stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
اکسیژن
تاریخچه > تاریخ اخیر

نظریه جان دالتون بر این اساس بود که تمام اتم‌های یک عنصر یکسانند و اتم موجود در ترکیبات معمولاً ساده‌ترین نسبت‌های اتمی را نسبت به یک‌دیگر دارند. او به اشتباه تصور می‌کرد که ساده‌ترین حالت ترکیب بین دو عنصر همواره ترکیب یک اتم از هر کدام است؛ بنابراین مولکول آب را به اشتباه HO فرض می‌کرد و به این نتیجه رسید که جرم اتمی اکسیژن ۸ برابر بیشتر از هیدروژن است درحالی‌که امروزه با در نظر گرفتن فرمول درست آب می‌دانیم که اتم اکسیژن ۱۶ برابر از هیدروژن سنگین تر است. در سال ۱۸۰۵، ژوزف لویی گیلوساک و الکساندر فون هومبولت نشان دادند که نسبت حجمی هیدروژن نسبت به اکسیژن در آب ۲ به ۱ است و در سال ۱۸۱۱ آمدئو آووگادرو شیمی‌فیزیک‌دان ایتالیایی با فرض مولکول‌های دو اتمی ابتدایی، تفسیر صحیحی از ترکیب مایعات ارائه داد که امروز به عنوان قانون آووگادرو شناخته می‌شود.
در اواخر سده نوزدهم دانشمندان دریافتند که می‌توان هوا را به مایع تبدیل کرد و اجزای آن را با فشرده‌سازی و خنک کردن آن جدا کرد. با استفاده از روش آبشاری، رائول پیکتت شیمی‌دان و فیزیک‌دان سوئیسی، گوگرد دی‌اکسید را به‌منظور مایع‌سازی کربن دی‌اکسید، تبخیر کرد. این مایع سازی از طریق جذب گرمای کربن دی‌اکسید توسط گوگرد دی‌اکسید در هنگام تبخیر شدن به انجام می‌رسد. وی در ۲۲ دسامبر سال ۱۸۷۷ تلگرافی را به فرهنگستان علوم فرانسه ارسال کرد و خبر از کشف اکسیژن مایع داد و تنها دو روز بعد، فیزیک‌دان فرانسوی لوئیس پل کایتت روش خود را برای مایع کردن اکسیژن مولکولی اعلام کرد. در هر دو مورد، فقط چند قطره از اکسیژن مایع تولید می‌شد، بنابراین امکان یک تجزیه و تحلیل قطعی را نمی‌داد. اکسیژن برای اولین بار در ۲۹ مارس ۱۸۸۳ توسط دانشمندان لهستانی، زیگمونت وروبلوسکی و کارول اولژوسکی از دانشگاه یاگیلونیا در حالت پایدار مایع شد.
در سال ۱۸۹۱، شیمی‌دان اسکاتلندی، جیمز دیوئر، قادر به تولید اکسیژن مایع کافی برای مطالعه آن شد.
اولین فرایند تجاری مناسب برای تولید اکسیژن مایع به‌طور مستقل در سال ۱۸۹۵ توسط مهندس آلمانی کارل فن لینده و مهندس بریتانیایی ویلیام هامسون توسعه یافت. آنها دمای هوا را تا زمان مایع شدن آن کاهش می‌دادند و سپس مخلوط را به صورت جز به جز تقطیر و آنها را جداگانه استخراج می‌کردند بعدتر، در سال ۱۹۰۱، جوشکاری اکسی‌استیلن برای اولین بار با سوختن مخلوطی از استیلن و اکسیژن فشرده شده استفاده شد که برای برش فلزات متداول گشت. در سال ۱۸۹۸، ویلیام تامسون محاسبه کرد که تنها برای حدود ۴۰۰ یا ۵۰۰ سال اکسیژن روی زمین باقی مانده‌است که مقدار دقیق آن به سرعت سوختن مواد قابل احتراق بستگی دارد.
در سال ۱۹۲۳، دانشمند آمریکایی رابرت گدارد اولین شخصی بود که موتور موشکی را ساخت که از بنزین برای سوخت و اکسیژن مایع به عنوان عامل اکسنده استفاده می‌کرد و اولین موشک سوخت مایع را در تاریخ ۱۶ مارس ۱۹۲۶ در اوبرن پرتاب کرد که ۵۶ متر را با سرعت ۹۷ کیلومتر در ساعت طی نمود. در آزمایشگاه‌های دانشگاهی، اکسیژن را می‌توان با گرم کردن مخلوطی از پتاسیم کلرات و مقدار کمی از منگنز دی‌اکسید تهیه کرد. سطح اکسیژن موجود در جو در حال کاهش است که دلیل آن استفاده از سوخت‌های فسیلی است.
