestelar com oxigénio

O oxigénio do nosso sistema solar formou-se aproximadamente há 4,6 bilhões de anos a partir do colapso gravitacional de uma nuvem molecular rica em oxigénio.

Abundância Atmosférica

A atmosfera da Terra contém 20.946% de oxigénio em volume, representando o segundo gás atmosférico mais abundante depois do nitrogénio. Esse enorme reservatório contém aproximadamente 1.2 × 10¹⁵ toneladas de gás oxigénio.

Fato surpreendente: Praticamente todo o oxigénio atmosférico é biogénico - produzido por organismos fotossintéticos ao longo de bilhões de anos. O Grande Evento de Oxidação, há 2.4 bilhões de anos, mudou fundamentalmente a atmosfera da Terra.

O ciclo do oxigénio atmosférico envolve trocas constantes entre:

  • Fotossíntese - Plantas, algas e cianobactérias produzem ~330 bilhões de toneladas de O₂ anualmente
  • Respiração - Organismos vivos consomem oxigénio para a produção de energia celular
  • Combustão - Incêndios naturais e causados pelo ser humano consomem oxigénio atmosférico
  • Meteorização química - A oxidação das rochas remove lentamente oxigénio da atmosfera

Abundância na Crosta e na Litosfera

O oxigénio predomina na crosta terrestre, compondo aproximadamente 46.1% em massa - tornando-o o elemento mais abundante na Terra sólida. Os principais minerais que contêm oxigénio incluem:

Minerais de Silicato (95% da crosta)

  • Quartzo (SiO₂) - Dióxido de silício puro, abundante em arenito e granito
  • Grupo dos feldspatos - Aluminosilicatos de potássio, sódio e cálcio
  • Piroxénio e anfibólio - Silicatos de ferro, magnésio e cálcio
  • Olivina ((Mg,Fe)₂SiO₄) - Predominante no manto superior da Terra
  • Minerais de argila - Silicatos hidratados de alumínio e magnésio

Minerais de Óxido

  • Hematita (Fe₂O₃) - Principal mineral de minério de ferro
  • Magnetita (Fe₃O₄) - Óxido de ferro magnético
  • Coríndon (Al₂O₃) - Óxido de alumínio (safira e rubi)
  • Rutilo (TiO₂) - Dióxido de titânio
  • Cuprita (Cu₂O) - Minério de óxido de cobre

Minerais de Carbonato

  • Calcita (CaCO₃) - Principal componente do calcário e do mármore
  • Dolomita (CaMg(CO₃)₂) - Carbonato de cálcio e magnésio
  • Siderita (FeCO₃) - Carbonato de ferro

Distribuição na Hidrosfera

A água (H₂O) contém 88.8% de oxigénio em massa, tornando a hidrosfera da Terra um enorme reservatório de oxigénio:

  • Oceanos - 1.37 bilhões de km³ contendo ~1.2 × 10¹⁶ toneladas de oxigénio
  • Calotas polares e glaciares - 24.4 milhões de km³ de água congelada
  • Águas subterrâneas - 23.4 milhões de km³ em aquíferos no mundo todo
  • Lagos e rios - 178,000 km³ de água doce superficial
  • Vapor de água atmosférico - 12,900 km³ em circulação constante

Oxigénio Dissolvido em Águas Naturais

Os ecossistemas aquáticos dependem dos níveis de oxigénio dissolvido (OD):

  • Água doce fria - Até 14.6 mg/L a 0°C (riachos montanhosos muito frios)
  • Lagos temperados - Variação sazonal de 8-12 mg/L devido à temperatura
  • Águas tropicais - 6-8 mg/L em águas superficiais quentes
  • Água do mar - 6-8 mg/L, variando com a temperatura e a salinidade
  • Oceano profundo - 2-6 mg/L em zonas mínimas de oxigénio

Produção Biológica de Oxigénio

Os organismos fotossintéticos são a fonte última do oxigénio da Terra:

  • Fitoplâncton marinho - Produz 50-85% do oxigénio da Terra
  • Florestas tropicais - A floresta amazônica produz ~20% do oxigénio atmosférico
  • Florestas boreais - As florestas de coníferas do norte contribuem significativamente
  • Campos e plantações - Áreas agrícolas e pradarias
  • Cianobactérias - Algas verde-azuladas em ambientes marinhos e de água doce

Oxigénio Extraterrestre

O oxigénio ocorre em todo o sistema solar e no universo:

  • Atmosfera de Marte - 0.13% de oxigénio, principalmente da fotodissociação de CO₂
  • Atmosfera de Europa - Atmosfera fina de oxigénio proveniente da radiólise do gelo de água
  • Cometas - O gelo de água contém oxigénio congelado
  • Meteoritos - Minerais de óxido fornecem pistas sobre o sistema solar primitivo
  • Atmosferas de exoplanetas - Assinaturas de oxigénio são procuradas como possíveis bioassinaturas

Manuseio

Segurança

Informações de Segurança e Precauções de Manuseio

PERIGO EXTREMO DE INCÊNDIO: O Oxigénio acelera enormemente a combustão e pode causar incêndios explosivos com óleos, graxas e materiais orgânicos. Atmosferas enriquecidas com Oxigénio fazem com que materiais normalmente não inflamáveis queimem violentamente.

Perigos de Incêndio e Explosão

O papel do Oxigénio na combustão cria sérios riscos à segurança:

  • Aceleração da combustão - Os materiais queimam 3-5 vezes mais rápido em Oxigénio puro
  • Temperaturas de ignição reduzidas - Muitos materiais entram em ignição a temperaturas muito mais baixas
  • Potencial explosivo - Óleo e graxa podem explodir ao contacto com Oxigénio sob alta pressão
  • Incêndios em roupas - Tecidos sintéticos tornam-se extremamente inflamáveis em ambientes ricos em Oxigénio
  • Superfícies quentes - Cigarros, faíscas e metais quentes podem provocar combustão violenta

Perigos do Oxigénio sob Alta Pressão

PERIGO: Sistemas de Oxigénio sob alta pressão podem causar descompressão explosiva, queimaduras graves e morte. Nunca use Oxigénio com equipamentos contaminados com óleo ou graxa.

Medidas de segurança para Oxigénio comprimido:

  • Manuseio de cilindros - Mantenha-os na posição vertical, proteja as válvulas e use reguladores adequados
  • Teste de pressão - Nunca exceda as pressões nominais; inspecione os equipamentos regularmente
  • Sistemas limpos - Componentes limpos para serviço com Oxigénio, livres de óleo, graxa e hidrocarbonetos
  • Materiais compatíveis - Use apenas vedações, lubrificantes e componentes compatíveis com Oxigénio
  • Abertura lenta - Abra as válvulas lentamente para evitar aquecimento adiabático

Segurança do Oxigénio Medicinal

A administração de Oxigénio em serviços de saúde requer monitoramento cuidadoso:

  • Toxicidade do Oxigénio - Altas concentrações (>60%) por períodos prolongados podem danificar os pulmões
  • Retinopatia da prematuridade - O excesso de Oxigénio pode causar cegueira em bebés prematuros
  • Atelectasia por absorção - Oxigénio a 100% pode causar colapso pulmonar
  • Perigos de incêndio - Não fume nem mantenha chamas abertas perto de equipamentos de oxigenoterapia
  • Dosagem adequada - Somente taxas de fluxo e concentrações prescritas por médicos

Limites de Exposição Ocupacional

Normas da OSHA e regulatórias para Oxigénio no local de trabalho:

  • Faixa segura de Oxigénio - De 19.5% a 23.5% nas atmosferas de trabalho
  • Deficiência de Oxigénio - Abaixo de 19.5% é necessário ar fornecido ou evacuação
  • Enriquecimento de Oxigénio - Acima de 23.5% cria perigos de incêndio e explosão
  • Espaços confinados - É necessário monitoramento contínuo em tanques, vasos e áreas fechadas
  • Permissões para trabalho a quente - Precauções especiais para soldagem e corte em áreas enriquecidas com Oxigénio

