酸素を利用しない呼吸の形態を嫌気呼吸という。最初の地球に酸素が存在しなかったことから、これが最初の呼吸のあり方と考えられる。これは好気呼吸の経路にも、解糖系という形態で残っている。現在も、酸素を全く使わずに生活する微生物も存在し、そのような微生物は、酸素の存在下では死滅する(嫌気性生物)。初期の微生物にとっても、酸素は有毒物質であったと考えられる。遊離酸素ガスはほとんど存在しなかったが、やがて古細菌やバクテリアが生じ、少なくとも30億年前にはシアノバクテリアの光合成により酸素が作られ始めた[28]。当初は海水中の2価の溶解鉄と化合して酸化鉄を作り縞状鉄鉱床を形成したが、溶存鉄が尽きて酸素ガスが海洋から大気に溢れ始めたのは大規模な大陸変動によって浅瀬が作られた27億年前頃からであった[30]。8億年前と考えられる[28]。24億年前の酸素の大量発生(英語版)が起こった期間、他の元素と結合していない多くの遊離酸素が海中や大気中に溢れ、当時の嫌気性生物の大量絶滅を引き起こしたと考えられる。酸素を用いる細胞呼吸を獲得した好気性生物はより多くのATPを作り出せるようになり、地球に生物圏を形成した[45]。この光合成と酸素呼吸は真核生物への進化をもたらし、これが植物や動物などの複雑な多細胞生物が生まれるに至る第一歩となった。5億4千万年前のカンブリア紀が始まったころからは、大気中の酸素比率は15%–30%の間で推移した[28]。それは石炭紀の終わりに当たる3億年前頃には最大35%まで達し[28]、昆虫や両生類の大型化に作用した可能性がある[28]。石炭紀には木材のリグニンを分解できる菌類が十分に進化しておらず森林の繁栄により大量の炭素が石炭として固定化され、ペルム紀初期の大気中の酸素濃度は35%に達したといわれる。植物が繁栄したことで大量の二酸化炭素が吸収され、その多くが大気中に還元されずに石炭化していったため、大気中の二酸化炭素濃度が激減した。これが寒冷化と氷河の発達、ひいては氷河期の一因とされる。よる寒冷化に伴う植物の炭素固定能の減退及び菌類によるリグニンの分解などによりジュラ紀後期の2億年前には酸素濃度は12%まで低下した。ジュラ紀後期から白亜紀を通じて酸素濃度は次第に増加した[46]。現在の酸素濃度は21%である。人類は年間70億トンの化石燃料を使用するにあたり酸素を消費し続けているが、これによって大気中の酸素比率に与える影響は微々たるものである[21]。(Pneumatica)』に記録されている。器に据えた蝋燭を灯してガラスの壷を上から被せ、壷の口が漬かるまで器に水を満たす。すると、壷の中へ水が吸い上がる様子を観察できた[47]。フィロンは、壷の中の空気が「四大元素の火」に変換され、これが壷のガラス壁を透過して逃げたと考えた。それから遥か時代が下った中世のルネサンス期に、レオナルド・ダ・ヴィンチはフィロンの実験に考察を加え、燃焼や呼吸を通じて空気が一部消費されると考えた[48]。17世紀後半にロバート・ボイルは、燃焼には空気が必要不可欠であることを立証した。nitroaereus、nitroaereus)」と名づけた空気の構成要素だという説を提唱した[50]。メイヨーの実験はフィロンと同じように水で封じた逆さの容器にそれぞれ蝋燭とマウスを入れ、どちらも水位が1/14程度上昇したことを確認した[51]。これから、メイヨーは燃焼と呼吸のいずれでも硝気精が消費されるとの確証を得た。メイヨーは、アンチモンを加熱すると質量が増えることも確認し、これは金属に硝気精が結合したためと考えた[50]。呼吸については、硝気精は肺の中で空気から取り出されて血液に受け渡され、動物の体温や筋肉の動きを生み出す反応に使われると考察し[50]、1668年に発表した[51]。詳細は「フロギストン説」を参照17世紀から18世紀にかけて、酸素はロバート・フック、オーレ・ボッシュ(英語版)、ミハイル・ロモノーソフ、ピエール・バイエンらが実験で作り出していたが、いずれもがそれを元素とは認識しなかった[52]。そこには、フロギストン説と呼ばれる燃焼と腐食に関する広く知られた学説が影響を及ぼしていた。