ویژگی > خواص و ساختار مولکولی

در شرایط استاندارد دما و فشار، اکسیژن، گازی بدون بو، رنگ و مزه، با فرمول شیمیایی O۲ است که خود از دو اتم اکسیژن تشکیل شده‌است. پیوند میان دو اتم اکسیژن در یک مولکول اکسیژن، می‌تواند بر اساس نظریه‌های مختلفی تفسیر داده شود با این‌حال، منطقی است که آن را یک پیوند دوگانه کووالانسی درنظر گرفت که در اثر پر شدن اوربیتال‌های مولکولی با الکترون‌های مهیا شده از دو اتم مجزای اکسیژن ایجاد می‌شود. به‌صورت دقیق‌تر، این پیوند دوگانه مطابق اصل آفبا از پر شدن متوالی اوربیتال‌های مولکولی در یک مولکول اکسیژن، با ترتیب چینش از انرژی کم به انرژی زیاد، ایجاد می‌شود. پیوندهای سیگما (σ) و سیگما استار (*σ) ناشی از هم‌پوشانی به‌ترتیب پیوندی و ضدپیوندی اوربیتال‌های 2s دو اتم اکسیژن، یک‌دیگر را خنثی می‌کنند. پیوند سیگمای ناشی از هم‌پوشانی اوربیتال‌های 2p دو اتم اکسیژن، عامل ایجاد پیوند یگانه اکسیژن-اکسیژن (O-O) هستند و پیوند پای (π) حاصل از هم‌پوشانی جانبی اوربیتال‌های 2p این دو اتم است. به‌علت حضور دو الکترون در اوربیتال ضدپیوندی پای استار (*π)، بخشی از هم‌پوشانی اوربیتالی پای پیوندی خنثی می‌شود که در نتیجه آن پیوند موجود در یک مولکول اکسیژن دار کاهش رتبه پیوند شده و خصلتی دوگانه و دارای واکنش‌پذیری بالا پیدا می‌کند.
آرایش الکترونی اکسیژن در حالت پایه خود به علت داشتن دو الکترون منفرد و جفت نشده، اصطلاحاً سه‌تایی نامیده می‌شود. اکسیژن سه‌تایی مولکولی پارامغناطیس است که این خصلت ناشی از وجود دو الکترون جفت نشده در ساختار آن است. زمانی که اکسیژن سه‌تایی در مجاورت میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، گشتاور مغناطیسی اسپینی این الکترون‌ها و همچنین تبادل انرژی بین مولکول‌های اکسیژن نزدیک، موجب می‌شود که اکسیژن خصلتی مغناطیسی پیدا کند. اکسیژن مایع به‌قدری مغناطیسی است که در مشاهدات آزمایشگاهی، پلی از اکسیژن مایع، می‌تواند وزن خود را بین قطب‌های یک آهن‌ربای قوی تحمل کند.
اکسیژن سه‌تایی به علت داشتن دو الکترون جفت‌نشده به آرامی با اغلب ترکیبات آلی واکنش می‌کند، چرا که آن‌ها دارای الکترون‌های جفت‌شده هستند و میل ترکیبی کمتری دارند، در نتیجه این موضوع سبب می‌شود که جلوی احتراق خودبه‌خودی این ترکیبات گرفته شود.
اکسیژن می‌تواند حالت الکترونی دیگری نیز داشته باشد و آن حالت اکسیژن یک‌تایی است. اکسیژن یک‌تایی همانند مورد سه‌تایی دارای فرمول O۲ است، با این تفاوت که از لحاظ الکترونی، فاقد الکترون جفت نشده‌است و تمامی الکترون‌های موجود در اوربیتال‌های مولکولی آن به صورت جفت‌شده به‌سر می‌برند. اکسیژن یک‌تایی در مقابل ترکیبات آلی متداول واکنش‌پذیری بسیار بالاتری از خود نشان می‌دهد. به صورت طبیعی، اکسیژن یک‌تایی در طول فتوسنتز با کمک نور خورشید از آب تولید می‌شود. این گونه همچنین در تروپوسفر و بر اثر نورکافت مولکول‌های ازون به‌وسیله پرتوهای خورشیدی پرقدرت و دارای طول موج کوتاه نیز تولید می‌شود. اکسیژن یک‌تایی همچنین توسط سیستم ایمنی بدن نیز تولید می‌شود. در جاندارانی که فتوسنتز می‌کنند، کاروتنوئیدها نقشی اساسی در جذب انرژی از اکسیژن یک‌تایی و تبدیل آن به حالت پایدارتر برای جلوگیری از آسیب رسانی به بافت‌ها را دارند.
ویژگی > دگرشکل‌ها

مقالهٔ اصلی: دگرشکل‌های اکسیژن
اصلی‌ترین و متداول‌تر دگرشکل متداول اکسیژن، دی‌اکسیژن یا همان اکسیژن مولکولی (O۲) است که بخش بزرگی از اتمسفر اکسیژنی کره زمین را تشکیل می‌دهد. اکسیژن مولکولی دارای پیوندی به طول ۱۲۱ پیکومتر و انرژی پیوندی ۴۹۸ کیلو ژول بر مول است. 
مولکول اکسیژن توسط شکل‌های پیچیده حیات مانند حیوانات مصرف می‌شود. اکسیژن سه‌اتمی (O۳) که به‌صورت متداول با نام ازون شناخته می‌شود، یکی از فعال‌ترین دگرشکل‌های اکسیژن است که به‌خاطر فعالیت بالایش می‌تواند به بافت‌های ریه انسان آسیب بزند.
