Oxígeno explicado: qué es, cómo se forma y cuál es su clasificación

¿Qué es el oxígeno?

El oxígeno es un elemento químico cuyo símbolo es O y cuyo número atómico es 8. Pertenece al grupo 16 de la tabla periódica, conocido como calcógenos. Es un gas incoloro, inodoro e insípido en condiciones normales, y constituye alrededor del 21% de la atmósfera terrestre. Es esencial para la mayoría de las formas de vida, ya que interviene directamente en la respiración celular.

Además de su papel biológico, el oxígeno es un poderoso agente oxidante, lo que significa que participa fácilmente en reacciones químicas con casi todos los elementos, formando compuestos variados, desde óxidos metálicos hasta moléculas orgánicas complejas. Esta propiedad lo hace crucial en la química industrial, medicina y tecnología aeroespacial.

¿Cómo se forma el oxígeno?

La principal fuente natural de oxígeno en nuestro planeta es la fotosíntesis, un proceso realizado por plantas, algas y algunos tipos de bacterias. Durante la fotosíntesis, estos organismos convierten el dióxido de carbono (CO₂) y el agua (H₂O) en glucosa, liberando oxígeno molecular (O₂) como subproducto. Este proceso mantiene la concentración atmosférica que permite la vida.

El oxígeno también se forma de manera natural en la alta atmósfera mediante procesos fotoquímicos. La radiación ultravioleta del Sol rompe moléculas de agua y dióxido de carbono, generando oxígeno atómico que rápidamente se une formando moléculas de O₂ o incluso ozono (O₃).

De manera artificial, el oxígeno se obtiene mediante métodos industriales, siendo la destilación fraccionada del aire el más común. Este método implica enfriar el aire hasta licuarlo y luego separar sus componentes por diferencia en puntos de ebullición, obteniendo oxígeno puro utilizado ampliamente en medicina, soldadura y diversas aplicaciones industriales.

Otra técnica común es la electrólisis del agua, donde al aplicar electricidad se separa el agua (H₂O) en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂). Este método es clave en la producción de oxígeno para aplicaciones espaciales y submarinas, donde no existe acceso directo al aire atmosférico.

Clasificación química del oxígeno

El oxígeno es un no metal y pertenece específicamente al grupo de los calcógenos o anfígenos, elementos conocidos por formar compuestos fácilmente con metales y no metales. Esta clasificación química implica que el oxígeno posee una alta electronegatividad (3,44 en la escala de Pauling), ubicándose solo detrás del flúor, y lo hace capaz de atraer electrones en enlaces químicos.

Dentro de los estados alotrópicos del oxígeno destacan el oxígeno molecular (O₂), su forma más común y estable, y el ozono (O₃), una molécula triatómica más reactiva que actúa como protector natural contra la radiación ultravioleta en la estratósfera, pero que puede ser contaminante y tóxico en concentraciones elevadas cerca de la superficie terrestre.

Por su alta reactividad, el oxígeno clasifica además como un poderoso agente oxidante, involucrado en numerosos procesos de oxidación que pueden ser lentos (como la corrosión del hierro) o muy rápidos (combustión), lo que lo hace vital para procesos industriales como la producción de acero, la purificación de agua y la fabricación de productos químicos esenciales.

¿Qué es el oxígeno líquido?

El oxígeno líquido (O₂ líquido) es una forma del oxígeno que se obtiene cuando el gas oxígeno se enfría a temperaturas extremadamente bajas, alrededor de -182,96 °C (90,19 K). En este estado, el oxígeno se convierte en un líquido de color azul pálido, con una densidad mucho mayor en comparación con su forma gaseosa.

A diferencia del oxígeno en su forma gaseosa, el oxígeno líquido posee la propiedad de ser paramagnético, lo que significa que es atraído por campos magnéticos. Esta característica se debe a los electrones desapareados en sus moléculas, un fenómeno que lo hace único entre otros líquidos. Además, el oxígeno líquido tiene una capacidad calorífica baja, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren enfriamiento rápido o control de temperaturas extremadamente bajas.

El oxígeno líquido se utiliza en diversas aplicaciones industriales y científicas, como en la industria aeroespacial, donde se emplea como propulsor en cohetes debido a su alta densidad. También tiene aplicaciones médicas, ya que se utiliza para almacenar y transportar oxígeno en hospitales y centros de atención médica, especialmente en situaciones de emergencia. Además, se usa en investigaciones científicas, especialmente en experimentos de bajas temperaturas y en estudios de superconductividad.

Importancia biológica e industrial del oxígeno

Desde un punto de vista biológico, el oxígeno es fundamental para la respiración celular en organismos aeróbicos, incluyendo al ser humano. Este proceso metabólico permite extraer energía química de los nutrientes para sostener la vida. La deficiencia prolongada de oxígeno puede causar daños severos a órganos vitales y resultar fatal.

Industriales y médicamente, el oxígeno tiene numerosas aplicaciones. En medicina, se utiliza oxígeno puro para tratar enfermedades respiratorias, facilitar cirugías y apoyar la ventilación mecánica en pacientes críticos. En industrias como la siderurgia y la metalurgia, el oxígeno es esencial para aumentar la temperatura y eficiencia en hornos industriales.

En la exploración espacial y submarina, el oxígeno es vital para sostener la vida en ambientes cerrados. En misiones espaciales, por ejemplo, la generación y reciclado eficiente del oxígeno es clave para la habitabilidad a largo plazo en estaciones espaciales y futuras colonias lunares o marcianas.

Además, la investigación actual busca optimizar la producción sostenible de oxígeno mediante energías renovables, contribuyendo al desarrollo de tecnologías limpias y a la reducción del impacto ambiental en la producción tradicional de este valioso recurso.