Visualizza wikitesto di Ossigeno

{{Nota disambigua}}
{{elemento chimico
|Nome= ossigeno
|Serie_chimica= [[Non metallo|non metalli]]
|Nucleoni= 
|Precedente= [[azoto]]
|Successivo= [[fluoro]]
|Simbolo= O
|Numero_atomico= 8
|Gruppo= [[elementi del gruppo 16|16 (VIA)]]
|Periodo= [[elementi del periodo 2|2]]
|Blocco= [[Elementi del blocco p|p]]
|Densità= 1,429 kg/m³ a {{M|273|ul=K}}<ref name=thermo/>
|Durezza= 
|Aspetto=
|Didascalia= O<sub>2</sub> liquido con bolle di O<sub>2</sub> gassoso
|Spettro= Hydrogenglow.jpg
|Peso_atomico= {{Val|15,9994|ul=u}}
|Raggio_atomico= {{M|60|ul=pm}}
|Raggio_covalente= 73 pm
|Raggio_di_van_der_Waals= 152 pm
|Configurazione_elettronica= <nowiki>[</nowiki>[[Elio|He]]<nowiki>]</nowiki>2s<sup>2</sup>2p<sup>4</sup>
|Termine_spettroscopico = <sup>3</sup>P<sub>2</sub>
|Numero_CAS= 7782-44-7
|Elettroni= 2, 6
|Numero_di_ossidazione= 0, ±1, ±2
|Struttura_cristallina= [[Sistema cubico|cubica]]
|Stato= [[gas]]soso ([[Paramagnetismo|paramagnetico]])
|Fusione= {{Converti|50,35|K|lk=on}}
|Ebollizione= {{Converti|90,18|K}}
|Punto_critico= {{M|−118,57|ul=°C}} a {{M|5,04295|ul=MPa}}<ref name=sapio>{{Cita web|url=http://cms.sapio.it/modules/FORMARCHITECT/Externals/117187/20060321165829.pdf|titolo=Scheda ossigeno della Sapio|formato=PDF|accesso=10 aprile 2010|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20110714222556/http://cms.sapio.it/modules/FORMARCHITECT/Externals/117187/20060321165829.pdf|urlmorto=sì}}</ref>
|Punto_triplo= {{M|−218.787|u=°C}} a {{M|151.99|u=Pa}}<ref name=sapio />
|Volume_molare= {{M|17,36|e=−3|u=m³|up=mol}}
|Calore_di_evaporazione= {{M|3,4099|ul=kJ/mol}}
|Calore_di_fusione= 0,22259 kJ/mol
|Tensione_di_vapore=
|Velocità_del_suono= {{M|317,5|ul=m/s}} a {{M|293|u=K}}
|Elettronegatività= 3,44 ([[scala di Pauling]])
|Calore_specifico= 920 J/(kg·K)
|Conducibilità_elettrica=
|Conducibilità_termica= 0,02674 W/(m·K)
|Energia_1a_ionizzazione= {{M|1313.9|u=kJ|up=mol}}
|Energia_2a_ionizzazione= {{M|3388.3|u=kJ|up=mol}}
|Energia_3a_ionizzazione= {{M|5300.5|u=kJ|up=mol}}
|Energia_4a_ionizzazione= {{M|6222.7|u=kJ|up=mol}}
|Energia_5a_ionizzazione= {{M|7469.2|u=kJ|up=mol}}
|Isotopo_1= <sup>16</sup>O
|NA_1= '''99,762%'''
|TD_1= È stabile con 8 neutroni
|Isotopo_2= <sup>17</sup>O
|NA_2= 0,038%
|TD_2= È stabile con 9 neutroni
|Isotopo_3= <sup>18</sup>O
|NA_3= 0,2%
|TD_3= È stabile con 10 neutroni
}}

L''''ossigeno''' è un [[elemento chimico]] con [[numero atomico]] 8 ([[Simbolo chimico|simbolo]] ''O''), il primo del [[Gruppo della tavola periodica|gruppo]] 16 del [[Tavola periodica degli elementi|sistema periodico]], facente parte del [[Blocco della tavola periodica|blocco]] ''p''. È un elemento [[Non metallo|non metallico]] altamente reattivo ([[ossidante]]) che forma facilmente [[ossido|ossidi]] e altri [[composto chimico|composti]] con la maggior parte degli elementi.<ref name="webelements.com">{{Cita web|titolo=WebElements: the periodic table on the web – Oxygen: electronegativities |url=http://www.webelements.com/oxygen/electronegativity.html |editore=WebElements.com |accesso=7 novembre 2011}}</ref> Per [[Massa (fisica)|massa]], è il terzo elemento più abbondante dell'universo<ref name=thermo/> dopo l'[[idrogeno]] e l'[[elio]].<ref name="webelements.com"/> Il suo [[isotopo]] più abbondante più stabile ha [[numero di massa]] 16.

A [[condizioni standard|temperatura e pressione standard]] due [[atomo|atomi]] dell'elemento si [[Legame chimico|legano]] per formare l'ossigeno molecolare, o diossigeno ([[formula chimica]] O<sub>2</sub>), un [[gas]] incolore e inodore che costituisce il 20,8% dell'[[atmosfera terrestre]] (l'ossigeno è chimicamente troppo reattivo per rimanere un elemento libero nell'aria<ref name="ECE500">[[#Reference-idCook1968|Cook & Lauer 1968]], p.500</ref>); legato ad altri elementi, è l'elemento chimico più comune della [[crosta terrestre]], rappresentandone circa il 47% della massa<ref name="lanl">
{{Cita web|url=http://periodic.lanl.gov/elements/8.html|editore=Los Alamos National Laboratory|titolo=Oxygen|accesso=16 dicembre 2007|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20071026034224/http://periodic.lanl.gov/elements/8.html <!--Added by H3llBot-->}}</ref>, ed entra inoltre nella molecola dell'acqua.