ازون در لایه بالایی اتمسفر تولید می‌شود، جایی که اکسیژن مولکولی با اکسیژن اتمی حاصل از تفکیک اکسیژن مولکولی توسط پرتوهای ماورای بنفش خورشیدی، ترکیب می‌شود.
به‌علت این‌که ازون نور ماورای بنفش را به‌شدت جذب می‌کند، لایه ازون در لایه بالایی اتمسفر به‌مانند لایه‌ای محافظ عمل می‌کند و از کره زمین را در مقابل پرتوهای مخرب ماورای بنفش محافظت می‌کند. در نزدیکی سطح زمین، ازون به‌عنوان آلاینده‌ای شناخته می‌شود که در دود خودروها به عنوان محصول جانبی حضور دارد. در ارتفاع واقع در مدار نزدیک زمین، اکسیژن اتمی لازم برای ایجاد اثر خورندگی بر روی بدنه فضاپیماها وجود دارد.
اکسیژن چهار اتمی که مولکولی شبه‌پایدار است، در سال ۲۰۰۱ کشف شد. فرض بر این بود که این گونه در یکی از شش حالت جامد اکسیژن وجود دارد. درسال ۲۰۰۶ اثبات شد که این گونه که مجموعه‌ای از خوشه‌های اکسیژن هشت اتمی (O۸) و دارای شبکه بلوری شش‌گوشه است را می‌توان به‌وسیله قرار دادن اکسیژن مولکولی در فشاری به میزان ۲۰ گیگاپاسکال، تولید کرد. این خوشه دارای قدرت اکسایشی بالاتری در مقایسه با اکسیژن دواتمی (O۲) یا سه‌اتمی (O۳) دارد و ممکن است بتواند جایگزین خوبی در سوخت موشک باشد.
در سال ۱۹۹۰، زمانی که اکسیژن تحت فشاری به اندازه ۹۶ گیگاپاسکال قرار گرفت، فازی فلزی از اکسیژن مشاهده شد و در سال ۱۹۹۸ مشخص شد که چنانچه این فاز به‌دست آمده در دماهای پایین قرار گرفته شود، از خود خصلت ابررسانایی بروز می‌دهد.
دگرشکل‌های اکسیژن
دی‌اکسیژن (O۲)
ازون (O۳)
تترااکسیژن (O۴)
اوکتااکسیژن (O۸)
ویژگی > ویژگی‌های فیزیکی

همچنین ببینید: اکسیژن مایع و اکسیژن جامد
|  | ۵ °C | ۲۵ °C |
| --- | --- | --- |
| آب شیرین | ۱٫۹mL | ۶٫۳ mL |
| آب دریا | ۷ mL | ۵ mL |
اکسیژن در مقایسه با نیتروژن راحت‌تر در آب حل می‌شود و همچنین حلالیت آن در آب شیرین بیش‌تر از آب شور است. آب در تعادل با هوا، تقریباً شامل یک مولکول حل شده اکسیژن به ازای هر دو مولکول نیتروژن است (نسبت ۴:۱) درحالی‌که در اتمسفر، نسبت نیتروژن چهار برابر اکسیژن است. میزان حلالیت اکسیژن در آب به دما وابسته‌است، به‌طوری که میزان حل شدن آن در آب در دمای صفر درجه سانتی‌گراد و فشار استاندارد یک اتمسفر (۱۰٫۲ میلی‌لیتر بر لیتر)، بسیار بیش‌تر از مقدار مشابه در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد (۶٫۸ میلی‌لیتر بر لیتر) است.
در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد و فشار استاندارد یک اتمسفر (۱۰۱٫۳ کیلوپاسکال)، آب شیرین حاوی حدود ۶٫۳ میلی‌لیتر اکسیژن در هر لیتر است، در حالی‌که این مقدار برای آب دریا برابر با ۵ میلی‌لیتر در هر لیتر است. در دمای ۵ درجه سانتی‌گراد، میزان حلالیت اکسیژن به ۹٫۱ میلی‌لیتر (تقریباً ۵۰ درصد بیش‌تر از دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد) برای هر لیتر از آب شیرین می‌رسد. میزان حلالیت در دمای مشابه برای آب دریا برابر با ۷ میلی‌لیتر برای هر لیتر از آب دریا است.
اکسیژن در دمای ۹۰٫۲۰ کلوین (۱۸۲٫۹۵- سلسیوس، ۲۹۷٫۳۱- فارنهایت) متراکم و در دمای ۲۱۸٫۷۹- درجه سانتی‌گراد منجمد می‌شود. هم اکسیژن مایع و هم اکسیژن جامد، هردو موادی شفاف با سایه‌ای آبی‌رنگ هستند که براثر جذب نور قرمز ایجاد می‌شود. اکسیژن مایع دارای خلوص بالا معمولاً توسط تقطیر جزء به جزء هوای مایع شده به‌دست می‌آید. اکسیژن مایع همچنین می‌تواند توسط متراکم کردن هوا با استفاده نیتروژن مایع نیز تولید شود. اکسیژن ماده‌ای به‌شدت واکنش‌پذیر است و باید از مواد دارای قابلیت احتراق دور نگه داشته شود.