1667年にドイツの錬金術師ヨハン・ベッヒャーが発案し1731年までにゲオルク・シュタールが理論構築したフロギストン説[53]は、可燃物とは燃素(フロギストン)と他の物質の2つが結合した状態にあり、燃焼が起こると燃素が遊離し、残りの物質もしくは石灰が残るというものだった[48]。この説では、木材や石炭などは燃素の含有率が高く、鉄など不燃性のものはほとんど含まないと考えられた。空気の効果は無視され、わずかに行われた実証試験でも可燃物を燃やすと軽くなるという点から確かに何かが失われているという考察がされたに過ぎず[48]、発生ガスへ意識が向けられることは無かった。このフロギストン説が否定される契機は、金属を空気中で燃やすと重量が増すという報告だった。発見カール・ヴィルヘルム・シェーレ。惜しくも酸素発見者の栄誉を逃した酸素は1771年[2]、スウェーデンのカール・ヴィルヘルム・シェーレが酸化水銀(II)と様々な硝酸塩混合物を加熱する過程で発見した[7][48]。air)」と名づけ1775年に論文を作成したが、出版社の都合で[2]発表されたのは1777年となった[54]。air)」と命名した[7]。彼はこのガスの中では蝋燭がより明るく燃え、マウスが活発かつ長寿になることを確かめた。自分でこのガスを吸い、「吸い込んだ時には普通の空気と大差ないと思ったが、少し後になると呼吸が軽く楽になった」と書き残した[52]。このように、彼の発表がシェーレよりも先に行われたため、酸素発見者はプリーストリーということになった。フランスの高名な化学者アントワーヌ・ラヴォアジエは後に自分が新元素を発見していたと主張したが、1774年10月にラヴォアジエはプリーストリーの訪問を受け、ガス発生手段など実験の概要を耳にしている。それに先立つ9月30日にプリーストリーは前もって新発見したガスの説明を記した書簡をラヴォアジエに送っているが、ラヴォアジエはこれを受け取っていないと主張した。プリーストリーの死後、彼の私物の中から書簡の写しが見つかっている[54]。ラヴォアジエの功罪アントワーヌ・ラヴォアジエ。旧来のフロギストン説を葬り去ったラヴォアジエは、厳密な物質量確認を伴う酸化の実験を通じて、燃焼の実態を正しく説明することに貢献した[7]。彼はフロギストン説を否定し、プリーストリーらが発見したガスが元素のひとつであると立証するため、1774年以来行われた実験の追試に乗り出した。ラヴォアジエは、スズと空気を密閉した容器を加熱しても全体の重さに変化が無いことを観測し[7]、開封すると外気が流れ込む事から空気の一部が減少していると確認し、またスズが重くなっていることも計測した。この流入空気質量とスズの質量増分が同じであることを確認した。ζωτον、「生気のない」の意)」の2種類のガスが混合したものと証明した。後に窒素とされた[7]。-γενής(-genēs、生み出す者を由来とする「製作者」の意)を合成したフランス語「oxygène」という命名を施した[9]。これは、彼が酸素こそすべての酸性の源泉だという誤解を持っていたためこれらの単語が選択されたものだった[55]。後に、酸性の根本となる元素は水素であることが判明したが、その頃には単語が既に定着していたため変更はできなかった。載せたため既に一般に広まっていたこともあり、「oxygen」の単語は英語に組み込まれてしまった[54]。いうみなしの元で酸素の原子量を8と判断していた[56]。これは1805年にジョセフ・ルイ・ゲイ=リュサックとアレクサンダー・フォン・フンボルトによって原子比が1対2に改められ、1811年にアメデオ・アヴォガドロがアボガドロの法則に則って水の正しい構成を解釈した[57]。19世紀には空気の構成も判明してきた。1877年にスイスのラウル・ピクテ(英語版)[58]とフランスのルイ・ポール・カイユテ[58]が相次いで酸素の液体化に成功したと発表し、安定状態での液体酸素はヤギェウォ大学のジグムント・ヴルブレフスキとカロル・オルシェフスキ(英語版)が初めて得た[59]。