les secrets de l'oxygéne

L’oxygène est un élément chimique. C’est l’élément le plus abondant du globe terrestre : on le trouve dans l’air que l’on respire, dans la croûte terrestre, dans les océans et dans les êtres vivants. L’oxygène est indispensable à la vie : sans lui, la vie n’aurait pas pu apparaître et se développer sur la Terre.



carte d'identité de l'oxygène

Nom	oxygène
Symbole	O
Découverte	Carl Scheele et Joseph Priestley (indépendamment)
Date de la découverte	1774
Numéro atomique	8
Masse atomique	15,9994
Point de fusion	- 218,4°C
Point d'ébullition	- 182,9°C
État physique à 20 °C	gaz
Origine du nom	du grec oxys (« acide ») et genes (« générer »), en référence à sa présence dans la composition de tous les acides connus à l'époque (nom proposé par Antoine de Lavoisier).
Particularité	élément chimique le plus abondant sur Terre et indispensable à la vie.

QUI A DÉCOUVERT L’OXYGÈNE ?

Le chimiste suédois Carl Scheele est le premier à découvrir l’oxygène en 1773, mais il ne publie sa découverte qu’en 1777. Entre temps, en 1774 et de façon entièrement indépendante, le chimiste anglais Joseph Priestley parvient au même résultat que Scheele. En publiant ses résultats dans la foulée de sa découverte, Priestley devient le découvreur officiel de l’oxygène. Mais l’histoire des sciences retient généralement les noms des deux chimistes et la date de la première publication (1774). Toutefois, ni Scheele ni Priestley ne se rendent compte de l’importance de leur découverte, en particulier pour expliquer les réactions de combustion qui impliquent la présence d’oxygène.



le rôle de l’oxygène dans la combustion, selon Lavoisier

C'est le chimiste français Antoine de Lavoisier qui découvre en 1777 le rôle essentiel de l'oxygène dans les réactions de combustion : en faisant brûler différentes substances dans l'air, il démontre que la combustion est un processus dans lequel une substance se combine avec l'oxygène. Ces travaux envoient aux oubliettes la théorie du phlogistique (substance inventée près d'un siècle plus tôt par les chimistes allemands Johann Becher et Georg Stahl pour expliquer le phénomène de combustion). La remise en question de cette théorie contribue à l'avènement de la chimie moderne. Par ailleurs, pour définir ce constituant de l'air qui s'associe aux substances brûlées, Lavoisier propose le nom « oxygène », du grec oxys (acide) et genes (générer), parce que l'oxygène apparaît dans tous les acides connus à cette époque. Il montre également que l'oxygène de l'air se présente sous la forme d'un gaz diatomique (composé de 2 atomes d'oxygène, d'où sa formule chimique O2), que c'est un élément chimique (corps pur simple) et qu'il joue un rôle essentiel dans la respiration des êtres vivants.

COMMENT SE PRÉSENTE L’OXYGÈNE DANS LA NATURE ?

L’oxygène est l’élément chimique le plus abondant sur Terre. En effet, la teneur en oxygène de l’atmosphère s’élève à environ 23 % (en masse), celle des océans à 86 %, celle de la croûte terrestre à 47 % et celle du corps humain à 60 %.

Mais l’oxygène n’apparaît pas sous la même forme (ou état) dans ces différents milieux. Globalement, à température ambiante (20 °C), on distingue deux formes principales d’oxygène :

– l’oxygène sous forme élémentaire, c’est-à-dire sous forme de molécules constituées uniquement d’oxygène : par exemple, le dioxygène (O₂) de l’air que l’on respire, ou l’ozone (O₃) qui forme une couche fragile et vitale pour les êtres vivants car elle stoppe les rayonnements ultraviolets (UV) nocifs du Soleil ;

– l’oxygène sous forme de composés minéraux et organiques, appelés oxydes : la majorité des composés formés par l’oxygène sont des oxydes entrant dans la composition chimique des roches et des minéraux, comme le quartz (dioxyde de silicium, de formule SiO₂), l’hématite (Fe₂O₃)_, etc. Par ailleurs, l’oxygène apparaît dans la composition chimique d’une large gamme de composés organiques, tels que le dioxyde de carbone (CO₂), l’éthanol (C₂H₅OH) — l’alcool des boissons —, l’aspirine (C₉H₈O₄), le glucose (C₆H₁₂O₆), etc.


QUELLES SONT LES PROPRIÉTÉS CHIMIQUES ET PHYSIQUES DE L’OXYGÈNE ?

La forme la plus connue de l’oxygène est le dioxygène, de formule O₂ : c’est l’oxygène que l’on respire. C’est un gaz incolore, inodore, sans saveur. Quand il est liquéfié (mis sous forme liquide), il est de couleur bleu pâle et devient légèrement magnétique (les molécules de dioxygène sont attirées par un aimant). Dans les conditions normales de température et de pression (pression atmosphérique, 20 °C), l’oxygène bout à - 182,9 °C et fond à - 218,4 °C.

L’oxygène est très réactif : il se combine avec presque tous les autres éléments chimiques et forme des composés appelés oxydes, tels que le dioxyde de carbone (CO₂) ou l’oxyde de fer hydraté, plus connu sous le nom de rouille.


À QUOI SERT L’OXYGÈNE ?

L’oxygène est essentiel au cycle de la vie, car il permet les processus biologiques : les plantes dégagent de l’oxygène par le mécanisme de la photosynthèse ; et cet oxygène sert à la respiration de tous les êtres vivants (plantes, champignons, animaux et hommes).

L’oxygène est aussi l’un des constituants de l’ADN (la molécule qui porte les informations génétiques dans les cellules des êtres vivants). Un grand nombre de fonctions de notre organisme et de notre cerveau peut être perturbé par une diminution du taux d’oxygène dans le sang, entraînant un sentiment de fatigue et de distraction ; ces dangers sont bien connus des personnes qui font de la plongée sous-marine. L’oxygène fait aussi partie du matériel indispensable dans les hôpitaux, où il est utilisé dans les traitementsd’insuffisances respiratoires et en réanimation.

L’oxygène intervient encore dans la plupart des réactions de combustion, comme la combustion dans les moteurs automobiles ou celle du gaz des brûleurs de cuisinière.

Finalement, l’oxygène intervient sous différentes formes dans un très grand nombre de réactions chimiques, concernant presque tous les secteurs d’activités, de la recherche scientifique à l’industrie lourde.