ویژگی > ایزوتوپ‌ها و منشأ ستاره‌ای

همچنین ببینید: ایزوتوپ‌های اکسیژن
به‌طور طبیعی اکسیژن به شکل سه ایزوتوپ اکسیژن-۱۶ (۱۶O)، اکسیژن-۱۷ (۱۷O) و اکسیژن-۱۸ (۱۸O) وجود دارد که از میان آن‌ها اکسیژن-۱۶ دارای بیش‌ترین میزان فراوانی است (فراوانی طبیعی: ۹۹٫۷۶۲ درصد).
اغلب اکسیژن-۱۶، در پایان دوره همجوشی هلیوم در ستارگان کلان‌جرم و طی فرایند سوختن نئون تولید می‌شود. اکسیژن-۱۷، به‌طور عمده بر اثر سوختن هیدروژن و تبدیل آن به هلیوم طی چرخه CNO تولید می‌شود.
اغلب اکسیژن-۱۸ زمانی تولید می‌شود که نیتروژن-۱۴ (۱۴N) که خود غالباً در چرخه CNO تولید می‌شود، هسته‌های هلیوم-۴ (۴He) را به‌دام می‌اندازد.
در مجموع چهارده نوع اکسیژن رادیواکتیو شناسایی شده‌است. پایدارترین آن‌ها اکسیژن-۱۵ (۱۵O) با نیمه‌عمری برابر ۱۲۲٫۲۴ ثانیه و اکسیژن-۱۴ با نیمه‌عمر ۷۰٫۶۰۶ ثانیه است. تمامی ایزوتوپ‌های دیگر دارای نیمه‌عمری برابر با ۲۷ ثانیه هستند و اغلب آن‌ها دارای زمان نیمه‌عمری کمتر از ۸۳ میلی‌ثانیه هستند.
رایج‌ترین حالت واپاشی هسته‌ای ایزوتوپ‌های سبک‌تر از ۱۶O نشر پوزیترون و تبدیل شدن به نیتروژن است و متداول‌ترین حالت برای ایزوتوپ‌های سنگین تر از ۱۸O واپاشی بتا و تبدیل شدن به فلوئور است.
ویژگی > فراوانی

همچنین ببینید: کانی‌های سیلیکات، کیهان‌شیمی، اخترشیمی، و رده:کانی‌های اکسید
| Z | عنصر شیمیایی | کسر جرمی در هر ppm | کسر جرمی در هر ppm |  |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| ۱ | هیدروژن | ۷۳۹۰۰۰ | ۷۱ برابر جرم اکسیژن (میله قرمز) | ۷۱ برابر جرم اکسیژن (میله قرمز) |
| ۲ | هلیوم | ۲۴۰۰۰۰ | ۲۳ برابر جرم اکسیژن (میله قرمز) | ۲۳ برابر جرم اکسیژن (میله قرمز) |
| ۸ | اکسیژن | ۱۰٬۴۰۰ | 10400  |  |
| ۶ | کربن | ۴۶۰۰ | 4600  |  |
| ۱۰ | نئون | ۱۳۴۰ | 1340  |  |
| ۲۶ | آهن | ۱۰۹۰ | 1090  |  |
| ۷ | نیتروژن | ۹۶۰ | 960  |  |
| ۱۴ | سیلیسیم | ۶۵۰ | 650  |  |
| ۱۲ | منیزیم | ۵۸۰ | 580  |  |
| ۱۶ | گوگرد | ۴۴۰ | 440  |  |
از لحاظ جرمی، اکسیژن یکی از فراوان‌ترین عناصر بر روی زمین است. این عنصر، به‌لحاظ فراوانی، بعد از هیدروژن و هلیوم، سومین عنصر شیمیایی در کیهان محسوب می‌شود. در حدود ۰٫۹ درصد از خورشید را از اکسیژن تشکیل شده‌است. این عنصر ۴۹٫۲ درصد پوسته زمین را شامل می‌شود.
با در نظر گرفتن مشارکت اکسیژن در ساختار سیلیسیم دی‌اکسید، اکسیژن فراوان‌ترین عنصر پوسته زمین و همچنین فراوان‌ترین عنصر موجود در اقیانوس‌ها است به‌طوری که ۸۸٫۸ درصد جرمی اقیانوس‌ها را تشکیل می‌دهد. در مقایسه با سایر سیاره‌های منظومه شمسی، زمین با داشتن مقدار زیادی اکسیژن، سیاره‌ای متفاوت است. مریخ (با حجم ۰٫۱ درصد O۲) و زهره مقدار بسیار کمتری دارا می‌باشد. O۲ پیرامون آن سیارات با تابش نور ماوراء بنفش بر روی مولکول‌های حاوی اکسیژن مانند دی‌اکسید کربن تولید می‌شود.
