氧气

氧气的作用
氧气的作用
  氧气是空气的组分之一,无色、无臭、无味。氧气比空气重,在标准状况(0℃和大气压强101325帕)下密度为1.429克/升,能溶于水,但溶解度很小。在压强为101kPa时,氧气在约-180摄氏度时变为淡蓝色液体,在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。

简介

  中文名:氧气
  英文名:Oxygen
  化学式:O?
  CAS号: 7782-44-7
  EINECS号: 231-956-9
  相对分子质量:32
  物理性质:常温下无色无味气体
  熔点:-218℃(标准状况)<-218℃淡蓝色雪花状的固体
  沸点:-183℃(标准状况)<-183℃蓝紫色液体 >-183℃ 无色无嗅无味
  密度:1.429g∕L
  溶解度:不易溶于水 标准大气压下1L水中溶解30mL氧气
  发现人:约瑟夫·普里斯特利、卡尔·威廉·舍勒  命名人:拉瓦锡
氧分子
氧分子
  命名时间:1777
  同素异形体:臭氧(O?) O?
  大气中体积分数:20.95%
  结构:双原子分子,结构如图所示,不符合中学的8电子理论,两个氧原子之间通过共用电子对形式形成8电子稳定结构,属于单质,分子中并不存在双键,氧分子里形成了两个三电子键。
  顺磁共振光谱证明O?有顺磁性,还证明O?有两个未成对地电子。说明原来的以双键结合的氧分子结构式不符合实际。

与其它物质反应

·氧气跟金属反应

  与的反应:
  4K+O?=2K?O,钾的表面变暗
  2K+O?=K2O?:K+O?=加热=KO?(超氧化钾)
  与的反应:
  4Na+O?=2Na?O,钠的表面变暗
  2Na+O?=加热=Na?O?,产生黄色火焰,放出大量的热,生成淡黄色粉末。
  与的反应:2Mg+O?=点燃=2MgO,剧烈燃烧发出耀眼的强光,放出大量热,生成白色固体。
  与的反应:4Al+3O?=点燃=2Al?O?,发出明亮的光,放出热量,生成白色固体。
  与的反应:
  4Fe+3O?+2xH?O=2Fe?O?·xH?O,(铁锈的形成)
  3Fe+2O?=点燃=Fe?O?,红热的铁丝剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体。
  与的反应:2Zn+O?=点燃=2ZnO
  与铜的反应:2Cu+O?=加热=2CuO,加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。

·氧气跟非金属反应

  与氢气的反应:2H?+O?=点燃=2H?O,产生淡蓝色火焰,放出大量的热,并有水生成。
  与碳的反应:CO?
  C+O?=点燃=CO2,剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成使石灰水变浑浊的气体。
  氧气不完全时则产生一氧化碳:2C+O?=点燃=2CO
  与硫的反应:S+O?=点燃=SO?,发生明亮的蓝紫色火焰(在纯氧中为蓝紫色火焰,而在空气在中为淡蓝色火焰),放出热量,生成有刺激性气味的气体,该气体也能使澄清石灰水变浑浊,且能使酸性高锰酸钾溶液或品红溶液褪色(加热后颜色又恢复为红色)。
  与红磷的反应:4P+5O?=点燃=P?O5,发出耀眼白光,放热,生成大量白烟。
  与白磷的反应:4P+5O?=2P?O5,白磷在空气中自燃,发光发热,生成白烟。
  与氮气的反应:N?+O?=高温或放电=2NO   转化为臭氧的反应:3O?=放电=2O?

