氧
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氧(oxygen),一種化學元素,化學符號 O,原子序數 8,原子量15.999 4,屬周期系ⅥA族。為典型的非金屬。用於缺氧的預防和治療
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發現
1774年英國J.普里斯特利用一塊透鏡把太陽光聚焦在氧化汞上,發現一種能強烈幫助燃燒的氣體。同時期C.W.舍勒也進行類似的實驗,發現了氧。A.-L.拉瓦錫研究了此種氣體的性質,並正確地解釋這種氣體在燃燒過程中的作用,指出它與其他元素結合時,有形成酸的傾向,因此命名為oxygene,來源於希臘文oxysgenēs,原意為「酸形成者」。
存在
氧是地殼中最豐富的、分布最廣的元素,它在地殼中的含量為48.6%(重量)。單質氧在大氣中佔23%,水中佔88.8%,人體中佔65%。
大氣中的氧雖不斷地用於動物的呼吸、燃燒及其他氧化過程,但由於植物的光合作用能把二氧化碳轉變為氧氣,就使大氣中的氧的濃度幾乎保持不變。
氧原子有三種穩定同位素, 即氧16、氧17、氧18,其中氧16的含量最高,為99.759%。
物理性質
在常溫常壓下,氧為無色、無臭和無味的氣體;熔點-218.4°C,沸點-182.962°C,氣體密度1.429克/升。
化學性質
氧的電子構型為1s22s22p4,氧化態為-2、-1、+2,氧原子的電負性僅次於氟。所有化學元素都能與氧直接或間接地化合,生成各類氧化物,最豐富的二元氧化物是水和二氧化矽。
除了惰性氣體、鹵素及一些不活潑的金屬(如金、鉑等)外,氧能與所有的金屬和非金屬直接作用,生成氧化物;在常溫下,氧還可與化合物作用,如:
2NO+O2─→2NO2
4FeSO4+2H2SO4+O2─→2Fe2(SO4)3+2H2O
C6H12O6+6O2─→6CO2+6H2O
氧與惰性氣體氙能間接地生成氧化物:
6XeF4+12H2O─→2XeO3+4Xe+3O2+24HF
XeF6+3H2O─→XeO3+6HF
氧除了與金屬形成正常的氧化物外,還與活潑金屬形成過氧化物和超氧化物。氧分子還可失去一個電子,生成二氧基正離子O娚的化合物, 如O2PtF6;氧分子中每個氧原子含有一對孤對電子,可與絡合物中的金屬離子配位,如在血紅素的二價鐵的卟啉衍生物中,鐵(Ⅱ)可逆地與氧分子結合,在生物體中起輸氧的作用。
工業製法
大規模生產氧,採用液態空氣分餾的方法,首先把空氣壓縮和冷凍使其液化,然後將液態空氣分餾,先除去惰性氣體,再把氮分餾出去,留下的即為氧。經多步分餾,可得到工業用的純氧(99.5%),一般以壓縮氣體的形式裝在鋼瓶中貯存和運輸。純度高的氧也可用電解法生產。
應用
氧氣不但是動物維持生命過程和燃燒過程中不可缺少的物質,而且在現代工業生產上也十分重要。主要用途有:①冶金工業中用於熔煉、精鍊、焊接、切割和表面處理等冶金過程;②化學工業中用於烴類的部分氧化、水煤氣生產和顏料製造;③液氧在現代火箭的推進劑中用作氧化劑;④在空間、潛水和醫療中,氧供動物呼吸用以維持生命;⑤在環境保護方面用於廢水的處理;⑥用於玻璃的製造和吹製造型,以及採礦、採石、水泥等生產中。
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