1891年にはイギリスのジェイムズ・デュワーが研究で用いるに充分な液体酸素の製法を見つけ[21]、1895年にはドイツのカール・フォン・リンデとイギリスのウィリアム・ハンプソンがそれぞれ液化分留による商業ベースに乗る量産法を確立した[60]。この酸素を工業的に用いる例として、1901年にはアセチレンと圧縮酸素を用いた溶接法のデモンスチレーションが行われた[60]。実験室的には過酸化水素を触媒で分解することで得られる[9]。触媒としては二酸化マンガンまたは、カタラーゼおよびそれらを含むレバーやジャガイモなどが利用できる。{2H2O2->{2H2O}+O2}}}そのほか、水の電気分解でも得られる。純粋な水は電気を通さないため少量の水酸化ナトリウムを加える。酸素は陽極で発生し、陰極では水素が発生する。{2H2O->{2H2}+O2}}}工業的には空気の分留で得られる。空気を圧縮冷却し、沸点の差を利用して窒素やアルゴンなど他の成分と分けられる[3]。酸素が圧縮充填されるボンベは内部圧力が14.7メガパスカルで、容器の色は黒と定められている[3](特に高純度品は表面積の半分を超えない範囲で水色も加えられる)。液体充填されている容器は断熱構造をしており圧力は1メガパスカル以下(およそ700キロパスカル)程度であり色は地金(ステンレスやアルミ合金の場合)か灰色に黒の帯を配したものである。安価な酸化剤として多用される。呼吸に不可欠な元素であるため、医療分野での酸素吸入に使われている[61]。傷病人に限らず、空気中の酸素濃度が低い場所での呼吸を助けるために、飛行機や青海チベット鉄道などの酸素放出装置や、高山に登る時などのボンベの中身にも使われている。他にテクニカルダイビングにおいて、減圧用ガスとして用いられる。助燃剤ガス溶接や鉄鋼の製造工程で助燃剤として使用されている[61]。もの高温が得られ、鉄材の溶接や切断に利用されている。液体酸素はロケットエンジンの推進剤の酸化剤として用いられている。855,476,000立方メートル、工業消費量は68,215,000立方メートルである[62]。酸素は電気陰性度が高く、ほとんどあらゆる元素と化学結合する。多くの有機化合物は構成元素として酸素を含み、無機化合物の酸素化合物は酸化物として多方面で利用されている。kJ/molである[63]。酸素分子は生物の複雑な細胞呼吸に使われている。オゾンとしてよく知られる非常に反応性の大きい単体の気体で、吸入すると肺組織を破壊する[64][38]。オゾンは高層大気において、酸素分子が紫外線によって分裂した酸素原子と別の酸素分子が結合することによって生成している[55]。オゾンは紫外領域を強く吸収するため、高層大気にあるオゾン層は地球を放射線から保護するシールドとして機能している[38][65]。地表近くでもオゾンは生成しているが、これは自動車の排気ガスなどとして生成されている大気汚染物質である[66]。2001年に発見されたが[67][68]、これは固体酸素の6種の相のうちの1種として存在が仮定されていた。クラスターであった[69]。強力な酸化剤であるためロケットの推進剤としての用途が考えられている[67][68]。GPa以上の圧力を与えると金属状態となる事が分かり[70]、1998年にはこの相を超低温条件におくことにより超伝導となることが発見された[71]。放射性同位体も作られている。酸素を16として原子量を定義していたが、物理学では16Oの原子量を16としたのに対して、化学においては安定核種の平均原子量を16と置く定義の差があったことから、酸素の同位体の存在が判明して以降混乱が起こり、1961年に炭素12を基準とするように置き換えられた。酸素ガスは高い分圧状態で痙攣症状などの酸素中毒を引き起こす場合がある[72][73]。これは通常、大気の2.5倍の酸素分圧に相当する50キロパスカル以上であるときに起こる。そこで、標準気圧30キロパスカルの医療用酸素マスクは、酸素ガス比率を30%に定めている[52]。未熟児用保育器の中は高い比率の酸素を含んだガスが使われていたが、視神経に悪影響を与える可能性が指摘されてからは用いられなくなった[52][74]。