산소가 물질을 산화시키고 정화시키는 근본적인 원인은 높은 전기음성도와 강력한 전자 획득 경향 때문이다.
산소의 이러한 특성은 다음과 같은 화학적 및 환경적 작용으로 나타난다.
□ 산화 작용의 원리
○ 강력한 전자 끌기 능력(전기음성도)
산소는 주기율표상에서 플루오린(F) 다음으로 전기음성도가 큰 원소(3.44)이다.
다른 원소들과 결합할 때 그 원소의 전자들을 자신 쪽으로 강하게 끌어당긴다.
○ 옥텟 규칙(Octet Rule) 달성
산소 원자는 최외각 전자가 6개여서 2개의 전자를 얻어 안정된 8전자 구조를 이루려는 성질이 매우 강한다.
이 과정에서 다른 물질로부터 전자를 빼앗기 때문에 대상 물질은 산화(전자를 잃는 과정)된다.
○ 안정한 화합물 형성
전자를 강하게 결합시켜 에너지가 낮은 안정한 산화물(물, 이산화탄소, 금속 산화물 등)을 만든다.
□ 정화 작용의 원리
○ 호기성 미생물을 통한 유기물 분해
자연계에서 산소는 수중이나 토양의 오염 물질을 정화하는 데 핵심적인 역할을 한다.
산소를 좋아하는 호기성 미생물은 산소를 이용해 악취, 오폐수 등의 복잡한 유기 오염 물질을 이산화탄소와 물 같은 단순하고 무해한 무기물로 분해한다.
○ 화학적 산화·불순물 제거
수처리나 대기 정화 공정에서 주입되는 산소(또는 오존)는 물속에 녹아 있는 철, 망간 같은 중금속 이온이나 유독성 화학 물질을 산화시켜 불용성 침전물로 만들거나 독성을 중화시켜 제거한다.