·氧气跟一些有机物反应

  如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。
  气态烃类的燃烧通常发出明亮的蓝色火焰,放出大量的热,生成水和能使澄清石灰水变浑浊的气体。
  甲烷:CH?+2O?=点燃=CO?+2H?O
  乙烯:C2H?+3O?=点燃=2CO?+2H?O
  乙炔:2C?H?+5O?=点燃=4CO?+2H?O
  苯:2C6H6+15O?=点燃=12CO?+6H?O
  甲醇:2CH?OH+3O?=点燃=2CO?+4H?O
  乙醇:CH?CH?OH+3O?==点燃2CO?+3H?O
  碳氢氧化合物与氧气发生燃烧的通式:4CxHyOz+(4x+y-2z)O?=点燃=4xCO?+2yH?O(通式完成后应注意化简!下同)
  烃的燃烧通式:4CxHy+(4x+y)O?=点燃=4xCO?+2yH?O
  乙醇被氧气氧化:2CH?CH?OH+O?=铜或银催化并加热=2CH?CHO+2H?O
  此反应包含两个步骤:(1)2Cu+O?=加热=2CuO(2)CH?CH?OH+CuO=CH?CHO(乙醛)+Cu+H?O(加热)
  氯仿与氧气的反应:2CHCl?+O?=2COCl?(光气)+2HCl

·氧气跟其它化合物的反应

  硫化氢的燃烧:2H?S+3O?(过量)=点燃=2H?O+2SO?;2H?S+O?(少量)=点燃=2H?O+2S
  煅烧黄铁矿:4FeS?+11O?=高温=2Fe?O?+8SO?二氧化硫的催化氧化:2SO?+O?=V?O5并加热=2SO?
  空气中硫酸酸雨的形成:2SO?+O?+2H?O=2H?SO?
  氨气在纯氧中的燃烧:4NH?+3O?(纯)=点燃=2N?+6H?O
  氨气的催化氧化:4NH?+5O?=铂催化并加热=4NO+6H?O
  一氧化氮与氧气的反应:2NO+O?=2NO?

化学性质

  氧气的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元素如金、、银之外,大部分的元素都能与氧起反应,这些反应称为氧化反应,而经过反应产生的化合物(有两种元素构成,且一种元素为氧元素)称为氧化物。一般而言,非金属氧化物的水溶液呈酸性,而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外,几乎所有的有机化合物,可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。化学上曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应,氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。

氧气的某些用途和负作用

·冶炼工艺

  在炼钢过程中吹以高纯度氧气,氧便和碳及磷、硫、等起氧化反应,这不但降低了钢的含碳量,还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度,因此,吹氧不但缩短了冶炼时间,同时提高了钢的质量。高炉炼铁时,提高鼓风中的氧浓度可以降焦比,提高产量。在有色金属冶炼中,采用富氧也可以缩短冶炼时间提高产量。

·化学工业

  氧气作用
  在生产合成氨时,氧气主要用于原料气的氧化,例如,重油的高温裂化,以及煤粉的气化等,以强化工艺过程,提高化肥产量。

·国防工业

  液氧是现代火箭最好的助燃剂,在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂,可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性,可制作液氧炸药。