نقشه جهانی نشان می‌دهد که اکسیژن سطح دریا در اطراف استوا خارج شده و به سمت قطب‌ها افزایش می‌یابد. آب سرد در مقایسه با آب گرم، مقدار اکسیژن (O۲) حل شده بیش‌تری دارد. افزایش غیرمنتظره غلظت بالای گاز اکسیژن در کره زمین نتیجه چرخه اکسیژن است. این چرخه زیست ژئوشیمیایی حرکت اکسیژن در داخل و بین سه منبع اصلی آن روی زمین را توصیف می‌کند: اتمسفر، بیوسفر و لیتوسفر. عامل اصلی محرک چرخه اکسیژن فتوسنتز است، که مسئول اتمسفر مدرن زمین است. فتوسنتز اکسیژن را وارد اتمسفر می‌کند، در حالی که تنفس یاخته‌ای، پوسیدگی و احتراق آن را از اتمسفر خارج می‌کند. در تعادل موجود، تولید و مصرف به همان میزان اتفاق می‌افتد.
اکسیژن آزاد همچنین در مایعات داخل بدن نیز وجود دارد. افزایش قابلیت انحلال O۲ در در دماهای پایین‌تر آب پیامدهای مهمی برای زندگی اقیانوس‌ها دارد به‌طوری که آب‌های نزدیک نواحی قطبی، به‌علت میزان بیش‌تر اکسیژن، دارای تنوع حیات بیش‌تری در مقایسه آب‌های نواحی گرم‌تر است.
آب آمیخته‌شده به مواد مغذی گیاهی مانند نیترات‌ها یا فسفات‌ها ممکن است رشد جلبک‌ها را با فرایندی به نام اوتریفیکاسیون تحریک کند و پوسیدگی این ارگانیسم‌ها و سایر مواد بیولوژیکی ممکن است باعث کاهش محتوای O۲ در بدن آب‌های اوتریفیک شود. افزایش بیش از حد مواد طبیعی یا مصنوعی در یک محیط آبی می‌توانند در جایگاه مواد مغذی برای ارگانیسم‌ها مانند هومین‌ها یا مواد شیمیایی مانند نیترات یا فسفات باشند که از طریق کود شیمیایی یا پساب وارد آب شده‌اند. دانشمندان این جنبه کیفیت آب را با اندازه‌گیری میزان اکسیژن بیوشیمیایی آب یا مقدار O۲ مورد نیاز، که شاخصی برای اندازه‌گیری مواد آلی قابل تجزیه توسط باکتری‌ها در آب است برای بازگرداندن آن به غلظت طبیعی ارزیابی می‌کنند.
ویژگی > آنالیز و بررسی

دیرینه‌اقلیم‌شناسان نسبت اکسیژن-۱۸ به اکسیژن-۱۶ در پوسته‌ها و اسکلت جانواران دریایی را اندازه می‌گیرند تا با کمک آن تغییرات آب و هوایی میلیون‌ها سال پیش را تعیین نمایند. مولکول‌های آب دریا که حاوی ایزوتوپ سبک‌تر اکسیژن-۱۶ هستند، سریع‌تر از مولکول‌های آبی که متشکل از ۱۲ درصد اتم اکسیژن-۱۸ هستند، تبخیر می‌شوند و این تفاوت سرعت تبخیر با کاهش دما، افزایش می‌یابد. در طول دوره‌های با دمای کمتر، برف و بارانی که ناشی از آب تبخیر شده از سطح اقیانوس‌ها هستند، دارای اکسیژن-۱۶ بیش‌تری هستند و درنتیجه این موضوع سبب می‌شود که میزان غلظت مولکول‌های دارای اکسیژن-۱۸ در آب اقیانوس‌ها بیش‌تر می‌شود. جانداران دریایی با مصرف مولکول‌های آب حاوی اتم اکسیژن-۱۸ که به اثر تبخیر شدن مولکول‌های با اکسیژن-۱۶، بیش‌تر از قبل دردسترس قرار گرفته‌اند، آنها را وارد ساختمان شیمیایی استخوان‌ها و پوسته‌های خود می‌نمایند. دیرینه‌اقلیم‌شناسان همچنین می‌توانند نسبت اکسیژن-۱۸ به اکسیژن-۱۶ را به‌صورت مستقیم و با اندازه‌گیری نسبت مولکول‌های آب موجود به‌دست آمده از مغزه یخی نمونه‌های چندهزار ساله تهیه شده از اعماق یخ‌ها به دست آورند.
زمین‌شناسان مقدار نسبی ایزوتوپ‌های اکسیژن در نمونه‌های زمین، ماه، مریخ و شهاب‌سنگ‌ها را تعیین کرده‌اند اما تاکنون در اندازه‌گیری نسبت مقادیر این ایزوتوپ‌ها در خورشید، ناموفق بوده‌اند. باور براین است که مقدار این نسبت برای خورشید معادل این نسبت در زمان تشکیل سحابی اولیه است. بررسی نوارهای سیلیسیمی قرار گرفته در معرض پرتوهای خورشیدی در فضا نشان داده‌است که میزان اکسیژن-۱۶ در خورشید بیشتر از زمین است. این اندازه‌گیری می‌گوید که فرایند نامعلومی موجب کاهش میزان اکسیژن-۱۶ قرص پیش‌سیاره‌ای پیش از زمان تشکیل زمین شده‌است.
