การเกิดออกซิเจนเป็นกระบวนการทางเคมีในการสร้างออกซิเจนไดอะตอมิก (O ) โดยปฏิกิริยาเคมีซึ่งโดยปกติจะเกิดขึ้นจากน้ำ ซึ่ง เป็นสารประกอบออกไซด์ที่พบมากที่สุดในจักรวาลการเกิดออกซิเจนบนโลกเกิดขึ้นจากการสังเคราะห์แสงแบบใช้ออกซิเจนทางชีวภาพการ แตก ตัว ด้วยแสง ไฮโดรอิเล็กโทรไลซิส และการสลายตัว ด้วยความร้อนของออกไซด์และกรดออกซี ต่างๆ เมื่อต้องการออกซิเจนที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ในอุตสาหกรรม จะทำการแยกออกซิเจนโดยการกลั่นอากาศเหลว^{[ 1 ]}

การสร้างออกซิเจนตามธรรมชาติเป็นสิ่งจำเป็นต่อกระบวนการทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน ทั้งหมด บนโลก เนื่องจากกระบวนการหายใจแบบใช้ออกซิเจนได้กลายเป็นกระบวนการทางชีวเคมีที่สำคัญที่สุดของอุณหพลศาสตร์ของยูคาริโอต นับตั้งแต่ยูคาริโอตวิวัฒนาการผ่านกระบวนการเกิดร่วมกันในยุคโปรเทโรโซอิกและการบริโภคออกซิเจนดังกล่าวจะดำเนินต่อไปได้ก็ต่อเมื่อมีการเติมเต็มออกซิเจนอย่างต่อเนื่องโดยกระบวนการสังเคราะห์แสง เหตุการณ์การเกิดออกซิเจนต่างๆในประวัติศาสตร์ของโลกไม่เพียงแต่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงในชีวภาค ของโลกเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแปลงเคมีของบรรยากาศ อย่างมีนัยสำคัญอีก ด้วย การเปลี่ยนผ่านของบรรยากาศโลกจาก บรรยากาศ ก่อนกำเนิดสิ่งมีชีวิตที่ ปราศจากออกซิเจนและมีสภาวะรีดิวซ์ สูง ซึ่งมีมีเทนและไฮโดรเจนซัลไฟด์ไปสู่บรรยากาศที่มีออกซิเจนสูง ซึ่งไนโตรเจนและออกซิเจนอิสระประกอบกันเป็น 99% ของสัดส่วนโมลได้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศครั้งใหญ่และก่อให้เกิดปรากฏการณ์ยุคน้ำแข็งและยุคน้ำแข็งทั่วโลก มากมาย

ในภาคอุตสาหกรรมปฏิกิริยาการเกิดออกซิเจน (OER) เป็นปัจจัยจำกัดในกระบวนการผลิตออกซิเจนโมเลกุลผ่านปฏิกิริยาเคมีเช่นการแยกน้ำและการอิเล็กโทรไลซิสและการปรับปรุงตัวเร่งปฏิกิริยาไฟฟ้า ของ OER เป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน หลายประเภท เช่นเชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์เซลล์เชื้อเพลิงแบบสร้างใหม่และแบตเตอรี่โลหะ-อากาศ

การวิวัฒนาการของออกซิเจนจากการสังเคราะห์แสงเป็นกระบวนการพื้นฐานที่ออกซิเจนถูกสร้างขึ้นในชีวภาค ของโลก ปฏิกิริยานี้เป็นส่วนหนึ่งของปฏิกิริยาที่ขึ้นอยู่กับแสงของการสังเคราะห์แสงในไซยาโนแบคทีเรียและคลอโรพลาสต์ของสาหร่ายสีเขียวและพืชโดยใช้พลังงานจากแสงในการแยกโมเลกุลของน้ำออกเป็นโปรตอนและอิเล็กตรอนเพื่อใช้ในการสังเคราะห์แสง ออกซิเจนอิสระที่เกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยานี้จะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ^{[ 2 ] [ 3 ]}

การออกซิเดชันของน้ำถูกเร่งปฏิกิริยาโดยโคแฟคเตอร์ที่มีแมงกานีสซึ่งอยู่ในโฟโตซิสเต็ม IIซึ่งรู้จักกันในชื่อคอมเพล็กซ์ที่สร้างออกซิเจน (OEC) หรือคอมเพล็กซ์แยกน้ำ แมงกานีสเป็นโคแฟคเตอร์ ที่สำคัญ และแคลเซียมและคลอไรด์ก็จำเป็นสำหรับการเกิดปฏิกิริยาเช่นกัน^{[ 4 ]}สัดส่วนของปฏิกิริยานี้เป็นดังนี้:

2H O ⟶ 4e ⁻ + 4H ⁺ + O

โปรตอนจะถูกปล่อยเข้าไปในลูเมนของไทลาคอยด์ซึ่งส่งผลให้เกิดการไล่ระดับโปรตอนข้ามเยื่อไทลาคอยด์ การไล่ระดับโปรตอนนี้เป็นแรงขับเคลื่อนสำหรับ การสังเคราะห์ อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP)ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงและการเชื่อมโยงการดูดซับพลังงานแสงและการออกซิเดชันของน้ำเพื่อสร้างพลังงานเคมีในระหว่างการสังเคราะห์แสง^{[ 5 ]}

ออกซิเจนจะเกิดพร้อมกับไฮโดรเจน (H2 แยกน้ำด้วยไฟฟ้าจุดประสงค์ของการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าคือการเก็บพลังงานในรูปของก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่เผาไหม้สะอาด “ปฏิกิริยาการเกิดออกซิเจน (OER) เป็นอุปสรรคสำคัญ [ต่อการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า] เนื่องจากจลนศาสตร์ที่ช้าของปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนสี่ตัวนี้” ^{[ 6 ]} ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้งานได้จริงทั้งหมดเป็น แบบ ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน

อิเล็กตรอน (e ⁻ ) ถูกถ่ายโอนจากแคโทดไปยังโปรตอนเพื่อสร้างก๊าซไฮโดรเจนปฏิกิริยาครึ่งเซลล์ที่ดุลด้วยกรดแล้วมีดังนี้:

2 H ⁺ + 2e ⁻ → H

ที่ขั้วบวกซึ่งมีประจุบวก จะเกิดปฏิกิริยา ออกซิเดชันทำให้เกิดก๊าซออกซิเจนและปล่อยอิเล็กตรอนกลับไปยังขั้วบวกเพื่อทำให้วงจรสมบูรณ์:

2 H O → O + 4 H ⁺ + 4e ^-

การรวมปฏิกิริยาครึ่งคู่ใดๆ ก็ตามจะให้ผลลัพธ์โดยรวมของการสลายตัวของน้ำเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนเหมือนกัน:

ปฏิกิริยาโดยรวม:

2 H O → 2 H + O

แม้ว่าออกไซด์ของโลหะบางชนิดจะปล่อย O2 ออกมาได้รับความร้อน แต่โดยทั่วไปแล้วการแปลงเหล่านี้ต้องใช้อุณหภูมิสูง สารประกอบบางชนิดปล่อย O2 ออกมาอุณหภูมิปานกลางเครื่องกำเนิดออกซิเจนทางเคมีประกอบด้วยสารประกอบทางเคมีที่ปล่อย O2 ออกมาโซเดียมคลอเรตที่อุณหภูมิสูง: ^{[ 1 ]}

2 NaClO → 2 NaCl + 3 O

โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตยังปล่อยออกซิเจนออกมาเมื่อได้รับความร้อน แต่ปริมาณที่ได้นั้นค่อนข้างน้อย:

2 KMnO → MnO + K MnO + O

• ประวัติทางธรณีวิทยาของออกซิเจน
  • เหตุการณ์เติมออกซิเจนครั้งใหญ่
  • เหตุการณ์การเกิดออกซิเจนในยุคนีโอโปรเทโรโซอิก
  • การปฏิวัติภาคพื้นดินในยุคไซลูเรียน-เดโวเนียน
• วัฏจักรออกซิเจน

• สรีรวิทยาของพืชออนไลน์ ฉบับที่ 4: หัวข้อ 7.7 - วิวัฒนาการของออกซิเจนเก็บถาวรเมื่อ 28 กันยายน 2007 ที่Wayback Machine
• วิวัฒนาการของออกซิเจนเก็บรักษาไว้เมื่อวันที่ 9 พฤษภาคม 2551 ที่Wayback Machine - บันทึกการบรรยายโดย Antony Crofts, UIUC
• วิวัฒนาการของชั้นบรรยากาศเก็บรักษาไว้เมื่อวันที่ 29 มีนาคม 2550 ที่Wayback Machine – บันทึกการบรรยาย คณะผู้บริหารมหาวิทยาลัยมิชิแกน
• วิธีการผลิตออกซิเจนและไฮโดรเจนจากน้ำโดยใช้กระบวนการอิเล็กโทรไลซิส