·医疗保健方面

  供给呼吸:用于缺氧、低氧或无氧环境,例如:潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时。
  一.氧是心脏的“动力源”
  氧是人体进行新陈代谢的关键物质,是人体生命活动的第一需要。呼吸的氧转化为人体内可利用的氧,称为血氧。血液携带血氧向全身输入能源,血氧的输送量与心脏、大脑的工作状态密切相关。心脏泵血能力越强,血氧的含量就越高;心脏冠状动脉的输血能力越强,血氧输送到心脑及全身的浓度就越高,人体重要器官的运行状态就越好。
  二.氧气喷泉
  随着人们对新鲜氧气的需求愿望与日俱增,在美国洛杉矶等大城市,一种氧气喷泉吧随之设立。在氧气喷泉吧里,人们手持透明氧气罐,其上插上了精巧的外接吸收装置,轻轻一吸,罐内的纯氧即喷涌而出。带着柠檬或其他香味的氧气可连续输送20分钟。除此之外,美国其他与氧有关的产品不断涌现,如各种含氧水、含氧汽水、含氧胶丸等。新兴的氧气消费,已形成一股新潮流。
  三.增加吸氧量可减少术后感染及止吐
  美国的《新英格兰医学杂志》发表一项新的研究成果。奥地利、美国及澳大利亚的麻醉医师报告,只要在手术中和手术后给病人增加吸氧量,病人术后感染危险将降低一半。因为增氧可以提高免疫系统的免疫能力,可为患者的“免疫大军”提供更多“弹药”,杀死伤口部位的细菌。
  这项研究是在奥地利维也纳和德国汉堡医院的500名患者身上进行的。其过程是:在整个手术期间和术后两个小时,为第一组250名患者实施含30%氧的麻醉,另一组250名患者在同一时间内接受含80%氧的麻醉。结果第一组手术后有28人感染,而第二组手术后只有13人感染。
  麻醉病人在术后发生恶心或呕吐颇为常见,病人感到非常难受。进行此项研究的麻醉师说,增加吸氧比至2009年为止所使用的所有止吐药效果更为明显,且无危险和价格低廉。氧气防止呕吐的机制可能是防止肠道局部缺血,从而阻止催吐因子的释放。但完全用氧而不用一氧化氮是不可取的,因为这有可能使病人在手术中觉醒。
  四.高压氧治疗突发性耳聋
  据某医院高压氧科主任介绍,高压氧不仅能改善内耳听觉器官的缺氧状态,而且还能改善内耳血液循  氧气瓶
  环即组织代谢,促进听觉功能的恢复。一旦患了突发性耳聋,应立即去医院高压氧科,因为高压氧对突发性耳聋的疗效常取决于最初的治疗时间,一般在发病后三天之内(最迟不应超过一周)治疗效果最佳。
  五.高压氧治疗牙周病效果好
  牙周病指的是牙龈、牙周膜和牙槽骨的炎症、变形、萎缩,最后导致牙齿松动、脱落的一种慢性进行性疾病。患了牙周病会有牙龈充血、红肿、出血,牙龈沟加深,形成了牙周炎,牙周袋溢脓,有口臭,牙齿松动,并常伴有牙龈退缩。
  牙周病的常规治疗效果并不理想。近年来,医务工作者用高压氧治疗牙周病,取得了良好的疗效。高压氧治疗牙周病可提高牙周病局部组织的氧含量和氧的弥散距离,促进侧枝循环的重建,改善局部循环。血管收缩效应可缓解局部肿胀。另外,高压氧还能有效地抑制细菌,尤其是厌氧菌的生长繁殖,改善牙周组织的供血、供氧,促进新陈代谢,以利于局部组织的修复,达到抗炎、消肿、止血和除臭的目的。
  六、中老年需要补氧
  缺氧一般分为两种:一种是体外缺氧,一种是体内缺氧:
  体外缺氧:主要是因为外部原因造成的缺氧。人处在一个缺少氧气的环境里,如阴天气压低,高原地区,环境污染地区以及写字楼、商场、地下室等都容易造成体外缺氧。
  体内缺氧:是指人体自身的原因,导致吸入氧气的不足,与一些老年病、工作节奏快等原因有关。如呼吸系统疾病(气管炎、哮喘、肺气肿、肺心病、肺部感染等);血液循环不好(各种心脏疾病,脑供血不足、脑梗、脉管炎、静脉曲张等)。长期处于体内缺氧状态,人体各个组织供氧不足,加速了身体的衰竭,甚至引发中风等意外,直接威胁到生命的安全。
  中老年缺氧的症状表现
  1) 轻度缺氧:常常打哈欠,手脚冰凉,在大商场、地下设施内感到胸闷气短,心慌、喘气急促。
  2) 中度缺氧:爬楼梯两层以上胸闷气短、喘气急促;口臭、胃酸过多、便秘、皮肤干燥、睡眠不足、多梦易醒,注意力不集中,脸色苍白,心情紧张后头屑增多,出虚汗、视力下降,血压、血脂、血糖偏高,抵抗力减弱,易患感冒。
  七.过度吸氧的负作用
  早在19世纪中叶,英国科学家保尔·伯特首先发现,如果让动物呼吸纯氧会引起中毒,人类也同样。
  人如果在大于0.05 MPa(半个大气压)的纯氧环境中,对所有的细胞都有毒害作用,吸入时间过长,就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏,导致肺水肿、肺淤血和出血,严重影响呼吸功能,进而使各脏器缺氧而发生损害。在0.1 MPa(1个大气压)的纯氧环境中,人只能存活24小时,就会发生肺炎,最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2 MPa(2个大气压)高压纯氧环境中,最多可停留1.5小时 ~ 2小时,超过了会引起脑中毒,生命节奏紊乱,精神错乱,记忆丧失。如加入0.3 MPa(3个大气压)甚至更高的氧,人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死,抽搐昏迷,导致死亡。
  此外,过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞中的氧化酶发生反应,可生成过氧化氢,进而变成脂褐素。这种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质,它堆积在心肌,使心肌细胞老化,心功能减退;堆积在血管壁上,造成血管老化和硬化;堆积在肝脏,削弱肝功能;堆积在大脑,引起智力下降,记忆力衰退,人变得痴呆;堆积在皮肤上,形成老年斑。
  缺氧和富氧对人体的影响:
  氧气浓度(%体积)征兆(大气压力下)
  >23.5 %富氧,有强烈爆炸危险
  20.9 %氧气浓度正常
  19.5 %氧气最小允许浓度
  15-19 %降低工作效率,并可导致头部、肺部和循环系统问题
  10-12%呼吸急促,判断力丧失,嘴唇发紫
  8-10%智力丧失,昏厥,无意识,脸色苍白,嘴唇发紫,恶心呕吐
氧气瓶
氧气瓶
  6-8%8分钟,100%致命/6分钟,50%致命/4-5分钟经治疗可痊愈
  4-6 %40秒内抽搐,呼吸停止,死亡