L'ossigeno è essenziale per la vita della maggior parte degli esseri viventi in quanto necessario alla [[Respirazione (fisiologia comparata)|respirazione]]; inoltre, le principali classi di [[molecole organiche]] presenti negli organismi viventi, come le [[proteine]], gli [[acidi nucleici]], i [[carboidrati]] e i [[lipidi]], contengono ossigeno.

Nelle attività umane viene comunemente utilizzato per l'[[ossigenoterapia]], il [[sistema di supporto vitale]] degli [[aeromobili]], dei [[sottomarini]] e dei [[veicolo spaziale|veicoli spaziali]], per le attività [[subacquea|subacquee]] ricreative, come [[propellente]] per i [[razzo|razzi]]. Entra inoltre nei processi di produzione dell'[[acciaio]] e della [[plastica]], nella [[brasatura]], [[saldatura]] e il taglio di alcuni metalli.

== Storia ==
L'ossigeno fu scoperto dal farmacista svedese [[Carl Wilhelm Scheele]] nel 1771, ma la scoperta non venne immediatamente riconosciuta; invece quella fatta nel 1774 da [[Joseph Priestley]] ricevette subito riconoscimento pubblico.<ref name=thermo>{{Cita testo|lingua=en|url=http://www.thermopedia.com/content/1008|titolo=Thermopedia, "Oxygen"}}</ref> Nel 1777 [[Antoine-Laurent de Lavoisier]] diede il nome all'elemento<ref name="mellor">{{Cita libro|cognome=Parks|nome=G. D.|cognome2=Mellor|nome2=J. W.|data=1939|titolo=Mellor's Modern Inorganic Chemistry|edizione=6th |editore=Longmans, Green and Co.|città=London}}</ref>, che deriva dal [[Lingua greca antica|greco]] ''ὀξύς'', oxýs, "acido" (letteralmente: "appuntito") e la radice ''γεν''-, ghen''-'', che significa "generare".<ref name=thermo/><ref name="Rolla283">{{Cita|Rolla|p. 283}}.</ref> Questo perché al momento della denominazione si riteneva erroneamente che entrasse nella composizione di tutti gli [[acido|acidi]]. Nello stesso anno Scheele lo riconobbe come un componente dell'[[aria]]. Nel 1781 Lavoisier ne accertò la funzione per i fenomeni di [[Respirazione (fisiologia comparata)|respirazione]] e [[combustione]].

== Isotopi ==
L'ossigeno (<sub>8</sub>O) è il terzo [[Elemento chimico|elemento]] per abbondanza nell'Universo (dopo [[idrogeno]] e [[elio]])<ref>{{Cita web|url=https://www.cfa.harvard.edu/news/abundance-oxygen|titolo=The Abundance of Oxygen {{!}} Center for Astrophysics {{!}} Harvard & Smithsonian|accesso=12 marzo 2025}}</ref> e l'elemento più abbondante sulla crosta terrestre,<ref name=":0">{{Cita libro|autore=N. N. Greenwood|autore2=A. Earnshaw|titolo=Chemistry of the Elements|ed=2|anno=1997|editore=Butterworth - Heinemann|p=795|ISBN=0-7506-3365-4}}</ref> dove è presente nella misura del 46,1%, seguíto dal [[silicio]] (28,2%) e dall'[[alluminio]] (8,23%)<ref>{{Cita web|lingua=en|autore=Todd Helmenstine|url=https://sciencenotes.org/abundance-of-elements-in-earths-crust-periodic-table-and-list/|titolo=Abundance of Elements in Earth's Crust - Periodic Table and List|sito=Science Notes and Projects|data=23 maggio 2018|accesso=12 marzo 2025}}</ref> ed è anche il più abbondante sulla Luna.<ref name=":0" />

Dell'elemento ossigeno si conoscono almeno 17 [[Isotopo|isotopi]], con [[Numero di massa|numeri di massa]] che vanno da ''[[Numero di massa|A]]'' = 12, ad ''A'' = 28. Tra questi, quelli presenti in natura, e che sono stabili, sono i tre isotopi che seguono, con le loro abbondanze relative in parentesi: <sup>16</sup>O (99,762%, il più [[Abbondanza isotopica|abbondante]], con ''[[Numero neutronico|N]]'' = ''[[Numero atomico|Z]]'', [[Neutrone|neutroni]] pari ai [[Protone|protoni]]),  e <sup>17</sup>O (0,038%, 1 neutrone in più) e <sup>18</sup>O (0,200%, 2 neutroni in più).<ref>{{Cita libro|nome=Nils|cognome=Wiberg|nome2=Egon|cognome2=Wiberg|nome3=Arnold Frederik|cognome3=Holleman|titolo=Anorganische Chemie|edizione=103. Auflage|data=2017|editore=De Gruyter|p=554|ISBN=978-3-11-026932-1}}</ref>

=== Isotopi naturali ===
La quasi totalità dell'ossigeno è rappresentata da <sup>16</sup>O (spin 0), un [[nuclide]] molto stabile, che ha un'[[Energia di legame|energia di legame per nucleone]] molto alta, pari a 7,9762&nbsp;MeV/''A'', superiore a quella di tutti gli isotopi degli elementi precedenti. La maggior parte di esso viene prodotta nelle fasi finali della [[Fusione nucleare|fusione]] dell'elio nelle stelle massive.<ref>{{Cita web|autore=B. S. Meyer|url=https://www.lpi.usra.edu/meetings/ess2005/pdf/9022.pdf|titolo=NUCLEOSYNTHESIS AND GALACTIC CHEMICAL EVOLUTION OF THE ISOTOPES OF OXYGEN|sito=lpi.usra.edu|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20101229194925/http://www.lpi.usra.edu/meetings/ess2005/pdf/9022.pdf}}</ref>

