원소와 기체를 구별하기
산소 원자는 물과 암석, 생물의 몸을 이루는 여러 화합물에 들어 있다. 일상에서 호흡하는 산소라고 부르는 것은 보통 산소 원자 두 개가 결합한 O₂ 분자다. 원소로서의 산소가 존재하는 모든 곳에 산소 기체가 있다는 뜻은 아니다.
오존은 산소 원자 세 개로 이루어진 O₃다. O₂와 구성 원소는 같지만 결합 구조가 달라 성질과 반응성이 다르다. 화학에서는 원소의 종류와 분자가 만들어지는 방식을 함께 살펴야 한다.
호흡에서 하는 일
많은 생물은 유기물을 분해하면서 얻은 전자를 산소로 전달하는 과정을 ATP 합성과 연결한다. 산소는 이 과정에서 전자를 받아 물이 만들어지는 데 관여한다. 산소를 들이마시는 행위와 세포에서 에너지를 전환하는 과정은 서로 연결되어 있지만 같은 단계는 아니다.
광합성을 하는 생물도 세포 호흡을 한다. 광합성으로 산소를 내보내는 모습만 보고 식물이 산소를 사용하지 않는다고 생각하면 안 된다. 생물이 주고받는 기체의 순변화는 빛과 생장 상태 등에 따라 달라진다.
스스로 타는 기체는 아니다
산소는 다른 물질의 연소를 돕지만 통상적인 의미의 연료는 아니다. 연료와 산소가 반응하면서 더 안정한 생성물이 형성될 때 에너지가 방출될 수 있다. 산소가 풍부한 환경에서는 일부 물질의 연소가 더 쉽게 진행된다.
산화는 불꽃이 보이는 연소보다 넓은 개념이다. 금속의 부식처럼 느리게 진행되는 과정도 있으며, 현대 화학에서는 전자의 이동을 기준으로 산화와 환원을 설명한다.
대기의 산소는 고정된 배경이 아니다
오늘날 지구의 마른 공기에는 부피 기준 약 21%의 산소가 있다. 수증기를 포함해 계산하면 비율이 달라지므로 무엇을 분모로 삼는지 밝혀야 한다.
지구 역사에서 대기의 산소량은 크게 변화했다. 광합성에 의한 공급과 유기물의 분해, 암석과의 반응 등 소비 과정이 함께 작용했다. 대기의 조성은 생물 활동과 지질 과정이 이어진 결과다.