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ELM Élément n° 8 sur 118

Oxygène (O)

Indispensable à de nombreux organismes, l’oxygène est aussi un élément très répandu dans l’eau et les roches. Sa réactivité explique à la fois son rôle dans la respiration et ses usages industriels.

Par Claire Delmas · Mis à jour le

Fiche d’identité de l’oxygène

Numéro atomique (Z)
8
Symbole
O
Masse atomique
15,999 u
Masse molaire
15,999 g/mol
Famille
Non-métaux
Période · groupe · bloc
2 · 16 · p
Configuration électronique
[He] 2s² 2p⁴
État à 20 °C
gaz
Température de fusion
-218,79 °C (54,36 K)
Température d’ébullition
-182,95 °C (90,2 K)
Masse volumique
0,001429 g/cm³
Électronégativité (Pauling)
3,44
Rayon atomique (van der Waals)
152 pm
1re énergie d’ionisation
13,62 eV
Affinité électronique
1,461 eV
États d’oxydation
-2
Découverte
1774, par Carl Wilhelm Scheele
Nom tiré de
acide
Abondance dans la croûte terrestre
461 000 mg/kg
Abondance dans l’eau de mer
857 000 mg/L
Numéro CAS
17778-80-2

La composition isotopique de l’oxygène varie selon sa provenance : l’IUPAC donne sa masse atomique sous forme d’intervalle, [15,999 03 ; 15,999 77] ; la valeur ci-dessus est la valeur conventionnelle.

Oxygène : période 2, groupe 16, famille des non-métaux.
O
Électrons par couche : 2 · 6

L’oxygène est l’élément chimique de symbole O et de numéro atomique 8. À température ambiante, il existe surtout dans l’air sous forme de dioxygène, une molécule composée de deux atomes, notée O₂. L’élément est également lié à d’autres atomes dans une grande variété de substances, de l’eau aux minéraux. Sa place dans la famille des éléments non métalliques aide à situer ses propriétés, mais c’est sa forte tendance à réagir qui marque surtout sa chimie.

Où trouve-t-on l’oxygène dans la nature ?

Dans l’atmosphère, l’oxygène est présent sous forme de dioxygène. Il ne faut pas confondre la proportion de cet élément dans l’air avec sa présence dans les roches ou l’eau : dans la croûte terrestre, il est surtout combiné à d’autres éléments, notamment dans les silicates et les oxydes. Dans l’eau, chaque molécule H₂O contient un atome d’oxygène lié à deux atomes d’hydrogène. La structure de cette molécule et la répartition de ses charges sont décrites dans l’article sur la composition de l’eau.

Les plantes, les algues et certaines bactéries libèrent du dioxygène lors de la photosynthèse. Ce processus utilise l’énergie lumineuse et transforme notamment l’eau et le dioxyde de carbone en matière organique et en oxygène, comme l’explique le CEA à propos de la photosynthèse. La respiration de nombreux organismes consomme ensuite du dioxygène. Le cycle ne se résume toutefois pas à un échange direct entre plantes et animaux : l’oxygène intervient dans de nombreuses réactions chimiques et biologiques.

Pourquoi l’oxygène réagit-il facilement ?

L’atome d’oxygène possède six électrons sur sa couche externe. Il tend à former des liaisons pour atteindre une configuration électronique plus stable. Il se combine avec de nombreux éléments : les composés ainsi formés comprennent, entre autres, les oxydes métalliques et les molécules organiques contenant de l’oxygène. L’eau (H₂O), le dioxyde de carbone (CO₂) et l’ozone (O₃) sont des exemples courants de composés ou de formes moléculaires qui en contiennent.

Le dioxygène soutient la combustion, mais ne brûle pas lui-même comme un combustible. En présence d’un combustible, il peut participer à une réaction d’oxydation qui libère de l’énergie. Une concentration accrue de dioxygène peut donc intensifier certains feux et accroître le risque d’incendie. L’ozone, lui, est une forme constituée de trois atomes d’oxygène : dans la stratosphère, il absorbe une partie du rayonnement ultraviolet, tandis qu’au niveau du sol il est un polluant nocif.

Comment l’obtient-on et à quoi sert-il ?

À l’échelle industrielle, le dioxygène est principalement séparé des autres constituants de l’air. L’air est refroidi jusqu’à devenir liquide, puis ses composants sont séparés par distillation, une méthode fondée sur leurs températures d’ébullition différentes. L’Élémentarium de la Société chimique de France décrit ce procédé et les formes de distribution du dioxygène industriel, gazeux ou liquide.

Dans la sidérurgie, de l’oxygène est insufflé pour oxyder et éliminer certaines impuretés du fer en fusion lors de la fabrication de l’acier. Associé à l’acétylène, il produit une flamme très chaude utilisée pour le soudage ou la découpe des métaux. Le dioxygène liquide peut aussi servir de comburant dans des moteurs-fusées : un comburant permet au combustible de brûler, même sans apport d’air ambiant.

En médecine, l’oxygène est administré dans certaines situations de soins, sous contrôle professionnel. Ce n’est pas un traitement à utiliser de sa propre initiative : sa concentration et son mode d’administration dépendent du contexte clinique. Sa réactivité est donc une propriété à double face : utile dans des procédés industriels et biologiques, elle exige aussi des précautions face aux combustibles et aux matières qui s’oxydent facilement.

Isotopes naturels de l’oxygène

IsotopeMasse (u)Abondance naturelleStabilité
¹⁶O15,99491461957(17)99,757 %stable
¹⁷O16,99913175650(69)0,038 %stable
¹⁸O17,99915961286(76)0,205 %stable

19 isotopes de l’oxygène sont connus, dont 3 stables. Données : NIST et AMDC (AIEA), via PubChem.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire de l’oxygène ?

La masse molaire de l’oxygène est de 15,999 g/mol, d’après la masse atomique standard de 15,999 u retenue par l’IUPAC (CIAAW). Une mole d’atomes de oxygène pèse donc environ 15,999 grammes.

Quel est le numéro atomique de l’oxygène ?

Le numéro atomique de l’oxygène est 8 : son noyau compte 8 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est O.

Quelle est la configuration électronique de l’oxygène ?

La configuration électronique de l’oxygène est [He] 2s² 2p⁴, soit 2, 6 électrons répartis de la première à la dernière couche. L’oxygène appartient au bloc p du tableau périodique.

L’oxygène et le dioxygène désignent-ils la même chose ?

Pas exactement. L’oxygène est le nom de l’élément chimique, dont le symbole est O. Le dioxygène, noté O₂, est une molécule formée de deux atomes de cet élément et constitue la forme présente dans l’air que nous respirons. L’oxygène entre aussi dans la composition de nombreuses autres molécules, comme l’eau H₂O et le dioxyde de carbone CO₂.

L’oxygène est-il inflammable ?

Le dioxygène n’est pas un combustible et ne brûle pas comme le bois ou le gaz naturel. Il favorise toutefois la combustion : certains matériaux brûlent plus vivement en atmosphère enrichie en oxygène. Les bouteilles et équipements d’oxygène doivent donc être tenus à l’écart des flammes, des étincelles et des huiles ou graisses.

Pourquoi l’ozone protège-t-il en altitude mais peut-il être nocif au sol ?

L’effet dépend de l’endroit où se trouve l’ozone. Dans la stratosphère, il absorbe une partie des ultraviolets solaires qui atteindraient la surface. Près du sol, c’est un polluant qui peut irriter les voies respiratoires et affecter les organismes. L’ozone est une molécule distincte du dioxygène, même si elle est constituée du même élément.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.