respiration
La chimie de l’oxygène permet la respiration aérobie en recevant des électrons au cours du métabolisme cellulaire.
Mendeleev
Tableau periodique
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Élément chimique · fiche de référence
8O
Oxygène
L’oxygène est l’élément 8 (O), situé en période 2, groupe 16 et dans le bloc p. À température ambiante, son état de référence est gazeux. Sa configuration électronique est [He] 2s2 2p4.
Numéro atomique8
Poids atomique standard[15,99903 ; 15,99977]
Groupe16
Période2
Blocp
Configuration électronique[He] 2s2 2p4
Structure électronique
Ce qui gouverne sa chimie
Les éléments du groupe 16 possèdent six électrons de valence. Leur chimie implique souvent le gain ou le partage de deux électrons, tandis que les membres plus lourds peuvent adopter un éventail plus large d’états d’oxydation.
Pour l’oxygène, cette structure électronique explique l’importance des oxydes, sulfures, oxoanions et composés covalents dans la chimie de la famille.
Formes chimiques
Composés, ions et matériaux
L’oxygène élémentaire est principalement présent sous forme O₂ ; l’ozone O₃ constitue une autre forme moléculaire. Dans les composés, l’oxygène forme oxydes, hydroxydes, oxoanions et liaisons covalentes dans toute la chimie minérale et biologique. L’état d’oxydation −2 domine, avec des exceptions importantes comme les peroxydes.
Comportement physique
État et changements de phase
À température ambiante, l’état de référence est gazeux. La masse volumique indiquée est 1,429 g/L. Le point de fusion est 54,37 K (-218,8 °C). Le point d’ébullition est 90,19 K (-183 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.
Présence et applications
Présence, formes et usages
Le dioxygène O₂ représente environ 21 % de l’air et joue un rôle central dans la respiration aérobie. À l’échelle industrielle, l’oxygène est utilisé notamment en sidérurgie, dans la fabrication de produits chimiques et pour le soudage ou la découpe oxycombustible.
Dans la pratique
Exemples d’utilisations concrètes
métallurgie
L’oxygène intervient dans l’extraction, le raffinage, l’alliage ou les traitements qui permettent de régler les propriétés des métaux.
acier
L’oxygène modifie les propriétés des aciers ou intervient dans la chimie de leur élaboration.
traitement de l’eau
L’oxygène est utilisé en désinfection, purification, oxydation ou dans d’autres étapes de traitement de l’eau.
Position périodique
Ce que montrent les éléments voisins
L’oxygène est en période 2 et dans le groupe 16. Dans le voisinage affiché, il se trouve entre l’azote et le fluor sur la même période ; le soufre est juste au-dessous dans le même groupe. Ces positions permettent de comparer le rayon atomique, l’énergie d’ionisation et les modes de liaison avec les éléments proches.
Données de référence
Propriétés physiques et atomiques
Classificationnon-métal
État à température ambiantegaz
Électrons par couche2 · 6
Masse volumique1,429 g/L
Point de fusion54,37 K (-218,8 °C)
Point d’ébullition90,19 K (-183 °C)
Électronégativité de Pauling3,44
Première énergie d’ionisation1 314 kJ/mol
Affinité électronique141 kJ/mol
Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.
Histoire
Découverte et identification
La découverte de l’oxygène est associée à Carl Wilhelm Scheele. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.
Isotopes et poids atomique
Ce que signifie la valeur du tableau
Le poids atomique standard est donné sous forme d’intervalle : [15.99903, 15.99977]. Les proportions isotopiques varient légèrement selon les échantillons naturels ; une seule valeur décimale masquerait cette variation réelle.
L’oxygène possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.
Précautions
Manipulation et exposition
Les risques associés à l’oxygène dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. L’oxygène élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.