L'isotopo <sup>17</sup>O (spin 5/2) è l'unico ad avere un momento angolare nucleare, cosa che rende possibile la [[risonanza magnetica nucleare]] dell'ossigeno (<sup>17</sup>O-RMN);  tuttavia, il valore maggiore di 1/2 del suo spin comporta anche avere un [[momento di quadrupolo]] nucleare, che fa sì che i picchi negli spettri siano larghi e questo penalizza la tecnica limitandone la risoluzione; inoltre la scarsissima abbondanza dell'isotopo e la sua bassa recettività impongono la necessità di avere alte concentrazioni dei campioni da analizzare.<ref>{{Cita web|url=https://chem.ch.huji.ac.il/nmr/techniques/1d/row2/o.html|titolo=(17O) Oxygen NMR|sito=chem.ch.huji.ac.il|accesso=12 marzo 2025}}</ref>

L'isotopo <sup>18</sup>O (spin 0) è impiegato nella produzione del fluoro-18 che serve, ad esempio, per la [[Tomografia a emissione di positroni|tomografia ad emissione di positrone]] (PET). A tale scopo, l'acqua arricchita in in questo isotopo viene irradiata con protoni energetici (≈ 18&nbsp;MeV), in tal modo <sup>18</sup>O incorpora un protone ed espelle un neutrone:

<sup>18</sup>O + p &nbsp;&nbsp;→&nbsp;&nbsp; <sup>18</sup>F + n.

Il fluoro così prodotto in forma di [[fluoruro]] viene usato per la sintesi del [[fluorodesossiglucosio]] da iniettare nel paziente per l'esame PET.<ref>{{Cita web|autore=David Schlyer|url=https://humanhealth.iaea.org/HHW/NuclearMedicine/IPET2011/Presentations/2011-11-10_Thursday/Afternoon/M3/PL3b_Schyler.pdf|titolo=Production of 18 F|sito=humanhealth.iaea.org}}</ref>

=== Isotopi radioattivi ===
Il <sup>1</sup><sup>4</sup>O (spin 0) per il 99,9% dei casi decade per emissione di [[positrone]] (''β''<sup>+</sup>, [[Decadimento beta|decadimento beta positivo]]) e per il restante per [[cattura elettronica]] (''ε''),<ref>{{Cita web|url=https://atom.kaeri.re.kr/cgi-bin/decay?O-14%20EC|titolo=Decay information|sito=atom.kaeri.re.kr|accesso=12 marzo 2025}}</ref> in entrambi i casi con emissione di un [[neutrino]] e trasformandosi in [[azoto]]-14, stabile; l'energia rilasciata è [[Q valore|Q]] = 4.122&nbsp;keV e l'emivita è T<sub>1/2</sub> = 1,177 minuti.<ref>{{Cita web|url=https://periodictable.com/Isotopes/008.14/index.full.dm.html|titolo=Isotope data for oxygen-14 in the Periodic Table|sito=periodictable.com|accesso=12 marzo 2025}}</ref>

Il <sup>1</sup><sup>5</sup>O (spin 1/2-), l'isotopo più longevo, è presente in tracce nell'atmosfera.<ref name=":1">{{Cita pubblicazione|nome=Teruaki|cognome=Enoto|nome2=Yuuki|cognome2=Wada|nome3=Yoshihiro|cognome3=Furuta|data=21 novembre 2017|titolo=Photonuclear Reactions in Lightning Discovered from Detection of Positrons and Neutrons|accesso=12 marzo 2025|doi=10.48550/arXiv.1711.08044|url=https://arxiv.org/abs/1711.08044}}</ref> Per il 99,9% dei casi decade per emissione di positrone (''β''<sup>+</sup>, decadimento beta positivo) e per il restante per cattura elettronica (''ε''),<ref>{{Cita web|url=https://atom.kaeri.re.kr/cgi-bin/decay?O-15%20EC|titolo=Decay information|sito=atom.kaeri.re.kr|accesso=12 marzo 2025}}</ref> in entrambi i casi con emissione di un neutrino e trasformandosi in azoto-15, stabile; (Q = 1.732&nbsp;keV; T<sub>1/2</sub> = 2,037 minuti).<ref>{{Cita web|url=https://periodictable.com/Isotopes/008.15/index.full.dm.html|titolo=Isotope data for oxygen-15 in the Periodic Table|sito=periodictable.com|accesso=12 marzo 2025}}</ref> Anche questo isotopo può essere usato per la PET per lo studio del metabolismo dell'ossigeno e del flusso sanguigno; viene prodotto per bombardamento dell'azoto-14 con [[Deuterio|deuteroni]], secondo la reazione:

<sup>14</sup>N + <sup>2</sup>H &nbsp;&nbsp;→&nbsp;&nbsp; <sup>15</sup>O + n.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=J. C.|cognome=Clark|nome2=C.|cognome2=Crouzel|nome3=G. J.|cognome3=Meyer|data=1º gennaio 1987|titolo=Current methodology for oxygen-15 production for clinical use|rivista=International Journal of Radiation Applications and Instrumentation. Part A. Applied Radiation and Isotopes|volume=38|numero=8|pp=597-600|accesso=12 marzo 2025|doi=10.1016/0883-2889(87)90122-5|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0883288987901225}}</ref>

Questo isotopo, insieme a <sup>13</sup>N, si forma nell'atmosfera dall'ossigeno per interazione con i [[raggi gamma]] prodotti dai [[Fulmine|fulmini]] durante i temporali:<ref name=":1" /><ref>{{Cita web|lingua=en|autore=John Timmer|url=https://arstechnica.com/science/2017/11/lightning-strikes-leave-behind-a-radioactive-cloud/|titolo=Lightning strikes leave behind a radioactive cloud|sito=Ars Technica|data=25 novembre 2017|accesso=12 marzo 2025}}</ref>