اکسیژن دو نوار جذبی در طیف‌سنجی از خود نشان می‌دهد که در طول موج‌های ۶۸۷ و ۷۶۰ نانومتر دیده می‌شوند. دانشمندان علوم سنجش از دور پیشنهاد کرده‌اند که با استفاده از پرتوهای دریافتی از طریق یک ماهواره دیدبانی زمین و بررسی شدت این نوارها، می‌توان به وضعیت سلامت سیارات دوردست دست یافت. این روش برمبنای این حقیقت است که با کمک این نوارهای جذبی می‌توان میان بازتاب ناشی از پوشش گیاهی و بازتاب فلوئورسانسی تمایز قایل شد.
از نظر فنی اندازه‌گیری به دلیل پایین بودن نسبت سیگنال به نویز و ساختار فیزیکی پوشش گیاهی دشوار است. اما به عنوان یک روش برای نظارت بر چرخه کربن از ماهواره‌ها در مقیاس جهانی ارائه شده‌است.
ترکیبات

صفحهٔ اصلی: رده:ترکیب‌های اکسیژن
حالت اکسایش اکسیژن تقریباً در کلیه ترکیبات شناخته شده اکسیژن ۲− است. حالت اکسایش ۱− در چند ترکیب مانند پراکسیدها یافت می‌شود. ترکیبات حاوی اکسیژن در سایر حالات اکسایش بسیار نادر است: ۱/۲- (سوپر اکسیدها)، ۱/۳ (ازونیدها)، ۰ (عنصری، هیپوفلورو اسید)، ۱/۲+ (دیاکسیژنیل)، ۱ (دی‌اکسیژن دی‌فلوئورید)، و ۲+ (دی‌اکسید اکسید).
ترکیبات > اکسیدها و ترکیبات معدنی

آب (H
۲O) اکسید هیدروژن و آشناترین ترکیب اکسیژن است. در یک مولکول آب، هر یک از دو اتم هیدروژن موجود از طریق یک پیوند کووالانسی و مستقل با اتم اکسیژن مرکزی پیوند می‌دهند اما آنها علاوه‌بر این اتصال، دارای یک نیروی جاذبه اضافی نسبت به هر اتم اکسیژن موجود در مولکول‌های مجاور هستند که مقدار آن حدود ۲۳٫۳ کیلوژول برمول برای هر اتم هیدروژن است. این پیوندهای هیدروژن بین مولکول‌های آب آنها را تقریباً ۱۵درصد نزدیکتر از آنچه انتظار می‌رود در یک مایع ساده که فقط دارای نیروی واندروالسی باشد، قرار داده‌است.
با توجه به الکترونگاتیوی بالا، اکسیژن تقریباً با تمام عناصر دیگر در دماهای بالا پیوندهای شیمیایی تشکیل می‌دهد تا اکسید آن را تولید کند. با این حال، برخی از عناصر به‌طور مستقیم تحت شرایط عادی فشار و دما مانند آهن، آهن اکسید تشکیل می‌دهند. سطح فلزاتی مانند آلومینیوم و تیتانیم در حضور هوا اکسید می‌شود و با یک لایه نازک اکسید پوشیده شده که فلز را غیرفعال می‌کند و موجب کند شدن خوردگی می‌گردد. برخی از اکسیدهای فلزی در طبیعت به عنوان ترکیبات غیر استوکیومتری یافت می‌شوند و مقدار فلز کمتری از حالت استوکیومتری نشان می‌دهند برای نمونه، ماده معدنی وستیت با فرمول مولکولی FeO به صورت Fe۱-xO نوشته می‌شود جایی که x معمولاً در حدود ۰٫۰۵ است.
ترکیب یک یا چند اتم اکسیژن و یک یا چند اتم از عناصر دیگر تشکیل اکسید می‌دهد. اگر ترکیب اکسیژن با فلز باشد اکسید بازی و اگر اکسیژن با نافلز باشد اکسید اسیدی تشکیل می‌شود. زنگ زدن عبارتی است که به اکسایش آهن گفته می‌شود. اکسایش آهن معمولاً از طریق واکنش با اکسیژن صورت می‌گیرد. اما نوع‌های دیگری از زنگ زدن وجود دارد که حاصل واکنش آهن و کلر است که به آن زنگ سبز می‌گویند.
اکسیژن به عنوان یک ترکیب در مقادیر کمی به شکل کربن دی‌اکسید (CO۲) در جو موجود است. سنگ پوسته زمین از قسمت‌های بزرگی از اکسیدهای سیلیسیم به صورت سیلیسیم دی‌اکسید (SiO۲) که در گرانیت و کوارتز یافت می‌شود، آلومینیوم (آلومینیوم اکسید (Al۲O۳)، در بوکسیت و کرندوم)، آهن اکسید (Fe۲O۳)، (در هماتیت و زنگ زدگی) و کلسیم (کلسیم کربنات (CaCO۲)، در سنگ آهک). بقیه پوسته زمین نیز از ترکیبات اکسیژن، به ویژه سیلیکات‌های پیچیده مختلف (در کانی‌های سیلیکات) ساخته شده‌است. گوشته زمین، که جرم بسیار بیشتری از پوسته دارد، تا حد زیادی از سیلیکات‌های منیزیم و آهن تشکیل شده‌است.
