Oxígeno
Esencial para la respiración, forma parte del agua y de muchos compuestos biológicos.
Propiedades rápidas
Qué es el oxígeno
El oxígeno (O) es el elemento número 8, un gas incoloro e inodoro que constituye el 21 % del aire y resulta imprescindible para la respiración de casi todos los seres vivos. Es el elemento más abundante de la corteza terrestre y del cuerpo humano. Muy reactivo, forma óxidos con casi todos los elementos y es el responsable de la combustión y de la oxidación. Su forma O₃, el ozono, nos protege de la radiación ultravioleta.
Para qué sirve el oxígeno
Respiración celular
El oxígeno es crucial para la respiración celular, un proceso mediante el cual las células obtienen energía al oxidar nutrientes. Este proceso es vital para la supervivencia de los organismos aeróbicos, incluidos los humanos.
Producción de acero
En la industria, el oxígeno se utiliza en grandes cantidades para la producción de acero. Se emplea en hornos de oxígeno básico para eliminar impurezas del hierro fundido, mejorando así la calidad del acero.
Medicina hiperbárica
El oxígeno hiperbárico se utiliza en medicina para tratar diversas condiciones, como intoxicaciones por monóxido de carbono y heridas que no cicatrizan, al aumentar la presión parcial de oxígeno en los tejidos.
Tratamiento de aguas
El oxígeno se utiliza en el tratamiento de aguas residuales para promover la descomposición de materia orgánica por bacterias aeróbicas, mejorando así la calidad del agua.
Oxidación de compuestos
En la industria química, el oxígeno se emplea para la oxidación de compuestos, un paso clave en la producción de productos como el ácido nítrico y el etileno.
Datos del oxígeno
- Número atómico (Z)
- 8
- Masa atómica
- 15,999 u
- Punto de fusión
- -218,79 °C
- Punto de ebullición
- -182,962 °C
- Densidad
- 1,429 g/L (gas, 0 °C, 1 atm); 1,141 g/cm³ (líquido)
- Electronegatividad (Pauling)
- 3,44
- Radio atómico
- 48 pm
- Energía de 1ª ionización
- 1313,9 kJ/mol
- Afinidad electrónica
- 141 kJ/mol
- Estructura cristalina
- cúbica (α-O₂ sólido)
- Color / aspecto
- incoloro como gas; azul pálido como líquido y sólido
- Origen del nombre
- del griego «oxys» (ácido) + «genes» (engendrador), por la creencia errónea de Lavoisier de que todos los ácidos lo contenían
- Descubrimiento
- 1774 · Joseph Priestley (Inglaterra) y Carl Wilhelm Scheele (Suecia), independientemente; Lavoisier explicó su papel y le dio nombre (Inglaterra / Suecia)
Propiedades del oxígeno
Propiedades físicas
El oxígeno es un gas incoloro, inodoro e insípido a temperatura ambiente. Tiene una densidad de aproximadamente 1.429 g/L, siendo ligeramente más pesado que el aire. Se licua a -183 °C y se solidifica a -218.79 °C. No es conductor de electricidad ni calor en su estado gaseoso.
Propiedades químicas
El oxígeno es altamente reactivo y forma compuestos con la mayoría de los elementos, especialmente con metales y no metales como el hidrógeno y el carbono. Sus estados de oxidación más comunes son -2, -1 y 0. Aunque es esencial para la vida, puede ser peligroso en concentraciones elevadas debido a su capacidad para intensificar combustiones.
Configuración electrónica
La configuración electrónica abreviada del oxígeno es:
[He] 2s² 2p⁴
En notación desarrollada completa:
1s² 2s² 2p⁴
El oxígeno distribuye sus 8 electrones siguiendo las reglas de Aufbau, Hund y el principio de exclusión de Pauli. Los electrones del último nivel energético (los electrones de valencia) son los responsables de las propiedades químicas del elemento.
Estados de oxidación y valencias del oxígeno
| Estado | Ejemplo(s) | Frecuencia |
|---|---|---|
| −2 | H₂O, óxidos (Fe₂O₃, CaO, SO₃) | principal (mayoría de óxidos) |
| −1 | H₂O₂ (peróxido de hidrógeno), Na₂O₂ | peróxidos |
| −½ | KO₂ (superóxido de potasio) | superóxidos (raro) |
| 0 | O₂ (dioxígeno), O₃ (ozono) | elemental |
| +1 | O₂F₂ (excepcional) | muy raro |
| +2 | OF₂ (difluoruro de oxígeno) | único caso con flúor |
Si lo que necesitas es formular, en la página de la valencia del oxígeno está cada estado de oxidación con su ejemplo resuelto y de dónde sale a partir de la configuración electrónica.
Historia del oxígeno
El oxígeno fue identificado por primera vez en 1774 por el químico británico Joseph Priestley, aunque el sueco Carl Wilhelm Scheele también lo descubrió de forma independiente alrededor de la misma época. Priestley lo obtuvo al calentar óxido de mercurio y lo llamó 'aire desflogisticado'. Más tarde, Antoine Lavoisier lo nombró 'oxígeno', que significa 'formador de ácidos', al reconocer su papel en la formación de ácidos, revolucionando así la química al refutar la teoría del flogisto.