<sup>16</sup>O + ''γ'' &nbsp;&nbsp;→&nbsp;&nbsp; <sup>15</sup>O + n

Il <sup>1</sup><sup>9</sup>O (spin 5/2) decade emettendo un elettrone con emissione di un antineutrino (''β''<sup>−</sup>, [[Decadimento beta|decadimento beta negativo]]), trasformandosi in fluoro-19, stabile;  (Q = 4.822&nbsp;keV; T<sub>1/2</sub> = 26,88 secondi).<ref>{{Cita web|url=https://periodictable.com/Isotopes/008.19/index.full.dm.html|titolo=Isotope data for oxygen-19 in the Periodic Table|sito=periodictable.com|accesso=12 marzo 2025}}</ref>

Il <sup>20</sup>O (spin 0) decade emettendo un elettrone con emissione di un antineutrino (''β''<sup>−</sup>, decadimento beta negativo), trasformandosi in fluoro-20;  (Q = 3.815&nbsp;keV; T<sub>1/2</sub> = 13,51 secondi); il fluoro-20 così prodotto è instabile e decade a sua volta ''β''<sup>−</sup>, dando [[neon]]-20, stabile.<ref>{{Cita web|url=https://periodictable.com/Isotopes/008.20/index.full.dm.html|titolo=Isotope data for oxygen-20 in the Periodic Table|sito=periodictable.com|accesso=12 marzo 2025}}</ref> Questo isotopo venne prodotto nel 1959 irradiando con nuclei di trizio l'ossigeno-18 presente in campioni arricchiti:<ref>{{Cita web|lingua=en|autore=Andreas Jaeck|url=https://chemlin.org/isotope/oxygen-20|titolo=Oxygen-20 - isotopic data and properties|sito=chemlin.org|accesso=12 marzo 2025}}</ref>

<sup>18</sup>O + <sup>3</sup>H &nbsp;&nbsp;→&nbsp;&nbsp; <sup>20</sup>O + p

== Allotropi ==
=== Ossigeno atomico ===
L'ossigeno atomico, indicato come O(<sup>3</sup>P) oppure O(3P)<ref name="ACS1">
   Ryan D. McCulla, Saint Louis University (2010).
   [//acswebcontent.acs.org/prfar/2010/reports/P11141.html "Atomic Oxygen O(3P): Photogeneration and Reactions with Biomolecules"].
</ref>, è molto reattivo, siccome i singoli atomi di ossigeno tendono a legarsi velocemente alle molecole vicine. Sulla superficie terrestre non può esistere a lungo, ma nell'[[orbita terrestre bassa]], la presenza di [[radiazione ultravioletta]] risulta in un'[[atmosfera]] in cui il 96% dell'ossigeno è in forma atomica.<ref name=ACS1/><ref name="nasas11">{{cita testo|url=http://www.nasa.gov/topics/technology/features/atomic_oxygen.html|titolo="Out of Thin Air"|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20170623003016/https://www.nasa.gov/topics/technology/features/atomic_oxygen.html }}.
   NASA.gov. 17 febbraio 2011.</ref>

L'ossigeno atomico è stato rilevato su [[Marte (astronomia)|Marte]] dalle sonde [[Programma Mariner|Mariner]] e [[Programma Viking|Viking]], e dall'osservatorio [[Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy|SOFIA]].<ref>{{cita web|cognome1=Bell |nome1=Kassandra |titolo=Flying observatory detects atomic oxygen in Martian Atmosphere |url=https://www.nasa.gov/feature/ames/sofia/flying-observatory-detects-atomic-oxygen-in-martian-atmosphere |sito=[[NASA]] |data=6 maggio 2016}}</ref>

=== Ossigeno biatomico ===
A [[condizioni standard|temperatura e pressione standard]], l'ossigeno si trova in forma di [[gas]] costituito da due [[atomo|atomi]] (ossigeno biatomico). Si indica come: O<sub>2</sub> ([[numero CAS]]: {{CAS|7782-44-7}}). Questa [[sostanza chimica|sostanza]] è un importante componente dell'[[aria]], venendo costantemente prodotta nella [[fotosintesi clorofilliana]] delle [[Plantæ|piante]] dall'acqua e dall'[[anidride carbonica]], ed è necessaria per la [[Respirazione (fisiologia comparata)|respirazione]] degli esseri viventi.

La [[specie chimica|specie]] O<sub>2</sub> viene frequentemente e impropriamente chiamata "ossigeno" per [[sineddoche]]; per una nomenclatura univoca non ambigua si possono utilizzare, oltre a ossigeno biatomico, anche i seguenti termini: ossigeno molecolare, ossigeno diatomico e diossigeno

L'ossigeno biatomico O<sub>2</sub>, allo stato [[liquido]] e a quello [[solido]], ha colore azzurro ed è altamente [[paramagnetismo|paramagnetico]].<ref name=thermo/> La [[teoria degli orbitali molecolari]] ha spiegato il fenomeno del paramagnetismo e ha confermato che il legame è da considerarsi doppio: i due elettroni meno legati in O<sub>2</sub> occupano orbitali degeneri di simmetria π ed hanno [[spin]] paralleli. Ciò porta ad uno stato fondamentale di [[Molteplicità di spin|tripletto]] che ha come conseguenza una straordinaria inerzia cinetica nelle reazioni di [[ossidazione]] di molecole organiche [[Diamagnetismo|diamagnetiche]] perché queste reazioni avvengono senza la conservazione del numero quantico totale di spin.

=== Ozono ===
{{vedi anche|Ozono}}

Un altro [[Allotropia (chimica)|allotropo]] dell'ossigeno è l'[[ozono]] (O<sub>3</sub>), un gas in grado di assorbire notevolmente le [[radiazioni ultraviolette]]. Per questa sua proprietà lo [[strato di ozono]] presente ad alta quota aiuta a proteggere la [[biosfera]] da queste radiazioni. Tuttavia vicino alla superficie terrestre l'ozono, che è un sottoprodotto dello [[smog]], è considerato un inquinante essendo un [[gas serra]].

=== Tetraossigeno ===
{{vedi anche|Tetraossigeno}}

Il tetraossigeno è una delle forme allotropiche nelle quali può essere trovato l'ossigeno.