·其它方面

  如:它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用,达到焊割金属的作用,各行各业中,特别是机械企业里用途很广,作为切割之用也很方便,是首选的一种切割方法。

用途

·氧气用途

  (1)氧是心脏的“动力源”:氧是人体进行新陈代谢的关键物质,是人体生命活动的第一需要。呼吸的氧转化为人体内可利用的氧,称为血氧。血液携带血氧向全身输入能源,血氧的输送量与心脏、大脑的工作状态密切相关。心脏泵血能力越强,血氧的含量就越高;心脏冠状动脉的输血能力越强,血氧输送到心脑及全身的浓度就越高,人体重要器官的运行状态就越好。
  (2)应用于冶炼工艺中:在炼钢过程中吹以高纯度氧气,氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应,降低了钢的含碳量,这利于清除磷、硫、硅等杂质。氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度,因此,吹氧不但缩短了冶炼时间,同时提高了钢的质量。高炉炼铁时,提高鼓风中的氧浓度可以降焦比,提高产量。在有色金属冶炼中,采用富氧也可以缩短冶炼时间提高产量。
  (3)氧气喷泉:在美国洛杉矶等大城市,一种氧气喷泉吧随之设立。在氧气喷泉吧里,人们手持透明氧气罐,其上插上了精巧的外接吸收装置,轻轻一吸,罐内的纯氧即喷涌而出。带着柠檬或其他香味的氧气可连续输送20分钟。  
  (4)应用化学工业中:在生产合成氨时,氧气主要用于原料气的氧化,例如,重油的高温裂化,以及煤粉的气化等,以强化工艺过程,提高化肥产量。
  (5)应用于国防工业中:液氧是现代火箭最好的助燃剂,在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂,可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性,可制作液氧炸药。
  (6)医疗保健方面供给呼吸:用于缺氧、低氧或无氧环境,例如:潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时。
  (7)增加吸氧量可减少术后感染及止吐
   美国的《新英格兰医学杂志》发表一项新的研究成果。奥地利、美国及澳大利亚的麻醉医师报告,只要在手术中和手术后给病人增加吸氧量,病人术后感染危险将降低一半。因为增氧可以提高免疫系统的免疫能力,可为患者的“免疫大军”提供更多“弹药”,杀死伤口部位的细菌。止吐:增加吸氧比使用的所有止吐药效果更为明显,且无危险和价格低廉。氧气防止呕吐的机制可能是防止肠道局部缺血,从而阻止催吐因子的释放。但完全用氧而不用一氧化氮是不可取的,因为这有可能使病人在手术中觉醒。
  (8)高压氧治疗突发性耳聋:高压氧不仅能改善内耳听觉器官的缺氧状态,而且还能改善内耳血液循环即组织代谢,促进听觉功能的恢复。一旦患了突发性耳聋,应立即去医院高压氧科,因为高压氧对突发性耳聋的疗效常取决于最初的治疗时间,一般在发病后三天之内(最迟不应超过一周)治疗效果最佳。
  (9)高压氧治疗牙周病:高压氧治疗牙周病可提高牙周病局部组织的氧含量和氧的弥散距离,促进侧枝循环的重建,改善局部循环。血管收缩效应可缓解局部肿胀。另外,高压氧还能有效地抑制细菌,尤其是厌氧菌的生长繁殖,改善牙周组织的供血、供氧,促进新陈代谢,以利于局部组织的修复,达到抗炎、消肿、止血和除臭的目的。

