Happi
Ominaisuudet

Happimolekyyli (O2) muodostuu kahden happiatomin liitoksesta, ja esiintyy kaasumaisena huoneenlämpötilassa. Happi on tärkeä ainesosa ilmakehässä, jossa sitä on 21 %. Nestehappi ja kiinteä happi ovat vaaleansinisiä, ja molemmat ovat hyvin paramagneettisia aineita. Happimolekyylin elektronikonfiguraatio on epätavallinen: happi on perustilassaan tripletti, jolloin sen kahdella uloimmalla molekyyliorbitaalilla on yksi elektroni, joiden spinit ovat samansuuntaiset. Nämä orbitaalit eivät pysty muodostamaan sidoksia, jonka vuoksi happi on diradikaali ja siitä käytetään nimitystä triplettihappi (tripletti tarkoittaa multiplisiteettia eli kvanttiluvun arvojen lukumäärää, joka on 3). Perustilan happi (triplettihappi) voi reagoida virittyneessä triplettitilassa olevan molekyylin kanssa, jolloin muodostuu reaktiivinen singlettihappimolekyyli.
Otsoni (O3) on hapen ns. allotrooppinen muoto, jossa yhdessä molekyylissä on kolme happiatomia kahden sijasta. Korkealla ilmakehässä otsonikerros on välttämätön elämän säilymiseksi maapallolla, mutta alempana ilmakehässä esiintyessään otsoni on erittäin paha ympäristömyrkky ja suurina pitoisuuksina tappava.
Vuonna 2001 löytyi neljäs allotrooppinen muoto O4, syvänpunainen yhdiste, joka syntyy paineistamalla O2 20 GPa:n paineeseen. Sitä tutkitaan rakettipolttoainekäyttöä varten, koska se on voimakkaampi hapetin kuin O2 tai O3.
Avaruudessa happea esiintyy Maan lähiavaruudessa suhteellisen runsaasti myös atomaarisena (O). Atomaarinen happi on aina 900 km korkeille satelliittien kiertoradoille asti ongelma, koska se reagoidessaan satelliitin pintamateriaalien kanssa muuttaa niiden säteily- ja absorbointi-ominaisuuksia, ja sitä kautta satelliitin lämpötilaa.
Happea voidaan valmistaa laboratoriossa vetyperoksidista (H2O2). Teollisuus valmistaa happea ilmakehästä alhaisessa lämpötilassa tislaamalla.
Happi reagoi helposti monien aineiden kanssa. Korkeissa lämpötiloissa monet aineet reagoivat hapen kanssa  kiivaasti ja runsaasti lämpöä vapauttaen; tällöin ne palavat.
Suuremmissa paineissa happi voi olla myrkyllistä. Tietyt johdokset ja yhdisteet kuten otsoni, vetyperoksidi, hydroksyyliradikaalit ovat myös hyvin myrkyllisiä. Tiettyjä kemiallisesti reaktiivisia hapen muotoja tai happea sisältäviä yhdisteitä kutsutaan reaktiivisiksi happiyhdisteiksi (engl. reactive oxygen species, ROS). Reaktiivisista happiyhdisteistä tärkeimmät ovat superoksidiradikaali (O2-), vetyperoksidi (H2O2), singlettihappi (1O2) ja hydroksyyliradikaali. Joillakin reaktiivisilla happiyhdisteillä on yksi tai useampi pariton elektroni, jolloin ne luokitellaan vapaiksi radikaaleiksi (·OH, O2-). Toiset taas eivät ole vapaita radikaaleja (H2O2, 1O2). Useimmat reaktiiviset happiyhdisteet ovat hapettavia, ja tyypillinen reaktiivisen happiyhdisteen aiheuttama vaurio on proteiinin tai lipidin hapettuminen. Hapettavuutensa perusteella reaktiivisista happiyhdisteistä haitallisimmat ovat hydroksyyliradikaali ja singlettihappi, joka reagoi erityisen helposti kaksoissidoksia sisältävien yhdisteiden kanssa.
Korkea happipitoisuus muodostaa tulipalo- ja räjähdysvaaran palavien aineiden kanssa. Esimerkiksi nestehappeen sekoitettuna hieno sahajauho muodostaa räjähdysaineen.