La molecola del tetraossigeno (O<sub>4</sub>) era stata teorizzata nel 1924 da Gilbert Lewis, che la propose come una spiegazione al fatto che l'ossigeno liquido non obbedisce alla [[Legge di Curie]]. Oggi si è scoperto che Lewis si sbagliava, sebbene non si fosse allontanato molto dalla realtà: le simulazioni al computer mostrano che benché non vi siano molecole stabili di O<sub>4</sub> nell'ossigeno liquido, le molecole di O<sub>2</sub> tendono ad associarsi in coppie con spin antiparallelo, formando molecole temporaneamente stabili di O<sub>4</sub>.

Nel 1999 i ricercatori pensarono che l'ossigeno solido esistesse alla fase-ε come O<sub>4</sub>, scoprendo solo nel 2006 che in realtà è una forma di ossigeno octamolecolare.

La struttura del tetraossigeno non è ancora del tutto chiarita. Anche un gruppo di studio della Sapienza Università di Roma ha condotto nel 2001 studi per investigare la struttura dell'O<sub>4</sub>.

== Disponibilità ==
L'ossigeno è l'elemento più abbondante della [[crosta terrestre]]<ref name=Rolla284>{{Cita|Rolla|p. 284}}.</ref>. L'ossigeno forma l'87% degli [[Oceano|oceani]] in quanto componente dell'[[acqua]] (H<sub>2</sub>O) e il 21% dell'[[atmosfera terrestre]] come ossigeno molecolare O<sub>2</sub> o come [[ozono]] O<sub>3</sub>. I composti di ossigeno, in particolare ossidi metallici, silicati (SiO{{apici e pedici|b=4|p=4−}}) e carbonati (CO{{apici e pedici|b=3|p=2−}}), si trovano comunemente nelle rocce e nel terreno. L'[[Ghiaccio|acqua ghiacciata]] è un [[solido]] comune sui [[Pianeta|pianeti]] e le [[Cometa|comete]]. I composti di ossigeno si trovano in tutto l'universo e lo [[Spettro elettromagnetico|spettro]] dell'ossigeno è spesso rintracciabile nelle stelle. Di solito l'ossigeno è molto scarso nei [[Gigante gassoso|pianeti gassosi]].

[[File:WOA05 sea-surf O2 AYool.png|thumb| O<sub>2</sub> disciolto in corrispondenza della superficie delle acque (dati del 2005). Si nota che nelle regioni polari, dove l'acqua è più fredda, il contenuto di O<sub>2</sub> disciolto è maggiore (in termini tecnici, il sistema acqua-ossigeno ha [[Solubilità#Influenza della temperatura|solubilità inversa]]).|alt=|331x331px]]

Oltre che nella molecola O<sub>2</sub>, l'ossigeno si può trovare in natura sotto forma di [[ozono]] (O<sub>3</sub>): esso viene formato da [[Ionizzazione dei gas|scariche elettrostatiche]] in presenza di ossigeno molecolare.<ref>{{Cita|Rolla|p. 287}}.</ref> Un dimero della molecola di ossigeno (O<sub>2</sub>)<sub>2</sub> si trova come componente minore nell'O<sub>2</sub> liquido.

L'ossigeno non si trova solo sulla Terra: è infatti il terzo elemento più abbondante nel [[Sole]],<ref name=thermo/> ed è presente anche su Marte (dove la sua abbondanza nell'[[atmosfera marziana]] è dello 0,15%<ref name=thermo/>).

== Produzione ==
=== Preparazione in laboratorio ===
La preparazione dell'ossigeno biatomico O<sub>2</sub> in [[laboratorio chimico|laboratorio]] avviene attraverso [[reazione chimica|reazioni]] [[processo endotermico|endotermiche]] che coinvolgono composti ossigenati, ad esempio:<ref name=thermo/><ref name=Rolla285>{{Cita|Rolla|p. 285}}.</ref>

:<chem>2KClO3 -> 2KCl + 3O2</chem>

questa reazione ha carattere esplosivo per cui viene condotta a bassa temperatura su catalizzatore a base di [[Diossido di manganese|biossido di manganese]] (MnO<sub>2</sub>).<ref name=thermo/><ref name=Rolla285/>

Si ha inoltre produzione di ossigeno biatomico durante il processo di [[elettrolisi dell'acqua]] da cui si ottiene anche [[idrogeno]] biatomico gassoso H<sub>2</sub>.

=== Preparazione industriale ===
{{vedi anche|Frazionamento dell'aria}}

A livello industriale è possibile ottenere ossigeno biatomico attraverso:
* separazione criogenica dell'aria;<ref name=Ull4.1>{{Cita|Ullmann's|cap. 4.1}}.</ref>
* separazione dell'aria per [[adsorbimento]];<ref name=Ull4.2>{{Cita|Ullmann's|cap. 4.2}}.</ref>
* separazione dell'aria per [[Processo a membrana|filtrazione a membrana]].<ref name=Ull4.3>{{Cita|Ullmann's|cap. 4.3}}.</ref>

Il processo di separazione criogenica dell'aria, messa a punto tra il [[1901]] e il [[1910]] dall'ingegnere tedesco [[Carl von Linde]],<ref name=Ull4.1/> prevede la [[distillazione frazionata]] dell'[[aria]] liquida che è costituita principalmente da [[azoto]] molecolare N<sub>2</sub> e ossigeno molecolare O<sub>2</sub>. Questa [[operazione unitaria]] viene svolta intorno a {{Converti|77,35|K|lk=on}}, in quanto a questa temperatura l'ossigeno biatomico è liquido mentre l'azoto molecolare è gassoso per cui è possibile separarli.<ref>{{Cita|Rolla|p. 286}}.</ref>

[[File:Coldbox.JPG|thumb|upright=1.4|Apparecchiature per la produzione di ossigeno biatomico per separazione criogenica dell'aria.|alt=]]

== Composti ==
A causa della sua [[elettronegatività]] l'ossigeno forma legami chimici con quasi tutti gli elementi e questa è l'origine della definizione di "ossidazione". Gli unici elementi chimici che sfuggono l'ossidazione sono [[elio]], [[neon]] e [[argon]].<ref name=Rolla284/>

I minerali più abbondanti presenti sulla crosta terrestre sono formati da [[silicio]] e ossigeno nella forma di vari composti solidi (come il [[quarzo]]), mentre negli strati interni del nucleo e del mantello lo stato fisico cambia a causa della pressione e delle elevate temperature.