宇宙飛行などにおいて、アポロ計画では火災事故以前の初期段階で[75]、また最新の宇宙服などにて比較的低圧で封じるため純酸素ガスが使用された[76][77]。最新の宇宙服では、服内を0.3気圧程度まで減圧した純酸素で満たし、血液中の酸素分圧が上昇しない方法が取られている[78][79]。肺や中枢神経系に及ぼす酸素中毒は、深い水深へのスクーバダイビング(ディープダイビング)や送気式潜水でも起こる可能性がある[52][72]。酸素分圧60キロパスカル以上の空気を長い時間呼吸していることは、恒久的な肺線維症に至ることがある[80]。これがさらに高い160キロパスカル以上となると、ダイバーにとって致命的になる痙攣に繋がることもありうる。深刻な酸素中毒は、酸素比率21%の空気を用いながら66メートル以上潜水することで起こるが、同様のことは比率100%の空気ならばわずか6メートルの潜水で起こる[80][81][82][83]。高濃度酸素と可燃物が混在している状況で、そこに何らかの火種があれば火災や爆発など激しい燃焼が引き起こされる[84]。酸素そのものは燃えないが、酸化剤として作用する。燃焼発生の危険は、酸素が酸化電位の高い物質、例えば過酸化物や塩素酸塩、硝酸塩や過塩素酸塩、クロム酸塩などと混在している場合も高い。減少している(1999年から2005年の平均値)という調査結果がある[85]。ppmずつ増加しており、酸素濃度の減少もこれに関連して化石燃料の燃焼などが主な原因になっていると思われる。二酸化炭素濃度の増加量と酸素濃度の減少量の差は、二酸化炭素が海面で多く吸収されている(陸上の約2倍)ことや化石燃料燃焼時に二酸化炭素排出量より酸素消費量の方が1.4倍多いことなどに起因する。大気中酸素濃度の1年間を通した変動では、陸上における光合成量が呼吸量を上回る北半球の夏季には増加しており、冬季には減少している。あり、約21%の酸素とは元々の大気中濃度がまったく異なっている。減少は1000年間で0.4%程度の酸素濃度の減少であり、地球上における生態圏への影響は微々たるものである。原初の地球大気にも、水蒸気が光分解されて発生するメカニズムが指摘されており、ごく微量ながら酸素ガスが存在した可能性はあるが、ほとんどはすぐ酸化反応で消費されるか、オゾンへ変化したものと思われ、いずれにしろ考慮に足る量ではなかった[29]。(1997)、64頁。(2010)、96–97頁。化学工業日報、1996年、233-234頁。4-87326-204-6。(2010)、付録周期表。2007年12月16日閲覧。(1997)、64–65頁。(1997)、65頁。(1997)、33頁。(1982)、241頁。(1982)、292頁。2010年5月28日閲覧。2008年1月28日閲覧。2010年5月28日閲覧。2010年5月28日閲覧。2008年1月28日閲覧。2010年5月28日閲覧。2010年5月28日閲覧。2007年12月15日閲覧。2007年12月15日閲覧。2010年5月28日閲覧。講談社、1978年、第一刷、21–35頁。(1978)、31頁。(2000)、19–21頁。(2000)、31–35頁。(1997)、68頁。2010年5月14日閲覧。2010年5月14日閲覧。2012年7月1日閲覧。2010年5月28日閲覧。2007年12月16日閲覧。2007年12月16日閲覧。2008年1月28日閲覧。2007年12月16日閲覧。2010年7月11日閲覧。2007年12月16日閲覧。(1997)、66頁。(1997)、67頁。2008年9月21日閲覧。2010年5月28日閲覧。2007年12月16日閲覧。2010年5月28日閲覧。2010年5月28日閲覧。講談社、1998年(初版1997年)、第6刷。ニュートンプレス〈ニュートン別冊〉、2010年、第2版。978-4-315-51876-4。浜口博、菅野等(訳)、東京化学同人、2005年(初版1982年)、第1版第22刷。角川書店、2000年、第一刷。4-04-704006-1。0-7167-1007-2.関連項目ウィクショナリーに酸素の項目があります。agreeShare。