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化学元素 · リファレンス

酸素

酸素は原子番号8、元素記号Oの元素です。周期表では第2周期・第16族・pブロックに位置し、室温での基準状態は気体です。電子配置は[He] 2s2 2p4です。

原子番号8

標準原子量[15.99903, 15.99977]

族16

周期2

ブロックp

電子配置[He] 2s2 2p4

電子構造

化学的性質を決めるもの

16族元素は6個の価電子を持ちます。軽い元素では共有結合が中心で、重い元素ほど金属的性質が強くなります。

酸素の電子配置は[He] 2s2 2p4です。酸化状態と分子・結晶構造が化合物の性質を大きく左右します。

化学形

化合物・イオン・材料

酸素の単体は主にO₂として存在し、条件によってO₃（オゾン）も形成します。化合物では水、酸化物、過酸化物、オキソ酸、オキソアニオン、有機化合物などに広く含まれます。

物理的性質

状態と相変化

室温での基準状態は気体です。掲載している密度は1.429 g/Lです。融点は54.37 K (-218.8 °C)です。沸点は90.19 K (-183 °C)です。実際の値は圧力、純度、結晶構造や同素体によって変わることがあります。

存在と用途

酸素はどこにあり、何に使われるか

酸素は大気、水、鉱物、生体分子に広く含まれます。呼吸や燃焼だけでなく、製鉄、化学工業、医療などでも重要で、単体O₂と化合物中の酸素では役割が異なります。

具体例

実際の用途

呼吸

酸素は呼吸に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

冶金

酸素は冶金に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

鋼

酸素は鋼に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

水処理

酸素は水処理に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

周期表上の位置

周辺元素からわかること

酸素は第2周期・第16族・pブロックにあります。周辺には窒素、フッ素、リン、硫黄などが位置し、横・縦に比較すると原子半径、イオン化エネルギー、電気陰性度、結合傾向の周期的変化が見えてきます。

基礎データ

物理・原子データ

分類二原子分子をつくる非金属

室温での状態気体

電子殻2 · 6

密度1.429 g/L

融点54.37 K (-218.8 °C)

沸点90.19 K (-183 °C)

ポーリング電気陰性度3.44

第一イオン化エネルギー1 314 kJ/mol

電子親和力141 kJ/mol

値は、該当する場合には中性原子または元素の代表値を示します。物性値は同素体、圧力、測定条件によって変わることがあります。

歴史

発見と同定

酸素の発見はCarl Wilhelm Scheeleと関連付けられています。ただし、元素の認識、純粋な試料の単離、現在の原子番号による定義は、必ずしも同じ時期に成立したわけではありません。

同位体

同位体組成と原子量

酸素の標準原子量は[15.99903, 15.99977]の範囲で示されます。天然試料では同位体比がわずかに変動するため、一つの小数値だけではその変動を表せません。

酸素には少なくとも一つの安定同位体があります。同位体は陽子数が同じため同じ元素ですが、中性子数が異なるので原子質量が変わります。

安全性

取り扱いと曝露

酸素の安全性は、元素単体か化合物か、量、濃度、曝露経路によって大きく変わります。元素名だけで危険性を判断せず、実際に扱う物質の安全データを確認する必要があります。