L'ossigeno entra nella composizione di molte sostanze organiche e inorganiche. In natura può formare al massimo 2 legami [[Legame covalente|covalenti]].
[[File:Rust screw.jpg|upright=0.8|thumb|Gli ossidi, come la [[ruggine]], si formano quando l'ossigeno reagisce con altri elementi.]]
L'ossigeno si lega in modi diversi a seconda dell'elemento e delle condizioni: crea infatti [[Ossido|ossidi]], [[perossidi]], [[Superossido|superossidi]] o [[Idrossido|idrossidi]]. L'ossido più comune è il monossido di diidrogeno, l'[[acqua]] (H<sub>2</sub>O). Altri esempi includono i composti di carbonio e ossigeno quali: il [[anidride carbonica|biossido di carbonio]] (CO<sub>2</sub>), gli [[alcoli]] (R-OH), le [[aldeidi]] (R-CHO), e gli [[acidi carbossilici]] (R-COOH).

Anioni ossigenati, quali i [[Clorato|clorati]] (ClO{{apici e pedici|b=3|p=−}}), i [[Perclorato|perclorati]] (ClO{{apici e pedici|b=4|p=−}}), i [[Cromato|cromati]] (CrO{{apici e pedici|b=4|p=2−}}), i [[Cromato|dicromati]] (Cr<sub>2</sub>O{{apici e pedici|b=7|p=2−}}), i [[Permanganato|permanganati]] (MnO{{apici e pedici|b=4|p=−}}) e i [[Nitrato|nitrati]] (NO{{apici e pedici|b=3|p=−}}), sono forti agenti ossidanti. Molti metalli si legano ad atomi di ossigeno generando vari composti, per esempio il [[ferro]] dà luogo all'[[ossido ferrico|ossido di ferro(3+)]] (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>), comunemente chiamato [[ruggine]].

== Applicazioni ==
L'ossigeno trova un impiego considerevole come [[ossidante]] e [[comburente]];<ref name=Rolla284/> solo il [[fluoro]] possiede un'[[elettronegatività]] superiore.<ref name=Rolla283/><br />L'ossigeno biatomico O<sub>2</sub> è utilizzato in forma liquida come ossidante nella [[propulsione spaziale|propulsione dei razzi]]; è essenziale per la [[Respirazione (fisiologia comparata)|respirazione]] e quindi viene utilizzato in [[medicina]]; viene utilizzato come riserva d'aria negli [[aeroplano|aeroplani]] o per le [[Arrampicata|ascensioni alpinistiche]] ad alta quota; è usato nella [[saldatura]] e nella produzione di [[acciaio]] e [[metanolo]]. L'ossigeno o l'aria vengono utilizzati per la produzione di acido acrilico<ref>{{Cita pubblicazione|anno=2012|titolo=Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid|rivista=J. Catal.|volume=285|url=https://pure.mpg.de/rest/items/item_1108560_8/component/file_1402724/content}}</ref>, acrilonitrile<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Laio Damasceno|cognome=da Silva|nome2=Ronaldo Costa|cognome2=Santos|nome3=Jordan Gonzaga Andrade Batista|cognome3=Silva|data=2 dicembre 2021|titolo=Direct ammoxidation of glycerol to nitriles using Mo/alumina catalysts|rivista=Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis|lingua=en|accesso=21 dicembre 2021|doi=10.1007/s11144-021-02111-8|url=https://doi.org/10.1007/s11144-021-02111-8}}</ref>,  acido benzoico<ref>{{Cita pubblicazione|anno=2013|titolo=Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol|rivista=ACS Catal.|volume=3|numero=6|pp=1103-1113|url=https://www.researchgate.net/publication/278196177_Multifunctionality_of_Crystalline_MoVTeNb_M1_Oxide_Catalysts_in_Selective_Oxidation_of_Propane_and_Benzyl_Alcohol}}</ref> e perossido di idrogeno<ref>{{Cita pubblicazione|anno=2019|titolo=Electrochemical synthesis of hydrogen peroxide from water and oxygen|rivista=Nat. Rev. Chem.|volume=3|url=https://www.nature.com/articles/s41570-019-0110-6}}</ref>. L'ossigeno è l'ossidante utilizzato nelle [[pila a combustibile]]. Viene anche utilizzato per rimuovere selettivamente la CO dall'H2 preparato mediante steam reforming<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Francesco|cognome=Arena|nome2=Francesco|cognome2=Ferrante|nome3=Roberto|cognome3=Di Chio|data=1º gennaio 2022|titolo=DFT and kinetic evidences of the preferential CO oxidation pattern of manganese dioxide catalysts in hydrogen stream (PROX)|rivista=Applied Catalysis B: Environmental|volume=300|p=120715|lingua=en|accesso=21 dicembre 2021|doi=10.1016/j.apcatb.2021.120715|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337321008407}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Andrei I.|cognome=Boronin|nome2=Elena M.|cognome2=Slavinskaya|nome3=Alberto|cognome3=Figueroba|data=5 giugno 2021|titolo=CO oxidation activity of Pt/CeO2 catalysts below 0 °C: platinum loading effects|rivista=Applied Catalysis B: Environmental|volume=286|p=119931|lingua=en|accesso=21 dicembre 2021|doi=10.1016/j.apcatb.2021.119931|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337321000576}}</ref>. Anche i processi di ossidazione sono di importanza cruciale nella rimozione degli inquinanti<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Katarzyna|cognome=Adamska|nome2=Szymon|cognome2=Smykała|nome3=Sebastian|cognome3=Zieliński|data=1º ottobre 2021|titolo=Oxidation of soot over supported RuRe nanoparticles prepared by the microwave-polyol method|rivista=Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis|volume=134|numero=1|pp=221-242|lingua=en|accesso=21 dicembre 2021|doi=10.1007/s11144-021-02048-y|url=https://doi.org/10.1007/s11144-021-02048-y}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Oscar|cognome=Cabezuelo|nome2=Rebeca|cognome2=Martinez-Haya|nome3=Noelia|cognome3=Montes|data=5 dicembre 2021|titolo=Heterogeneous riboflavin-based photocatalyst for pollutant oxidation through electron transfer processes|rivista=Applied Catalysis B: Environmental|volume=298|p=120497|lingua=en|accesso=21 dicembre 2021|doi=10.1016/j.apcatb.2021.120497|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337321006238}}</ref>.

