Durante muito tempo o ar foi considerado um elemento químico e só no final do século XVIII reconheceu-se que ele era na verdade uma mistura, cujo constituinte ativo é atualmente chamado oxigênio.

O oxigênio, elemento químico de símbolo O, pertencente ao grupo dos calcogênios (VIa), foi descoberto por Priestley em 1722, por calcinação do nitrato de potássio. A partir de 1775, Lavoisier estabeleceu suas propriedades, mostrou que existia no ar e na água, e indicou seu papel fundamental nas combustões e na respiração. Coube ao químico francês Antoine Lavoiser mostrar que a combustão, a calcinação dos metais e a respiração são fenômenos relacionados entre si, pois são todos processos de combinação com o oxigênio.

Propriedades físicas e químicas:

O oxigênio natural é um gás incolor e inodoro, com densidade 1,105, que só liquefaz a -138º C, consiste numa mistura de três isótopos estáveis: o oxigênio 16 (99,758%), o oxigênio 17 (0,37%) e o oxigênio 18 (0,204%). Pouco solúvel em água, forma bolhas que se desprendem facilmente por simples agitação. À temperatura ambiente, a molécula de oxigênio é relativamente inerte, mas na presença de substâncias catalisadoras ou ao ser aquecida, reage com a maioria dos elementos para formar vários compostos.

Na baixa atmosfera e à temperatura ambiente, o oxigênio está presente na principalmente na forma de moléculas diatômicas (O₂) que constituem um gás incolor, inodoro e insípido, essencial para os organismos vivos. Apresenta densidade levemente superior à do ar e seus átomos são respectivamente pequenos, pois possuem oito elétrons (partículas elementares de carga negativa). Muito eletronegativo, une-se aos ametais (com exceção dos halogênios) e aos ametais, salvo o ouro e a platina. Essas combinações, que em geral desprendem calor, são chamadas “combustões” e podem ser vivas ou lentas. É o elemento mais abundante do globo terrestre. Constitui aproximadamente um quinto do ar, oito nonos do peso da água; figura na maioria dos constituintes do solo (silicatos, carbonatos) e das substância orgânicas. Sua combustão fornece vapor de água e gás carbônico, mas, se o oxigênio se encontra em quantidade insuficiente, o hidrogênio queima antes do carbono, do qual uma parte torna a chama brilhante e aparece sob forma de negro-de-fumo.

Descoberta e métodos de obtenção:

Embora o químico sueco Carl Wihelm Scheele tenha conseguido preparar uma amostra de oxigênio em 1772, atribui-se tradicionalmente seu descobrimento ao britânico Joseph Priestley, que sintetizou o gás em 1774 e publicou antes de Scheele o resultado de suas experiências. O trabalho de Priestley, aperfeiçoado depois por Lavoisieir (que criou o nome oxigênio), se baseava no aquecimento de óxido de mercúrio, que produzia um gás puro, perfeitamente respirável, consumido por completo em novas combustões.

Esse método, também aplicado aos óxidos de prata e de bário e a certa variedade de sais, produz oxigênio de grandeza pura, ainda que em pequenas quantidades. Outra fonte comum de síntese do oxigênio em laboratório é a decomposição da água oxigenada. Na indústria, são mais utilizadas a eletrólise da água, que resulta na separação de seus dois elementos constituintes, hidrogênio e oxigênio; e a destilação fracionada do ar liquido. O primeiro processo consiste em submeter à ação de corrente elétrica uma cuba eletrolítica cheia de água, à grave; qual se adicionou uma substância condutora, como o ácido sulfúrico ou a soda cáustica. A destilação fracionada do ar líquido, processo de maior rentabilidade econômica para aplicação em grande escala, se baseia na diferença existente entre os pontos de ebulição do nitrogênio e do oxigênio, componentes mais abundantes na mistura.

Variedades alotrópicas:

O oxigênio apresentasse habitualmente na forma de moléculas diatômicas, mas se altera sob a ação de fortes descargas elétricas ou na presença de substâncias ionizadas que tenham perdido parte de sua carga eletrônica ou capturado partículas do ambiente. Produz-se dessa maneira uma variedade alotrópica chamada ozônio, de molécula O₃. Essa substância, empregada industrialmente como descolorante, esterilizador de líquidos e depurador de ambientes, está presente nas altas camadas da atmosfera. Desempenha um papel fundamental na manutenção da vida sobre a Terra ao proteger o planeta da radiação ultravioleta do Sol.

Compostos oxigenados:

A combinação do oxigênio com outros elementos forma óxidos, cuja reação com a água produz oxiácidos e bases. A combinação dos quais existem numerosas famílias e variedades, presentes na natureza na maioria dos fenômenos geológicos. Inúmeras substâncias orgânicas, como álcoois, ésteres, aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos e ésteres, também possuem átomos de oxigênio em sua estrutura.

Processos de oxidação:

A reação espontânea de qualquer substância com o oxigênio é denominada oxidação (termo que também designa qualquer processo na qual uma substância perde elétrons). Quando a reação é imediata e produz calor e luz, chama-se combustão. São exemplos de processos de oxidação a corrosão do ferro e a putefração da madeira, que formam óxidos de ferro e de carbono, respectivamente. A queima da madeira gera os mesmos produtos de sua putefração: dióxido de carbono e água. Os fenômenos de combustão podem ser espontâneos e, em substâncias como o carvão betuminoso, provocar incêndios em virtude da reação instantânea entre oxigênio, carbono e hidrogênio.

Aplicações:

São inúmeras as aplicações do oxigênio na indústria. Vários tipos de maçaricos — como os oxiacetilênicos, produtores de feixes de grande conteúdo energético, que soldam ou seccionam metais; os oxídricos, que fabricam delicados dispositivos de quartzo e platina; e os de gás, úteis no tratamento de vidros — permitem a realização de tarefas específicas de soldura nas indústrias de base e de construção. O oxigênio líquido, misturado a outros combustíveis é utilizado como explosivo.

Certos trabalhos que exigem a permanência do homem em ambientes hostis demandam o transporte do oxigênio necessário à respiração. Submarinos, aviões, naves espaciais, prospecções minerais e geológicas a grandes profundidades são abastecidos com tanques e bombas de oxigênio quando não é possível empregar dispositivos de injeção de ar a partir do exterior. Nos centros médicos é comum a administração de oxigênio a pacientes asmáticos ou com problemas pulmonares. Também é aconselhável em processos de envenenamento, nos quais é preciso acelerar os mecanismos de oxidação do sangue.