سیلیکات محلول در آب به شکل Na۲SiO۳ ،Na۴SiO۴ و Na۲Si۲O۵ به‌عنوان مواد شوینده و چسب استفاده می‌شود. اکسیژن همچنین به عنوان یک لیگاند برای فلزات انتقالی عمل می‌کند و موجب تشکیل کمپلکس‌های فلزات واسطه–دی‌اکسیژن می‌شود که مشخصه آن‌ها، پیوند O۲– فلز است. این دسته از ترکیبات شامل هم پروتئین‌های هموگلوبین و میوگلوبین است. یکی از واکنش‌های غیرمعمول اکسیژن، واکنش با پلاتین هگزافلوئورید (PtF۶) است که منجر به تولید گونه −O۲+PTF۶ می‌شود.
ترکیبات > ترکیبات آلی

پیوند کربن-اکسیژن یک پیوند کووالانسی میان کربن و اکسیژن است که در شیمی آلی و زیست‌شیمی به فراوانی یافت می‌شود. اکسیژن ۶ الکترون در لایهٔ ظرفیت دارد که بیشتر، دوتای آن‌ها را در پیوند با کربن درگیر می‌کند و چهار الکترون دیگر به صورت الکترون‌های غیر پیوندی باقی می‌ماند. کربن و اکسیژن در گروه‌های عاملی پیوند دوگانه می‌سازند که در این صورت با نام ترکیب‌های کربونیل شناخته می‌شوند؛ کتون، استر، کربوکسیلیک اسید و بسیاری مواد دیگر همگی از این دست اند.
مهم‌ترین ترکیبات آلی حاوی اکسیژن عبارت‌اند از: (در این ترکیبات "R" یک گروه آلی است): الکلها (R-OH)، اترها (ROR)، کتون (R-CO-R)، آلدهیدها (R-CO-H)، کربوکسیلیک اسیدها (R-COOH)، استرها (R-COO-R)، انیدرید اسیدها (R-CO-O-CO-R)، و آمیدها (R-CO-NR۲).
بسیاری از حلال‌های مهم آلی که حاوی اکسیژن هستند عبارت‌اند از: استون، متانول، اتانول، ایزوپروپانول، فوران، تتراهیدروفوران، دی‌اتیل اتر، دیوکسان، اتیل استات، دی‌متیل فرم‌آمید، دی‌متیل سولفوکسید و استیک اسید.
استون (CH۳-CO-CH۳) به‌عنوان یکی از حلال‌های مهم مورد استفاده در صنعت و فنول (C۶H۵OH) به‌عنوان یک پیش‌ماده مهم در سنتز بسیاری از مواد مختلف محسوب می‌شوند. سایر ترکیبات مهم آلی که حاوی اکسیژن هستند، عبارت‌اند از: گلیسیرین، فرمالدهید، گلوتار آلدئید، سیتریک اسید، استیک انیدرید و استامید. اپوکسایدها اترهایی هستند که در آنها اتم اکسیژن بخشی از یک ترکیب حلقوی سه عضوی است. این ساختارها که بسیار سمی هستند دارای کاربردهای متنوعی هستند و در فرمول ترکیبات شیمیایی و طبیعی متعددی دیده می‌شوند.
اکسیژن به صورت خود به خودی زیر دمای اتاق در یک فرایند به نام خوداکسایش با بسیاری از ترکیبات آلی واکنش نشان می‌دهد. بیشتر ترکیبات آلی که حاوی اکسیژن هستند با واکنش مستقیم اکسیژن ساخته نمی‌شوند. ترکیبات آلی مهم در صنعت و تجارت که با اکسایش مستقیم یک پیش ساز ساخته می‌شوند شامل اتیلن اکسید و پراستیک اسید است.
| گروه | فرمول | فرمول ساختاری | پیشوند | پسوند | مثال |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| هیدروکسیل | ROH |  | هیدروکسی- | -اُل |  متانول |
| آلدهید | RCHO |  | فرمیل- | -ال |  استالدهید (اتانال) |
| کربونیل | R'COR |  | اُکسو- | -اُن |  بوتانون (اتیل متیل کتون) |
| کربوکسیل | RCOOH |  | کربوکسی- | -اوییک اسید |  استیک اسید (استیک اسید) |
| استر | R'COOR |  | آلکوکسی کربونیل- | آلکیل آلکانوات |  اتیل بوتیرات (اتیل بوتیرات) |
| انیدرید اسید | R'COOCOR |  |  | انیدرید |  بوتیریک انیدرید |
| پراکسید | R'OOR |  | پراکسی- | پراکسید |  دی-ترشری-بوتیل‌پراکسید |
| اتر | R'OR | Ether | آلکوکسی- | اتر |  دی‌اتیل اتر |
نقش زیستی اکسیژن مولکولی > فتوسنتز و تنفس

مقاله‌های اصلی: فتوسنتز و تنفس
در طبیعت، اکسیژن آزاد، به‌وسیله تفکیک نوری در طول فرایند فتوسنتز تشکیل می‌شود. مطابق برخی تخمین‌ها، جلبک سبز و سیانوباکتریهای موجود در محیط‌های آبی، عامل تولید بیش از ۷۰ درصد از اکسیژن تولید شده بر روی زمین هستند و ۳۰ درصد دیگر توسط گیاهان روی سطح زمین تولید می‌شود. اگرچه برخی تخمین‌های دیگر از مشارکت بالاتر اقیانوس‌ها در تولید اکسیژن موجود در اتمسفر حکایت دارند، بعضی دیگر مقادیر کمتری پیشنهاد می‌دهند به‌صورتی که پیشنهاد می‌کنند، ۴۵ درصد اکسیژن اتمسفری در هر سال توسط اقیانوس‌ها تأمین می‌شود.