Per la sua proprietà di rimanere allo stato liquido se mantenuto a una pressione blanda ({{M|4|ul=bar}}), può venire stoccato in grandi quantità in bombole opportunamente predisposte; attraverso un corpo vaporizzante (o riscaldatore), viene poi gassificato per essere immesso in linee di distribuzione in forma gassosa.

Una delle applicazioni più importanti dell'O<sub>2</sub> in ambito terapeutico, ospedaliero e [[Subacquea|subacqueo]] è l'[[ossigenoterapia]] e l'[[ossigenoterapia iperbarica]], attraverso cui è possibile curare e/o accelerare i processi curativi di una lunga serie di patologie di vario genere oltre a quelle da decompressione tipiche dei palombari e dei sommozzatori. Per pazienti con difficoltà respiratorie si usano maschere speciali ad O<sub>2</sub> che ne aumentano la concentrazione nell'aria inspirata. Alla base di queste applicazioni sta il principio secondo cui la trasportabilità dell'O<sub>2</sub> nel sangue aumenta con la sua pressione parziale.

Essendo un [[farmaco]] a tutti gli effetti ([[Decreto legislativo|Dlgs]] 219/06), da maggio 2010 l'O<sub>2</sub> utilizzato in ambito ospedaliero dopo essere stato prodotto per [[distillazione frazionata]] viene trattato ulteriormente ed analizzato. Una volta verificate le sue caratteristiche, che devono essere come quelle riportate nella [[Farmacopea Ufficiale]], viene "etichettato" con un numero di lotto come avviene per i farmaci, viene indicata la data di scadenza (nel caso dell'O<sub>2</sub> medicinale è 5 anni) e consegnato alle strutture sanitarie attraverso un'operazione di "rilascio del lotto" sotto la completa responsabilità del farmacista dell'azienda che l'ha prodotto. Come farmaco a tutti gli effetti quindi, oltre che a possedere un AIC (Autorizzazione Immissione in Commercio) legata al tipo di confezionamento ([[bombola]], [[cisterna]], ecc.), deve essere somministrato dietro ricetta medica che ne indichi le modalità di somministrazione, la posologia e la durata della terapia.

Altri utilizzi dell'O<sub>2</sub> sono in miscele chiamate "stimolanti respiratori"; queste miscele sono composte principalmente da O<sub>2</sub> in fase gassosa (95%) e anidride carbonica (5%), e vengono utilizzate in ambito ospedaliero. Queste miscele hanno la peculiarità di permettere un'espulsione più rapida di molecole dannose dall'organismo, ad esempio nel caso di intossicazioni da [[monossido di carbonio]] (CO).

Fino al 1961 l'ossigeno è stato utilizzato come elemento standard di riferimento per quantificare la massa degli altri elementi chimici, per poi essere sostituito dal [[carbonio 12]].<ref name=thermo/>

Le batterie agli ioni di ossigeno trovano impiego come [[accumulatore|accumulatori]] degli impianti stazionari che ricevono [[energia rinnovabile|energia da fonti rinnovabili]], che operano a temperature comprese fra i 200 e 400 gradi centigradi.<ref>{{cita web|url=https://insideevs.it/news/658936/batteria-ioni-ossigeno-caratteristiche-densita-durata/amp/|titolo=Ecco la batteria agli ioni di ossigeno che ha vita "infinita"}}</ref> La durata è pari a migliaia di cicli di ricarica e si rigenera facilmente sostituendo l'ossigeno con altro presente nell'area circostante. Tuttavia, al 2023 non è ancora stato brevettato un tipo di batteria privo di materiali nobili.

<gallery>
File:US Navy 120209-N-RG587-230 Hull Maintenance Technician 2nd Class Tiffani Carlin uses an oxy-acetylene torch to separate a pipe from a fitting in th.jpg|[[Saldatura ossiacetilenica|Saldatura con fiamma ossiacetilenica]].
File:Monoplace chamber.JPG|Camere iperbariche per [[Ossigenoterapia iperbarica|ossigenoterapia]].
File:Space Shuttle external tank assembly 08.jpg|Serbatoi esterni dello [[Space Shuttle]] contenenti H<sub>2</sub> e O<sub>2</sub>, utilizzati per la propulsione del mezzo.
File:Oxygen-Process Steel-Making Vessel.jpg|Un [[convertitore Bessemer]]; in esso il prodotto dell'[[altoforno]] viene fatto reagire con O<sub>2</sub> per produrre [[acciaio]].
</gallery>

== Precauzioni ==
{{EtichettaUE
|simbolo1=comburente
|simbolo2=gas compresso
|avvertenza=pericolo
|frasiR=8
|frasiS=2-17
|frasiH={{FrasiH|270|280}}
|consigliP={{ConsigliP|244|220|370+376|403}}<ref>scheda dell'ossigeno su {{Cita web | url = http://gestis-en.itrust.de | titolo = IFA-GESTIS | accesso = 9 maggio 2021 | urlarchivio = https://web.archive.org/web/20191016183546/http://gestis-en.itrust.de/ | urlmorto = sì }}</ref>
}}

=== Pericolo di esplosione o combustione ===
Una forte [[Legge delle pressioni parziali|pressione parziale]] di O<sub>2</sub> può provocare combustioni spontanee, può accelerare le combustioni già in atto e produrre esplosioni se sono presenti buoni combustibili. Questo è vero anche per composti molto ricchi di ossigeno come clorati, perclorati, dicromati, ecc.

