Côté chimie, l'oxygène est l'élément de numéro atomique 8 et de symbole O faisant partie des non-métaux et plus  spécifiquement des chalcogènes.

L'oxygène est, en masse, le troisième élément le plus abondant de l'Univers après l'hydrogène et l'hélium mais le plus abondant des éléments de l'écorce terrestre :

L'oxygène est en effet un composant essentiel des molécules qui se retrouvent dans tout être vivant : acides aminés, sucres, etc.

La densité d'espèces vivantes est plus importante dans les eaux polaires en raison de la plus forte concentration d'oxygène (augmentation de la solubilité de l'oxygène à basses températures). Au contraire, les eaux polluées, via notamment le développement des algues, réduisent la teneur en dioxygène et donc la vie aquatique.

Les activités humaines, notamment la combustion de 7 milliards de tonnes de combustibles fossiles chaque année,  ont un impact négligeable sur la quantité de dioxygène dans l'atmosphère. Ce n'est malheureusement pas le cas pour la teneur en composés inorganiques, voir la section "Pollutions de l'air".

A l'origine dépourvue de dioxygène, notre planète à généré celui-ci il y a 2,8 milliards d'années (à quelques années près) grâce à la photosynthèse des végétaux, des algues et des cyanobactéries: absorption de dioxyde de carbone CO2 et production de dioxygène. L'écosystème marin produirait selon les théories de 45% à plus de 70% du dioxygène de l'atmosphère.

Cette photosynthèse peut se décrire de manière très poétique par la formule:

6 CO₂ + 6 H₂O + photons = C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ c'est-à-dire dioxyde de carbone + eau + lumière solaire = glucose + dioxygène. Il fallait y penser !

On estime qu'il faudrait environ 2 000 ans à la photosynthèse pour produire la totalité du dioxygène présent aujourd'hui dans l'atmosphère.

 

Au niveau de la stratosphère et sous l'effet du rayonnement solaire, du dioxygène s'est brisé en deux atomes d'oxygène pour ensuite se recombiner avec une molécule de dioxygène, formant l'ozone et sa fameuse couche, bouclier contre les dangereux ultraviolets. C'est ce qui a permis aux premières plantes de quitter les océans il y a près de 475 millions d'années... Dans le même temps et sous l'effet des mêmes rayonnements, les molécules d'eau présentes dans l'air sont décomposées en dioxygène et dihydrogène.

Le dioxygène est indispensable à tout écosystème : production de dioxygène via les êtres vivants photosynthétiques et consommation de dioxygène via la respiration et la décomposition des animaux et des plantes. Chacun de ces transferts correspond tous les ans à environ 1/2000 de la totalité de l'oxygène atmosphérique.

Le dioxygène est le carburant nécessaire au fonctionnement des cellules chez tous les organismes aérobies, ce que l'on appelle la "respiration cellulaire".  La consommation de dioxygène est ainsi un indice de bonne activité cellulaire, malheureusement mise à mal par le stress et les différentes pollutions. Voir la section oxygénation cellulaire.

Certaines bactéries sont par contre dites "anaérobiques strictes" c'est-à-dire non résistantes à l'oxygène. C'est par exemple le cas du bacille du Tétanos, raison pour laquelle seules les plaies profondes, sans contact avec l'air ambiant et sans saignement, sont à risque. L'oxygène plus efficace que le vaccin (totalement inefficace puisque le Tétanos est une maladie non-immunisante) ? Chut, surtout ne pas gêner la peur du Tétanos liée au business de la vaccination... Fermons la parenthèse.

Le plus grand carnage à cause de l'oxygène eut lieu (dans la plus grande indifférence) lors de la "Grande Oxydation" il y a environ 2,4 milliards d'années: cette crise écologique majeure mena à l'extinction les organismes anaérobies qui peuplaient alors la planète, permettant aux organismes aérobies de prendre le relais. Tant mieux pour nous !

Chez l'homme et les autres vertébrés, le transport du dioxygène vers l'ensemble de l'organisme est assuré essentiellement par l'hémoglobine, une protéine que l'on trouve essentiellement à l'intérieur des globules rouges du sang. Un litre de sang arrive ainsi à dissoudre et à transporter 200 cm³ de dioxygène.

Un adulte au repos inhale entre 1,8 et 2,4 grammes de dioxygène par minute. Un calcul savant permet ainsi d'extrapoler aux plus de six milliards de tonnes de dioxygène inhalés tous les ans par l'humanité.
 

Juste pour le plaisir des yeux et afin de comprendre que nous nous limitons ici à l'essentiel, voici sur la droite le diagramme des orbitales moléculaires (OM) de O2, c'est-à-dire l'interaction entre deux atomes d'oxygène pour former une molécule de dioxygène. Déjà un peu plus simple, ci-dessous, à gauche, la représentation courante de Lewis du dioxygène: une liaison double, chaque atome portant également deux doublets d'électrons non partagés. A droite, une structure qui rend compte (si si!) du paramagnétisme de cette molécule. Pour plus de détails, direction Wikipedia!

Evoquons juste ici que les deux atomes d'oxygène sont liés chimiquement l'un à l'autre dans un état triplet et que cet "état triplet de l'oxygène", exprimé par ³O₂,  est l'état fondamental de la molécule de dioxygène. Dans cet état normal, la molécule est paramagnétique, c'est-à-dire qu'elle acquiert une aimantation sous l'effet d'un champ magnétique.

L'oxygène singulet (Singlet en anglais) est le nom donné à plusieurs espèces excitées de la molécule de dioxygène. Dans la nature, ce type d'oxygène très énergétique et réactif se forme durant la photosynthèse à partir de l'eau et de l'énergie solaire. Il est également produit dans la troposphère grâce à la photolyse de l'ozone par des rayons lumineux de courte longueur d'onde ainsi que par le système immunitaire comme une source d'oxygène actif. Il est enfin produit par la technologie d'oxygénation cellulaire Airnergy afin de lutter contre l'hypoxie, c'est-à-dire le manque d'oxygène au niveau cellulaire.

Sur le paradoxe de l'oxygène, indispensable à la vie mais vecteur d'oxydation et de radicaux libres, voir la section Radicaux libres.

Sources (de savoir):
Wikipedia