واکنش کلی و ساده شده برای فتوسنتز به‌صورت زیر است:
۶CO۲ + ۶H۲O + فوتون‌ها → C۶H۱۲O۶ + ۶O۲
که می‌توان واکنش را به زبان نوشتاری نوشت:
گلوکز + دی‌اکسیژن → کربن دی‌اکسید + آب + نور خورشید
تکامل اکسیژن نورکافتی در غشای تیلاکوئید موجودات فتوسنتزی رخ می‌دهد و به انرژی چهار فوتون نیاز دارد.
مراحل زیادی انجام می‌شود، اما نتیجه آن تشکیل یک گرادیان پروتون در سراسر غشای تیلاکوئید است که برای سنتز آدنوزین تری‌فسفات (ATP) از طریق فسفردار شدن نوری استفاده می‌شود.
O۲ باقیمانده پس از تولید مولکول آب، در جو آزاد می‌شود.
انرژی شیمیایی اکسیژن در میتوکندری آزاد می‌شود تا در طول فسفرگیری اکسایشی آدنوزین تری‌فسفات تولید شود.
واکنش تنفس هوازی در واقع معکوس فتوسنتز است و به شرح زیر ساده می‌شود:
C۶H۱۲O۶ + ۶O۲ → ۶CO۲+ ۶H۲O+ 2880 kJ/mol
در مهره‌داران، O۲ از طریق غشاهای موجود در ریه‌ها و گلبول‌های قرمز خون واپخش می‌شود. هموگلوبین به O۲ متصل می‌شود و رنگ خون را از قرمز مایل به آبی به قرمز روشن تغییر می‌دهد. همچنین CO۲ از طریق اثر بور از قسمت دیگری از هموگلوبین آزاد می‌شود. حیوانات دیگر از هموسیانین (صدف و برخی از بندپایان) یا هومیرترینین (عنکبوت و شاه‌میگو) استفاده می‌کنند. یک لیتر خون می‌تواند ۲۰۰ cm۳ O۲ را در خود حل کند. تا زمان کشف اندامگان بی‌هوازی، تصور می‌شد اکسیژن نیاز اولیه برای تمام زندگی موجودات پیچیده‌است.
گونه‌های فعال اکسیژن مانند سوپرکسید (-O۲) و هیدروژن پراکسید (H۲O۲) محصولات جانبی واکنش‌پذیری هستند که براثر مصرف اکسیژن توسط جانداران تولید می‌شود. بخش‌هایی از سیستم ایمنی موجودات پیچیده برای تخریب میکروب‌های مهاجم، پراکسید، سوپراکسید، و اکسیژن یک‌تایی تولید می‌کنند.
گونه‌های اکسیژن فعال نقش مهمی در فرایندی موسوم به پاسخ فوق‌حساس در گیاهان در زمان حمله عوامل بیماری‌زا دارند.
اکسیژن که در ابتدای دوران شکل‌گیری حیات بر روی زمین با مقدار بسیار زیادتری در مقایسه با شرایط فعلی وجود داشته‌است، موجب آسیب به موجودات بی‌هوازی اجباری می‌شود. در حدود ۲٫۵ میلیارد سال قبل و طی رخدادی به‌نام رویداد بزرگ اکسیژنی میزان اکسیژن موجود روی زمین شروع به افزایش کرد و این اتفاق در حدود یک میلیارد سال پس از نمایان شدن اولین موجودات زنده بر روی زمین رخ داد.
یک انسان بالغ، با سرعت ۱٫۸ تا ۲٫۴ گرم اکسیژن در دقیقه تنفس می‌کند. با این احتساب، در هر سال بیش از ۶ میلیارد تن اکسیژن توسط مجموع انسان‌ها مصرف می‌شود.
| واحد | فشار گاز ریوی | گاز خون شریانی | گاز خون سیاهرگ | منبع |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| kPa | ۱۴٫۲ | ۱۱–۱۳ | ۴٫۰–۵٫۳ |  |
| mmHg | ۱۰۷ | ۷۵-۱۰۰ | ۳۰ -۴۰ |  |
فشار نسبی اکسیژن آزاد در بدن موجود مهره‌دار در دستگاه تنفسی دارای بالاترین میزان خود است و در سایر بخش‌ها مانند سرخرگ‌ها، بافت‌های محیطی و سیاهرگ‌ها کاهش می‌یابد. منظور از فشار نسبی، فشاری است که اکسیژن خالص در زمان اشغال حجم مشخصی، از خود نشان می‌دهد.