制造

·实验室制法

  1.加热高锰酸钾,化学式为:2KMnO4=加热=K?MnO4+MnO?+O?↑
  2.用催化剂-二氧化锰并加热氯酸钾,化学式为:2KClO3=MnO?催化并加热= 2KCl+3O?↑(部分教材已经删掉)
  3.过氧化氢溶液在催化剂二氧化锰中,生成O?和H?O,化学方程式为: 2H?O2=MnO2= 2H2O+O2↑
  另外,将氯酸钾加热生成氯化钾和氧气,三氧化硫分解也可生成氧气,次氯酸在加热和二氧化锰的催化下也可生成氧气和氯气还有就是电解水

·工业制造氧气方法

  1. 压缩冷却空气
  2. 通过分子筛

·核潜艇中制氧气的方法

  2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2
  此方法的优点:
  1、常温下进行
  2、使氧气和二氧化碳形成循环(人消耗氧气,呼出二氧化碳,而此反应消耗二氧化碳,生成氧气)

·宇宙飞船中制氧气的方法

  利用宇航员呼出的二氧化碳气体与超氧化钾作用,产生氧气,供宇航员呼吸用。

·物理制氧

  通过富氧膜制氧,让空气震荡,根据氮气与氧气的活动速度不同,通过富氧膜提取足够浓度的氧气。注:浓度百分之三十的氧气含量是对身体最好的浓度,称为富氧状态

发现

  世界上最早发现氧气的是我国唐朝的炼丹家马和。马和认真地观察各种可燃物,如木炭、硫磺等在空气中燃烧的情况后,提出的结论是:空气成分复杂,主要由阳气(氮气)和阴气(氧气)组成,其中阳气比阴气多得多,阴气可以与可燃物化合把它从空气中除去,而阳气仍可安然无恙地留在空气中。马和进一步指出,阴气存在于青石(氧化物)、火硝(硝酸盐)等物质中。如用火来加热它们,阴气就会放出来,他还认为水中也有大量阴气,不过常难把它取出来。马和的发现比欧洲早1000年。
  马和把毕生研究的成果记录在一本名叫《平龙认》的书中,该书68页,出版日期是唐至德元年(756年)3月9日,一直流传到清代,后被德国侵略者乘乱抢走。
  1774年英国化学家J.普里斯特利里和他的同伴用一个大凸透镜将太阳光聚焦后加热氧化汞,制得纯氧,并发现它助燃和帮助呼吸,称之为“脱燃素空气”。瑞典C.W.舍勒用加热氧化汞和其他含氧酸盐制得氧气虽然比普里斯特利还要早一年,但他的论文《关于空气与火的化学论文》直到1777年才发表 ,但他们二人确属各自独立制得氧。1774年,普里斯特利访问法国,把制氧方法告诉A.-L.拉瓦锡,后者于1775年重复这个实验,把空气中能够帮助呼吸和助燃的气体称为oxygene,这个字来源于希腊文oxygenēs,含义是“酸的形成者”。因此,后世把这三位学者都确认为氧气的发现者。

