L’ossigeno è tra gli elementi più abbondanti e importanti sulla Terra. Molte delle sue proprietà lo rendono molto importante per la composizione e la continuità dei vari sistemi in tutto l’universo. L’ossigeno è un elemento altamente reattivo; è coinvolto in un’enorme varietà di reazioni chimiche diverse ed è assolutamente parte integrante di molti dei processi chimici che si verificano ininterrottamente intorno e in tutta la Terra. Le proprietà specifiche dell’ossigeno a livello microscopico, come l’allotropia e l’elettronegatività, lo rendono essenziale per la vita stessa e per molti processi chimici organici che sono necessari per la vita.
Quando si parla di ossigeno, è comune riferirsi ad esso nella sua forma gassosa, sebbene esistano altre forme. Questo elemento normalmente esiste come due atomi di ossigeno che sono legati insieme ed esistono come un gas. A pressioni particolarmente elevate può essere compresso in forme liquide e solide; questo è raro, tuttavia, e raramente si verifica in natura. L’ossigeno biatomico, noto anche come ossigeno molecolare, è incolore e inodore. È essenziale per molti processi che si verificano nelle creature viventi, in particolare la respirazione cellulare.
L’allotropia è una delle proprietà importanti dell’ossigeno. Gli allotropi si riferiscono ai diversi modi in cui un singolo elemento può essere combinato per formare molecole. L’ossigeno biatomico, l’O2, è l’allotropo più comune e l’O3, l’ozono, è un’altra forma gassosa altamente reattiva e abbondante nell’atmosfera terrestre. O4 e O1 sono entrambi allotropi relativamente instabili; Gli atomi di O1, in particolare, sono noti come radicali liberi e sono estremamente reattivi. L’ossigeno solido può esistere in molte forme diverse, incluso come O8.
Esistono molti composti chimici diversi che contengono atomi di ossigeno. L’acqua, con la formula chimica H2O, è probabilmente l’esempio più diffuso in quanto è visibile in quantità di massa su tutta la Terra. Ci sono diverse proprietà dell’ossigeno che lo portano alla sua elevata reattività e capacità di formare composti. È, ad esempio, altamente elettronegativo, il che significa che è in grado di attrarre elettroni a se stesso. Il legame chimico si verifica quando gli elettroni vengono trasferiti o condivisi, quindi un’elevata elettronegatività generalmente porta a un’elevata reattività.
La combustione è uno dei tanti diversi tipi di reazioni in cui l’ossigeno è spesso coinvolto. Nelle reazioni di combustione, un combustibile viene ossidato, il che significa che viene scomposto chimicamente e parte di esso viene sostituito da atomi di ossigeno. Questo è il motivo per cui una candela smette di bruciare quando viene coperta e rimossa da una fonte di ossigeno. Di solito, è necessaria una fonte di energia iniziale per provocare una reazione di combustione. Reazioni simili che coinvolgono l’ossigeno sono anche coinvolte nei processi essenziali di produzione di energia negli organismi, come la respirazione cellulare e la fotosintesi.