Sous sa forme liquide, l’oxygène prend une teinte cyan saisissante. Une rareté visuelle pour l’élément le plus banal de l’air respiré.
Le symbole chimique de l’oxygène est O, lettre majuscule unique dérivée du grec ancien oxus signifiant acide. Élément de numéro atomique 8, l’oxygène est le plus abondant de la croûte terrestre. Le nom a été fixé par Antoine Lavoisier en 1777.
L’essentiel à savoir
Le symbole chimique de l’oxygène est la lettre O, choisie par Jöns Jacob Berzelius dans son système de notation moderne adopté en 1814. Le chimiste suédois a établi la règle qui prévaut encore aujourd’hui : la première lettre du nom latin de l’élément, en majuscule, suivie éventuellement d’une seconde en minuscule pour distinguer les homographes. L’oxygène, avec son O isolé, fait partie des seize éléments chimiques dont le symbole tient en une seule lettre.
Cette simplicité graphique masque une histoire complexe. L’élément a été isolé pour la première fois en 1772 par le pharmacien suédois Carl Wilhelm Scheele à Uppsala, mais son travail n’a été publié qu’en 1777. Joseph Priestley, naturaliste britannique, l’a obtenu indépendamment en août 1774 dans le Wiltshire, sans connaître les expériences de Scheele. Aucun des deux n’a compris la portée réelle de sa découverte, encore prisonnière de la théorie du phlogistique.
Nous avons donné à la base de la portion respirable de l’air le nom d’oxygène, en le dérivant de deux mots grecs ὀξύς, acide et γείνομαι, j’engendre.
Antoine Lavoisier, Traité élémentaire de chimie, 1789C’est le Français Antoine Lavoisier qui, en 1777, fixe le nom oxygène et l’étymologie qui l’accompagne. Sa formule chimique de l’eau reposera sur cet élément. Lavoisier croyait à tort que l’oxygène entrait dans la composition de tous les acides, ce qui se révélera faux peu après sa mort. Le nom est resté malgré l’erreur conceptuelle, par inertie scientifique et culturelle.
De la nomenclature alchimique au symbole moderne
Avant 1814, les éléments chimiques se désignaient par des symboles ésotériques hérités de l’alchimie : un cercle pour l’or, un croissant pour l’argent, un triangle pour le feu. Berzelius a balayé ce système en imposant des abréviations latines lisibles par toute la communauté scientifique européenne. L’oxygène est devenu O, l’hydrogène H, l’azote N, le carbone C. Le système s’impose en quelques décennies et reste universel deux siècles plus tard.
L’oxygène possède trois isotopes stables dans la nature : oxygène 16 (99,758 %), oxygène 17 (0,037 %) et oxygène 18 (0,204 %). Tous portent le même symbole O, distingué par le nombre de masse en exposant. La masse atomique standard de 15,999 u en découle directement. Cette pluralité isotopique sert aujourd’hui de marqueur paléoclimatique : le rapport 18O/16O dans les glaces polaires permet de reconstituer les températures terrestres sur 800 000 ans.
L’élément le plus abondant de la croûte terrestre
Avec 46,6 % de la masse de la croûte continentale, l’oxygène devance le silicium (27,7 %), l’aluminium (8,1 %) et le fer (5 %). Il est combiné dans les silicates, les oxydes métalliques, les carbonates et l’eau qui couvre 71 % de la planète. Dans l’atmosphère, le dioxygène O2 représente 20,9 % du volume au niveau de la mer, derrière le diazote (78,1 %). Sa présence à cette concentration est une exception cosmique liée à la photosynthèse oxygénique apparue il y a environ 2,4 milliards d’années.
Oxygène contre dioxygène : la confusion permanente
Dans le langage courant, le mot oxygène désigne le gaz respiré, ce qui est inexact pour les chimistes. La distinction est rigoureuse et figure dans tous les programmes scolaires français depuis la réforme du collège.
Une troisième forme existe : le trioxygène O3, plus connu sous le nom d’ozone. Cet allotrope concentré dans la stratosphère filtre 97 à 99 % des rayons ultraviolets B émis par le Soleil. Sa découverte revient à Christian Friedrich Schönbein en 1840.
Le bleu pâle ignoré du grand public
Refroidi à −183 °C, l’oxygène se liquéfie et révèle une couleur que peu de gens associent à ce gaz incolore : un bleu cyan pâle, intense sous lumière directe. Cette teinte provient de l’absorption des photons rouges par la molécule O2, phénomène lié à un couplage de spin entre deux molécules voisines. L’oxygène liquide est aussi fortement paramagnétique : un aimant en fer à cheval suffit à le suspendre entre ses pôles. Cette propriété, démontrée par Michael Faraday en 1845, distingue l’oxygène de la quasi-totalité des gaz courants.
Cette même couleur bleutée explique partiellement la teinte du ciel diurne : si la diffusion Rayleigh par les molécules d’azote et de dioxygène de l’air en est la cause majeure, l’absorption rouge par O2 y contribue marginalement. La signature visuelle bleue de l’élément n°8 est donc présente dans le quotidien sans être identifiée comme telle.
Pop culture : Apollo, Goddard et l’oxygène liquide
Le LOX, abréviation anglaise de Liquid Oxygen, est l’oxydant cryogénique standard des fusées depuis l’invention de Robert H. Goddard en 1926. Le V-2 allemand, les fusées Redstone et Atlas américaines, le R-7 soviétique, le programme Saturn V d’Apollo et les moteurs principaux de la navette spatiale ont tous utilisé du LOX. La SpaceX Falcon 9 et la Starship continuent cette tradition. Sans le symbole O, pas de Mercury, pas d’Apollo 11, pas de premier homme sur la Lune en 1969.