==== Ossigenocompatibilità ====
[[File:Diving cylinder oxygen label.JPG|thumb|Etichettatura su una bombola d'ossigeno.]]

Quando si maneggia O<sub>2</sub> puro compresso, per evitare il rischio di combustioni o esplosioni, è necessario utilizzare attrezzature cosiddette ''ossigeno compatibili'' o ''pulite per ossigeno''<ref name=usnavyman>{{Cita pubblicazione|url=http://www.supsalv.org/pdf/DiveMan_rev6.pdf|titolo=U.S. Navy Diving Manual|editore=United States. Naval Sea Systems Command|rivista=Naval Sea Systems Command|anno=2008, 6ª edizione|ISBN=1-57980-454-3|lingua=en|formato=PDF|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090206123923/http://supsalv.org/pdf/DiveMan_rev6.pdf}}</ref>, cioè pulite accuratamente da ogni traccia di grassi e olii e in cui l'O<sub>2</sub> compresso non entra mai in contatto con materiali combustibili, ad esempio guarnizioni o metalli non compatibili.

=== Tossicità ===
{{vedi anche|Tossicità dell'ossigeno}}

L'ossigeno è un elemento molto instabile e quindi reagisce anche violentemente con gli altri elementi per aumentare la sua stabilità. La compatibilità con la vita in sua presenza è legata alla possibilità di adoperarlo come prezioso e potente reagente senza esserne danneggiati.

I viventi [[aerobiosi|aerobi]] hanno strutture metaboliche che ne neutralizzino gli effetti dannosi. Gli effetti dannosi sono chiaramente evidenti invece nei viventi [[anaerobiosi|anaerobi]] che non hanno strutture di protezione fisiologiche e che sono distrutti dall'O<sub>2</sub> e che possono sopravvivere solo se dotati di barriere fisiche che ne impediscano il contatto.
 
Un'esposizione prolungata all'O<sub>2</sub> ad alte [[Legge delle pressioni parziali|pressioni parziali]] è tossica, dato che supera i livelli di neutralizzazione, e può avere gravi conseguenze a livello polmonare e [[neurologia|neurologico]] a seconda della pressione e del tempo di esposizione. Gli effetti [[polmone|polmonari]] includono perdita di capacità e danni ai [[tessuto (biologia)|tessuti]]. Gli effetti neurologici possono comprendere convulsioni, cecità e coma.

==== Tossicità dei composti ====
Composti dell'ossigeno come i [[perossidi]], i [[superossidi]] e il suo allotropo [[ozono]] sono altamente reattivi e quindi letali per gli organismi.

== Note ==
<references/>

== Bibliografia ==
* {{cita libro|nome= Francesco|cognome= Borgese|titolo= Gli elementi della tavola periodica. Rinvenimento, proprietà, usi. Prontuario chimico, fisico, geologico|editore= CISU|città= Roma|anno= 1993|isbn= 88-7975-077-1|url= http://books.google.it/books?id=9uNyAAAACAAJ}}
* {{cita libro|autore= R. Barbucci, A. Sabatini, P. Dapporto|titolo= Tavola periodica e proprietà degli elementi|editore= Edizioni V. Morelli|città= Firenze|anno= 1998|cid= Tavola periodica e proprietà degli elementi|url= http://www.idelsongnocchi.it/online/vmchk/chimica/tavola-periodica-degli-elementi-iupac.html|urlmorto= sì|urlarchivio= https://web.archive.org/web/20101022060832/http://www.idelsongnocchi.it/online/vmchk/chimica/tavola-periodica-degli-elementi-iupac.html}}
* {{cita libro|cognome= Rolla|nome= Luigi|titolo= Chimica e mineralogia. Per le Scuole superiori|editore= Dante Alighieri|ed= 29|anno= 1987|cid= Rolla}}
* {{cita libro | cognome= Kirschner | nome= Mark J. | titolo= Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, "Oxygen" |editore= Wiley-VCH | ed= 6 | anno= 2002 |lingua=en |isbn= 3-527-30385-5 |doi= 10.1002/14356007.a18_329 |cid= Ullmann's}}

== Voci correlate ==
{{Colonne}}
;Chimica dell'ossigeno
* [[Ossigeno liquido]]
* [[Ossigeno solido]]
* [[Ozono]]
* [[Tetraossigeno]]
* [[Ossido]]
* [[Perossido]]
* [[Idrossido]]
* [[Ossiacidi]]
* [[Ossidazione]]
* [[Ossidrogeno]]

{{Colonne spezza}}
;Enzimi
* [[Ossigenasi]]

;Ossigeno in natura
* [[Ciclo dell'ossigeno]]
* [[Catastrofe dell'ossigeno]]

;Effetti sul corpo umano
* [[Anossia]]
* [[Ipossia]]
* [[Ipossiemia]]
* [[Ossigenoterapia iperbarica]]
* [[Tossicità dell'ossigeno]]

{{Colonne spezza}}
;Apparecchiature e dispositivi
* [[Autorespiratore a ossigeno]]
* [[Maschera dell'ossigeno]]
* [[Rebreather]]
* [[Saturimetro]]

;Misure
* [[Ossigeno disciolto]]
* [[Domanda biochimica di ossigeno]]
* [[Domanda chimica di ossigeno]]
* [[Total oxygen demand]]

;Ossigeno in enologia
* [[Microssigenazione]]
{{Colonne fine}}

== Altri progetti ==
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== Collegamenti esterni ==
* {{Collegamenti esterni}}
* {{Cita web|url=http://www.itchiavari.org/chimica/lab/prepo2.html|titolo=Preparazione dell'ossigeno}}

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