Zuurstof (O2) en koolstofdioxide (CO2) zijn beide atmosferische gassen die nodig zijn voor het leven. Elk speelt een centrale rol in twee belangrijke biologische metabolismeroutes. Planten nemen CO2 op en breken het af in fotosynthese, waarbij O2 als bijproduct wordt geproduceerd. Dieren ademen O2 in en gebruiken het voor cellulaire ademhaling, waarbij ze energie en CO2 produceren.
CO2 en O2 hebben verschillende moleculaire structuren. Zuurstof bestaat uit twee zuurstofmoleculen, terwijl koolstofdioxide bestaat uit twee zuurstofmoleculen gebonden aan een centraal koolstofmolecuul.
CO2 heeft iets meer massa dan O2. Het molecuulgewicht van CO2 is 44 gram per mol, terwijl het molecuulgewicht van zuurstof 32 gram per mol is. Hoewel CO2 zwaarder is dan O2, scheiden de gassen zich niet in lagen in de atmosfeer. Convectie en diffusie houden de verschillende atmosferische gassen gemengd.
O2 ondersteunt de verbranding. Verbranding of verbranding treedt op wanneer een brandstof reageert met zuurstof en warmte afgeeft. Een kleine vonk of uitbarsting van hitte is nodig om deze reactie te starten. Als er geen zuurstof aanwezig is, kan er geen verbranding plaatsvinden. Daarentegen is CO2 niet ontvlambaar en ondersteunt het geen verbranding. In feite kan het bedekken van een brand met CO2 het doven, door het uit te hongeren van de O2 die het nodig heeft om te blijven branden.