Origine grecque
Du grec ὀξύς (acide) et γενής (générateur), néologisme forgé par Lavoisier.
Période 2, groupe 16
Tête de file des chalcogènes dans le tableau périodique de Mendeleïev.
3,44 électronégativité
Deuxième plus électronégatif après le fluor, sur l’échelle de Pauling.
62 % du corps humain
L’oxygène constitue, en masse, près des deux tiers du corps humain adulte.
Élément n°8 du tableau périodique, fixé par Berzelius en 1814 et baptisé par Lavoisier en 1777.
Lavoisier pensait que tous les acides contenaient de l’oxygène. L’acide chlorhydrique HCl prouvera l’inverse en 1810. Le nom est resté.
Astuce de mémorisation
Pour retenir le symbole O de l’oxygène, penser au cercle du masque à oxygène : la forme du masque qui sauve la vie est un O parfait. Cette image visuelle ancre le symbole en moins de cinq secondes, sans confusion possible avec les autres gaz respiratoires.
Lorsque le dioxygène se liquéfie à −182,96 °C, son volume diminue d’un facteur 861. Un litre de LOX produit donc 861 litres de gaz à température ambiante, ce qui en fait l’un des fluides cryogéniques les plus denses utilisés en aéronautique et en aérospatial.
Questions fréquentes
Pourquoi le symbole de l’oxygène est-il une seule lettre ?
Berzelius a introduit en 1814 la convention selon laquelle chaque élément reçoit une ou deux lettres tirées de son nom latin. L’oxygène, du latin oxygenium, prend simplement sa première lettre O en majuscule. Aucun autre élément connu en 1814 ne commençait par cette lettre, donc une seule suffisait.
Quelle est la différence entre O et O2 ?
O désigne l’atome d’oxygène isolé, qui n’existe quasiment pas naturellement sur Terre car il se lie immédiatement. O2 désigne le dioxygène, molécule composée de deux atomes liés par une double liaison covalente. C’est la forme gazeuse présente dans l’air respiré, à hauteur de 20,9 % en volume.
Qui a découvert l’oxygène en premier ?
Carl Wilhelm Scheele a isolé le gaz dès 1772 à Uppsala mais a publié ses résultats seulement en 1777. Joseph Priestley l’a obtenu indépendamment en août 1774 et publié dès 1775. La paternité est officiellement attribuée à Priestley pour cette raison, bien que Scheele soit chronologiquement le premier expérimentateur.
Pourquoi Lavoisier a-t-il choisi le mot oxygène ?
Lavoisier pensait que cet élément entrait dans la composition de tous les acides connus. Le mot vient du grec oxus (acide) et genês (générateur), littéralement engendreur d’acidité. Cette croyance a été infirmée plus tard, notamment par Humphry Davy qui a montré en 1810 que l’acide chlorhydrique HCl ne contenait pas d’oxygène.
Quelle est la masse atomique de l’oxygène ?
La masse atomique standard de l’oxygène est de 15,999 unités de masse atomique unifiées, généralement arrondie à 16 dans les calculs scolaires. Cette valeur résulte de la moyenne pondérée des trois isotopes naturels stables : O-16 (99,76 %), O-17 (0,04 %) et O-18 (0,20 %).
Pourquoi l’oxygène liquide est-il bleu ?
L’oxygène liquide arbore une couleur cyan pâle due à l’absorption des photons rouges du spectre visible par les molécules O2. Ce phénomène implique un couplage entre paires de molécules voisines, lié au caractère paramagnétique de l’oxygène. La couleur disparaît à l’état gazeux car la densité moléculaire est trop faible.
Quel est le numéro atomique de l’oxygène ?
L’oxygène porte le numéro atomique 8, ce qui signifie que son noyau contient 8 protons. Sa configuration électronique est 1s² 2s² 2p⁴, avec six électrons sur la couche externe. Cette configuration explique sa forte tendance à former deux liaisons covalentes pour compléter son octet.
L’oxygène est-il l’élément le plus abondant ?
Sur Terre, oui. L’oxygène constitue 46,6 % de la masse de la croûte continentale, devançant le silicium et l’aluminium. Dans l’Univers entier, en revanche, il arrive en troisième position derrière l’hydrogène et l’hélium, avec environ 1 % de la masse totale.
Comment écrire correctement les isotopes de l’oxygène ?
Les isotopes s’écrivent avec le symbole O précédé du nombre de masse en exposant à gauche : 16O, 17O, 18O. En typographie courante, on accepte O-16, O-17, O-18. Les trois sont stables, contrairement aux isotopes radioactifs comme 15O utilisé en imagerie médicale par tomographie à émission de positons.
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Découvrir Kultra- CNRS, Saga Science, Tableau de Mendeleïev, Oxygène
- Encyclopædia Universalis, Oxygène, propriétés chimiques et abondance
- Encyclopédie Larousse, Oxygène, découverte et histoire
- Royal Society of Chemistry, Periodic Table, Oxygen Element 8
- NIST Atomic Weights, Atomic Weights and Isotopic Compositions
- Lavoisier A., Traité élémentaire de chimie, 1789, BnF Gallica