名称的由来

  氧气(Oxygen)希腊文的意思是“酸素”,该名称是由法国化学家拉瓦锡所起,原因是拉瓦锡错误地认为,所有的酸都含有这种新气体。现在日文里氧气的名称仍然是“酸素”。而台语受到台湾日治时期的影响,也以“酸素”之日语发音称呼氧气。
  氧气的中文名称是清朝徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气,所以就命名为“养气”即“养气之质”,后来为了统一就用“氧”代替了“养”字,便叫这“氧气”。

测定空气中氧气体积分数

·名称

  红磷燃烧实验

·原理

  红磷在密闭容器中燃烧测定空气中氧气的体积分数
  方程式:4P+5O2=点燃=2P2O5
  现象:黄色火焰 白烟 放出热量 水沿导管进入集气瓶中至约五分之一处停止

·结论

  氧气约占空气体积的五分之一(原理)(1.氮气难溶于水 2.氮气不可燃不助燃)
  药品的选择:选择能与空气中的氧气反应,而不跟氧气及其他气体起反应的固体,且反应后的生成物为固体,这样使密闭容器中气体的量减少,从而使容器中的气体压强变小,大气压将烧杯内的水压入集气瓶中。
  药品的替代品:若可燃物用硫或碳代替磷,则烧杯内的水须用NaOH溶液代替,也可起到相同的效果。
  实验能够准确测量的关键:
  1、气密性良好 否则结果偏小。
  2、红磷要足(过)量 否则结果偏小。
  3、等到装置完全冷却再打开止水夹 否则结果偏小。
  4、实验开始前加上止水夹 否则结果偏大。
  5、 红磷点燃后应快速放入集气瓶中并塞紧瓶塞 否则结果偏大。

·实验原理

  红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷(P2O5),但由于氧气密度较低,仅为1.4kg/m3,磷的密度较大,大约在2.34t/m3所以,即使集气瓶中空气中氧气全部被消耗完毕,所需红磷的量也极小。生成的五氧化二磷,密度为2.93t/m3,五氧化二磷溶于水,进入水中后会占一定的体积,但是由于其密度是氧气的2000多倍,所以其体积基本可以忽略不计(据计算,即使1m3的空气中的氧气全部耗尽,所生成的五氧化二磷仅为0.5dm3多一点,其体积为总体积的两千分之一)。空气是由78%的氮气(N2),21%的氧气(O2)和1%的其他气体构成的。本文中为计算方便,将空气视为由79%的N2和21%的O2构成的。即在在一个体积的空气中,有0.79体积的氮气和0.21体积的氧气。当0.21体积的氧气被脱去后,由于气体的特性,0.79体积的氮气会自动膨胀至1体积。根据气体压强公式PV/T=nR,在本实验中由于物质的量n没变,R为一常数,温度t忽略不计,当压强为P时,体积v的情况下P1V1=P2V2,也就是说,由于氮气的体积增加了,上升了27%,瓶内气压也就自动从1个大气压下降为0.79个大气压。根据关于气体流动的物理常识,气体会从压强较高的地方流向压强较低的地方,由于瓶内气压为0.79个大气压,瓶外水槽中大气压为1个大气压,出现压强差,水会沿着导管流入集气瓶中。当集气瓶内的大气压恢复到和水槽中大气压相等的时候,水便不再流动。也就是说,当0.79体积的氮气从一个体积恢复至0.79体积时,瓶内气压恢复至一个大气压,水不再流动。而剩余的0.21体积,则由水占据。这里便可以清晰地看出,水的体积和之前被脱去氧气体积相等。