Perigos do Oxigénio Criogénico

O Oxigénio líquido (LOX) a -183°C apresenta perigos adicionais:

  • Queimaduras graves pelo frio - Danos instantâneos aos tecidos em caso de contacto com a pele
  • Expansão do vapor - Um litro de LOX expande-se para 860 litros de gás
  • Pressão no recipiente - Recipientes fechados podem explodir devido ao acúmulo de pressão
  • Reação com materiais orgânicos - O LOX pode detonar com materiais orgânicos
  • Requisitos de EPI - Luvas isolantes, óculos de segurança e roupas de proteção

Primeiros Socorros e Resposta a Emergências

Procedimentos de emergência para incidentes com Oxigénio:

  • Incêndio com Oxigénio - Feche a fonte de Oxigénio, evacue a área e chame o corpo de bombeiros
  • Toxicidade do Oxigénio - Reduza a concentração de Oxigénio, forneça ar fresco e procure atendimento médico
  • Queimaduras criogénicas - Aqueça gradualmente a área afetada com água morna
  • Contacto dos olhos com LOX - Lave com água morna durante 15 minutos
  • Vazamentos no sistema - Ventile a área, elimine as fontes de ignição e faça o reparo quando for seguro

Considerações Ambientais e sobre Descarte

Impacto ambiental e gestão de resíduos:

  • Liberação atmosférica - O Oxigénio pode ser liberado com segurança na atmosfera
  • Descarga na água - O Oxigénio dissolvido é benéfico para ambientes aquáticos
  • Descarte de recipientes - Cilindros vazios devem ser devidamente identificados e reciclados
  • Descontaminação de equipamentos - Procedimentos adequados de limpeza para equipamentos destinados ao serviço com Oxigénio
  • Resposta a derramamentos - Derramamentos de LOX exigem evacuação e medidas de prevenção de incêndios

Segurança no Transporte

Regulamentos do DOT para o transporte de Oxigénio:

  • Classificação de perigo - Classe 2.2 (gás não inflamável) com propriedades oxidantes
  • Requisitos de transporte - São necessárias rotulagem, embalagem e documentação adequadas
  • Restrições para veículos - Limitações à passagem por túneis e a áreas residenciais
  • Resposta a emergências - Informações de contacto da CHEMTREC para incidentes de transporte
  • Treinamento de motoristas - É necessária certificação especial para o transporte de Oxigénio

Respostas rápidas

Oxigénio: perguntas frequentes

What is Oxigénio?

Oxigénio (symbol O) is element 8 on the periodic table, a não metal in period 2, group 16. The element that rusts iron, burns fuel and keeps you alive — and the most abundant element in the Earth's crust. At room temperature it is a gas.

What is the electron configuration of Oxigénio?

Oxigénio's ground-state electron configuration is [He] 2s² 2p⁴, giving 2 occupied shells holding 2, 6 electrons respectively. Its outer shell holds 6 electrons, which is what sets its bonding behaviour.

What are the melting and boiling points of Oxigénio?

Oxigénio melts at 54.4 K (-218.8 °C) and boils at 90.2 K (-182.9 °C).

What is the atomic mass of Oxigénio?

The standard atomic weight of Oxigénio is 15.999 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is Oxigénio?

Oxigénio is a gas at room temperature; its density is about 1.429 g/L at 0 °C and 1 atm — roughly heavier than air.

What is the electronegativity of Oxigénio?

Oxigénio has a Pauling electronegativity of 3.44. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this high means it tends to pull electrons away from almost anything it bonds with.

Who discovered Oxigénio, and when?

Oxigénio was discovered in 1774 by Joseph Priestley and Carl Wilhelm Scheele. It is named after greek oxys + genes, "acid-former".

How common is Oxigénio on Earth?

Oxigénio makes up about 46.1% of the Earth's crust — one of the most abundant elements there is.