L’oxygène est un élément vital et indispensable à la vie de tous les êtres vivants, car les organismes aérobies ne pourraient pas respirer sans son aide. De plus, il fait partie de molécules importantes, telles que les protéines, les glucides, les acides nucléiques et les lipides. Découvrez quelles sont leurs propriétés, fonctions, caractéristiques et importance.
Qu’est-ce que l’oxygène ?
C’est un élément gazeux qui fait partie du groupe des amphigènes ou chalcogènes, également de la série chimique des non-métaux du tableau périodique. Une de ses particularités est qu’il ne contient ni goût, ni odeur, ni couleur à l’état ordinaire. Cependant, il représente 20,9 % du volume de l’atmosphère terrestre et, avec l’hydrogène, il crée du H₂O ou des molécules d’eau.
Symbole d’oxygène
O Il est représenté par le symbole O, qui dérive des mots grecs anciens oxys , acide, et genos , générateur ou producteur. Fondamentalement, la signification du nom signifie producteur d’acides, car on croyait à tort que tous les acides avaient besoin de cet élément pour leur composition.
Caractéristiques de l’oxygène
En plus de son état ordinaire, on trouve dans les laboratoires de l’oxygène liquide bleu clair, également sous forme solide et avec des teintes cristallines bleutées. D’autre part, il agit comme le meilleur agent oxydant parmi les éléments. Les autres fonctionnalités sont résumées dans :
- Etat ordinaire d’agrégation : Gazeux.
- Magnétisme : C’est un élément paramagnétique qui tend à aligner les électrons ou les orbitales parallèlement à un champ magnétique.
- Propriétés organoleptiques : D’aspect incolore, inodore et insipide.
- Réactions chimiques : La molécule d’oxygène a une réactivité élevée qui donne lieu à des processus de combustion.
- Conducteur électrique : C’est un mauvais conducteur de chaleur et d’électricité.
- Solubilité : Il a une meilleure solubilité que l’azote.
- Electronégativité : Après le Fluor, il possède la meilleure électronégativité de tous les éléments.
- Malléabilité : Il est fragile, c’est-à-dire qu’il ne peut être aplati pour créer des feuilles, ni étiré pour devenir des fils.
- Allotropique : Existe dans les molécules diatomiques, O2 ou dioxygène, et les molécules triatomiques, O3, appelées ozone.
Propriétés chimiques et physiques de l’oxygène
- Numéro atomique : 8
- Groupe : 16
- Période : 2
- Bloquer :p
- Poids atomique : 15.9994
- Densité : 1 429 kg/m³
- Statut : Gaz
- Rouille : N’a pas
- États d’oxydation : -2, -1
- Point de fusion : -223 (°C)
- Point d’ébullition : -183 (°C)
- Chaleur spécifique : 920 J/(K-kg)
- Electronégativité : 3.44
- Rayon moyen : 60h
- Rayon covalent : 73h
- Rayon atomique : 60h
- Électrons par couche : 2, 6
- Configuration électronique : [He]2s22p4
Origine de l’oxygène
À la fin du XVIIIe siècle, le Suédois Carl Wilhelm Scheele inspecta les propriétés de l’oxygène et le reconnut comme le principal protagoniste de l’air. Il présenta cependant ses résultats jusqu’en 1777. Entre-temps, le chimiste Joseph Priestley publia ses recherches en 1774 et est donc considéré comme l’auteur de sa découverte.
Priestley a chauffé de l’oxyde de mercure, ou HgO, jusqu’à ce qu’il voie un gaz libéré, qu’il a appelé air déphlogistiqué. Il a également observé que cela augmentait l’intensité d’une flamme. Plus tard, en 1777, Antoine Lavoisier l’identifie comme un élément chimique et lui attribue le nom d’oxygène.
A quoi sert l’oxygène ?
Dans le domaine médical, cet élément est utilisé afin de maintenir en vie les patients chirurgicaux. De même, l’oxygénothérapie est utilisée pour les personnes souffrant de poumons, de cœur, d’emphysème, entre autres. De plus, il est souvent utilisé comme gaz respiratoire lors de missions sous-marines et spatiales, par exemple pour les combinaisons de plongée contenant des réservoirs d’oxygène.
Une autre utilisation dans l’industrie est la production d’alliages de fer, d’oxyde d’éthylène, de bases plastiques et de matériaux textiles. En outre, il est utilisé pour brûler ou incinérer l’acétylène et fabriquer des torches qui coupent rapidement les métaux.
Importance de l’oxygène pour la vie
C’est un composé vital, car il contient des substances biologiques essentielles, telles que des protéines, des acides aminés, des sucres, utiles à la vie sur terre. De même, sa composition comprend différentes molécules fondamentales du métabolisme à partir desquelles les êtres vivants obtiennent de l’énergie. Par exemple, la photosynthèse des plantes, des bactéries et d’autres organismes végétaux.
Interaction avec d’autres éléments
Tous les éléments chimiques forment des composés avec ce gaz, à l’exception des gaz rares. Quelques exemples de composés binaires qui contiennent une plus grande abondance d’oxygène sont H₂O, l’eau et SiO2, la silice. Parmi ceux qui sont également abondants dans la nature figurent les silicates, le marbre, le calcaire, le gypse, la bauxite et les oxydes de fer.
Obtention d’oxygène industriel
L’une des méthodes de production est la filtration sur zéolite, une procédure utilisée pour y parvenir à petite échelle. Il consiste à faire passer un flux d’air sec et propre à travers des tamis moléculaires, qui arrêtent l’azote et créent de l’air à haute teneur en O.
La deuxième façon de le produire est l’électrolyse de l’eau, une méthode qui décompose la molécule d’eau, H₂O. Cela se produit en injectant un dipôle d’électricité qui amène l’anode à attirer les molécules d’O gazeux vers un conteneur. Pendant ce temps, la cathode fait de même avec l’hydrogène.
Saturation d’oxygène
C’est la quantité d’élément chimique disponible dans le sang. Apparemment, l’oxygène est lié aux globules rouges lorsque le cœur commence à pomper le sang. Si les niveaux sont optimaux, cela garantit que les cellules reçoivent une mesure adéquate. Les pourcentages de personnes saines se situent entre 95 et 100 %, sinon il y a une hypoxémie.
En résumé, cet élément chimique dans des conditions ordinaires est à l’état gazeux. Il fait partie des amphigènes, les non-métaux et se localise avec le chiffre 8. De plus, c’est un agent oxydant, paramagnétique, inodore, insipide et incolore. Il possède une excellente électronégativité, solubilité et deux allotropes, le dioxygène et l’ozone.