·测定氧气含量的新方法

  实验室测定氧气含量除了用红磷燃烧消耗氧气来测定外,还可以用C,S作为反应物测量,这是就需碱性溶液(如氢氧化钠或氢氧化钙溶液),因为反应的生成物都能与其反应被吸收。

氧元素

  一种化学元素。化学符号O ,原子序数8 ,原子量15.9994,属第二周期ⅥA族,原子半径0.074纳米。

·氧的存在

  氧有三种稳定同位素,即氧16、氧17和氧18,其中氧16 含量占 99.759 %。氧在地壳中的含量为 48.6%,居首位,氧在地球上分布极广,大气中氧的体积分数为20.95%,海洋和江河湖泊中到处都是氧的化合物水,氧在水中占88.8%。地球上还存在着许多含氧酸盐,如土壤中所含的铝硅酸盐,还有硅酸盐、氧化物、碳酸盐的矿物。大气中的氧不断地用于动物的新陈代谢,人体中氧占65%,植物的光合作用能把二氧化碳转变为氧气,使氧得以不断地循环。虽然地球上到处是氧,但氧主要是从空气中提取的,有取之不尽的资源。

·氧的化学性质

  氧是化学性质活泼的元素,除了惰性气体,卤素中的以及一些不活泼的金属(如金、铂)之外 ,绝大多 数非 金属和金 属 都能直接与 氧化合,但氧可以通过间接的方法与惰性气体氙生成氧化物:
  XeF6 + 3H2O=XeO3 + 6HF
  同样,氯的氧化物也可以通过间接的方法制得:
  2Cl2+2HgO=HgOoHgCl2+Cl2O
  在常温下,氧还可以将其他化合物氧化:
  2NO+O2=2NO2
  氧可以将葡萄糖氧化,这一作用是构成生物体呼吸作用的主要反应:
  C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
  氧的氧化态为 -2 、-1、+2 。 氧的氧化性仅次于氟,因此,氧和氟发生反应时,表现为+2价,形成氟化氧(F2O)。氧与金属元素形成的二元化合物有氧化物、过氧化物、超氧化物。氧分子可以失去一个电子,生成二氧基正离子,形成O2PtF6等化合物。

大气层氧气的产生

  地球的大气层形成初期是不含氧气的。

·光合作用

  原始大气是还原性的,充满了甲烷、氨等气体。
  大气层氧气的出现源于两种作用。
  一个是非生物参与的水的光解,一个是生物参与的光合作用。
  生物的光合作用对大气层的影响巨大。它造成了大气层由还原氛围向氧化氛围的转变。使得水光解产生的氢气能重新被氧化为水回到地球而不至于扩散到外层空间去,从而防止了地球上的水的流失。同时光合作用也加速了大气层氧气的积累,深刻地改变了地球上物种的代谢方式和形态。大气层含氧量在石炭纪的时候一度上升到了35%!。氧气含量的增加造成了依赖于渗透方式输氧的昆虫在形态上的巨型化。在石炭纪曾出现过翼展达一米的巨蜻蜓。

单线态氧和三线态

  普通氧气含有两个未配对的电子,等同于一个双游离基。两个未配对电子的自旋状态相同,自旋量子数之和S=1,2S+1=3,因而基态的氧分子自旋多重性为3,称为三线态氧。
  在受激发下,氧气分子的两个未配对电子发生配对,自旋量子数的代数和S=0,2S+1=1,称为单线态氧。
  空气中的氧气绝大多数为三线态氧。紫外线的照射及一些有机分子对氧气的能量传递是形成单线态氧的主要原因。单线态氧的氧化能力高于三线态氧。
  单线态氧的分子类似烯烃分子,因而可以和双烯发生狄尔斯-阿尔德反应.