Cómo se obtiene el oxígeno
Industrialmente, el oxígeno se obtiene por destilación fraccionada del aire líquido (proceso Linde-Hampson): el aire se comprime, se enfría hasta licuarse (~−195 °C) y se destila aprovechando los puntos de ebullición distintos del N₂ (−196 °C), Ar (−186 °C) y O₂ (−183 °C). El O₂ puro al 99,5 % se distribuye en cilindros a alta presión o como líquido criogénico. Producción mundial: >100 Mt/año. En laboratorio se obtiene por descomposición del KMnO₄ o H₂O₂, o por electrólisis del agua (produce 1 mol O₂ por cada 2 moles H₂).
Compuestos habituales
| Fórmula | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| H2O | Agua | Compuesto vital para la vida, cubre aproximadamente el 71% de la superficie terrestre. |
| O2 | Dioxígeno | Forma molecular del oxígeno que respiramos, esencial para la vida aeróbica. |
| O3 | Ozono | Forma triatómica del oxígeno, protege la Tierra de la radiación ultravioleta. |
| CO2 | Dióxido de carbono | Producto de la respiración celular y la combustión, esencial para la fotosíntesis. |
| SiO2 | Dióxido de silicio | Componente principal de la arena y el cuarzo, utilizado en la fabricación de vidrio. |
Dónde se encuentra el oxígeno
El oxígeno es el elemento más abundante en la corteza terrestre, constituyendo alrededor del 46% de su masa, principalmente en forma de óxidos y silicatos. También es abundante en los océanos y en la atmósfera. En el universo, el oxígeno se forma en el interior de las estrellas a través de la fusión nuclear y se libera al espacio durante las explosiones de supernovas.
Isótopos del oxígeno
| Isótopo | Masa | Abundancia | Vida media |
|---|---|---|---|
| O-16 | 15,99491 u | 99,757 % | estable |
| O-17 | 16,99913 u | 0,038 % | estable |
| O-18 | 17,99916 u | 0,205 % | estable |
| O-15 | 15,00307 u | — | 122,24 s |
Curiosidades sobre el oxígeno
-
El oxígeno es el tercer elemento más abundante en el universo, después del hidrógeno y el helio, y el más abundante en la corteza terrestre.
-
El oxígeno líquido y sólido tiene un color azul pálido, una curiosidad visual que contrasta con su estado gaseoso incoloro.
-
El oxígeno fue crucial en la evolución de la vida compleja en la Tierra, permitiendo el desarrollo de organismos multicelulares hace aproximadamente 2.5 mil millones de años.
El oxígeno en la tabla periódica
- Tipo: no metal.
- Grupo: grupo 16 (no metales).
- Periodo: 2.
- Bloque: P (el último electrón se aloja en un orbital de tipo p).
- Valencia principal: -2.
Compara con el resto de no metales o con los elementos del periodo 2.
Diferencias entre oxígeno y nitrógeno
Oxígeno y nitrógeno son los dos gases mayoritarios de la atmósfera (78 % N₂, 21 % O₂). Ambos son no metales del periodo 2 que forman moléculas diatómicas, pero con comportamientos casi opuestos. El O₂ es muy reactivo (combustibles arden en O₂, los metales se oxidan), mientras que el N₂ es famosamente inerte: su triple enlace N≡N es uno de los más fuertes de la química, lo que estabiliza el aire que respiramos. El oxígeno es imprescindible para la respiración aeróbica; el nitrógeno solo es asimilado biológicamente por unas pocas bacterias (fijación). La electronegatividad del O (3,44) es muy superior a la del N (3,04), por eso es el «ladrón» de electrones por antonomasia (junto con el F).
Consulta también la ficha completa del nitrógeno (N).
Otros elementos del grupo 16 (no metales)
Otros elementos del periodo 2
Navegar entre elementos
Descarga la tabla periódica en PDF
Errores frecuentes en exámenes (EBAU / ESO)
-
⚠Confundir el O₂ molecular con el átomo O.
El oxígeno en estado elemental es siempre O₂ (dioxígeno) o O₃ (ozono), no átomos sueltos. Cuando se habla del «oxígeno del aire» nos referimos a O₂. En reacciones químicas se escribe O₂ + combustible → productos, nunca O + ... La masa molar del O₂ es 32 g/mol, no 16.
-
⚠Dar siempre al oxígeno valencia −2.
Aunque −2 es la valencia casi universal (en óxidos, ácidos, agua, alcoholes…), el oxígeno presenta excepciones importantes: −1 en peróxidos (H₂O₂, Na₂O₂, BaO₂), −½ en superóxidos (KO₂, NaO₂) y +2 con flúor en OF₂ (único elemento más electronegativo que el O).
-
⚠Decir que el oxígeno es metal por su brillo en estado líquido.
El oxígeno líquido es azul pálido y no metálico. Su color azul se debe a una transición electrónica entre moléculas O₂ vecinas. Es paramagnético (lo atrae un imán), una rareza para un gas, pero sigue siendo un no metal.
-
⚠Confundir oxígeno (O₂) con ozono (O₃).
O₂ (dioxígeno): gas incoloro, esencial para la respiración, mayoritario en la atmósfera. O₃ (ozono): gas azulado, olor picante, alótropo del oxígeno. Es bueno en la estratosfera (capa de ozono protectora) y malo en la troposfera (contaminante respiratorio).