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氧的特性
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氧在元素周期表中的位置
总体特性
名称符号原子序 氧、O、8
系列 非金属
周期元素分区 16族(VA)2p
密度硬度 1.429 kg/m3(273K)、NA
颜色和外表 气态无色
液态和固态蓝色
File:O,8.jpg
大气含量 20.946 %
地壳含量 49.4 %
原意 的生成者
oxus 酸 + geinomai 源
来由 早期发现的都有氧元素
原子属性
原子量 15.9994 原子量单位
原子半径 (计算值) 60(48)pm
共价半径 73 pm
范德华半径 152 pm
价电子排布 [He]2s22p4
电子排布 2,6
氧化价(氧化物-2,-1(中性)
晶体结构 正方体
物理属性
物质状态 气态順磁性
熔点 50.35 K(-222.80 °C
沸点 90.18 K(-182.97 °C)
摩尔体积 17.36×10-6m3/mol
汽化热 3.4099 kJ/mol
熔化热 0.22259 kJ/mol
蒸气压 无数据
声速 317.5 m/s(293.15K)
其他性质
电负性 3.44(鲍林标度
比热 920 J/(kg·K)
电导率 无数据
热导率 0.02674 W/(m·K)
第一电离能1313.95 kJ/mol
第二电离能3388.3 kJ/mol
第三电离能5300.5 kJ/mol
第四电离能7469.2 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变
模式
衰变能量
MeV
衰变
产物
16O99.762 %
稳定
17O0.038 %
稳定
18O0.2 %
稳定
在没有特别注明的情况下使用的是
国际标准基准单位单位和标准气温和气压
单质性状只指氧气,
另一同素异形体的性状请参见臭氧

是一种化学元素,其原子序数为8,由符号“O”表示。在元素周期表中,氧是氧族元素的一员,它也是一个高反应性的第2周期非金属元素,很容易与几乎所有其它元素形成化合物(主要为氧化物)。在标准状况下,两个氧原子结合形成氧气,是一种无色无嗅无味的双原子气体,化学式为Template:Chem。如果按质量计算,氧在宇宙中的含量仅次于,在地壳中,氧则是含量最丰富的元素。氧不仅占了质量的88%,也占了空气体积的20.9%。

构成有机体的所有主要化合物都含有氧,包括蛋白质碳水化合物脂肪。构成动物牙齿骨骼的主要无机化合物也含有氧。由蓝藻藻类和植物经过光合作用所产生的氧气化学式为Template:Chem,几乎所有复杂生物的细胞呼吸作用都需要用到氧气。对于厌氧性生物来说,氧气是有毒的。这类生物曾经是早期地球上的主要生物,直到2.5亿年前Template:Chem开始在大气层中逐渐积累。[1]氧气的另一个同素异形体臭氧。在高海拔形成的臭氧层能够隔离来自太阳的紫外线辐射。但是接近地表的臭氧则是一种污染,这些臭氧主要存在与光化学烟雾中。

氧气是由约瑟夫·普利斯特里卡尔·威廉·舍勒独立发现的。虽然卡尔比约瑟夫早发现一年,但由于约瑟夫首先发表论文,所以很多人仍然认为是约瑟夫首先发现的。氧气的英文名是“Oxygen”,由拉瓦锡定名与1777年,拉瓦烯利用氧气所进行的试验在燃烧腐蚀的方面打败了当时流行的燃素说。在工业上,氧气是通过分馏液态空气制备的,同时使用分子筛除去二氧化碳氮气。也可以通过电解水等其他方式制备氧气。氧气的运用包括钢铁的冶炼、塑料纺织品的制造以及作为火箭推进剂与进行氧气疗法,也用来在飞机潜艇太空船潜水中维持生命。

性質编辑

氧的单质形态有氧气(O2)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭,能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色,具有顺磁性。氧能跟化合成。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。

化學性質编辑

氧的活性很大,除了惰性氣體、活性小的金屬元素如之外,大部分的元素都能與氧起反應,這些反應稱為氧化反應,而反應產生的化合物稱為氧化物。一般而言,非金屬氧化物的水溶液呈酸性,而鹼金屬或鹼土金屬氧化物則為鹼性。此外,幾乎所有的有機化合物,可在氧中劇烈燃生二氧化碳

製備编辑

拉瓦錫曾以在空氣中加熱,產生紅色的氧化汞粉末,再加熱氧化汞取得純氧。

\rm 2Hg + O_2 \longrightarrow 2HgO
\rm 2HgO \longrightarrow 2Hg + O_2 \uparrow

實驗室中常用氯酸鉀晶體與二氧化錳(催化劑)混合加熱製取,並以排水集氣法或向上排空气法收集:

\rm 2KClO_3 \xrightarrow[\Delta]{MnO_2} 2KCl + 3O_2\uparrow

或利用二氧化錳催化雙氧水分解產生氧:

\rm 2H_2O_2 \xrightarrow{MnO_2} 2H_2O + O_2\uparrow

再或者用高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气:

\rm 2KMnO_4 \xrightarrow{\Delta} K_2MnO_4 +MnO_2+ O_2\uparrow

工業上則是利用分离液態空氣和電解水製取氧氣:

\rm 2H_2O \xrightarrow{ELECTROLYSIS} O_2\uparrow + 2H_2\uparrow

(電解水,"+"極產生 \rm O_2, "-"極產生\rm H_2。)

发现编辑

氧元素是由英国化学家约瑟夫·普利斯特里瑞典药剂师及化学家舍勒1774年分别发现。但是普利斯特里却支持燃素学说。

另有说法认为氧气首先由中国马和首先发现。[2]

1777年法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说,指出物质只能在含氧的空气中进行燃烧,燃烧物重量的增加与空气中失去的氧相等,从而推翻了全部的燃素说,并正式确立质量守恒原理。从严格意义上讲,发现氧元素的为瑞典化学家舍勒,而确定氧元素化学性质的为法国化学家拉瓦锡。

名稱由來编辑

氧氣(Oxygen)希臘文的意思是「酸素」,該名稱是由法國化學家拉瓦錫所起,原因是拉瓦錫錯誤地認為,所有的酸都含有這種新氣體。現在日文裡氧氣的名稱仍然是「酸素」。而台語受到台灣日治時期的影響,也以「酸素」之日語發音稱呼氧氣。

氧氣的中文名稱是清朝徐壽命名的。他認為人的生存離不開氧氣,所以就命名為「養氣」即「養氣之質」,後來為了統一就用「氧」代替了「養」字,便叫這「氧氣」。

同位素编辑

主条目:氧的同位素

氧的同位素已知的有十五種,包括氧-12氧-26,其中氧-16氧-17氧-18三種屬於穩定型,其他已知的同位素都帶有放射性,其半衰期全部均少於三分鐘。利用医用回旋加速器产生的质子,轰击重氧水之中的氧-18,通过(p,n)核反应,从而获得可以发射正电子放射性同位素氟-18离子,用于合成正电子发射计算机断层扫描检查所需的示踪剂氟代脱氧葡萄糖

用途编辑

氧氣的運用包括鋼鐵的冶煉、塑料紡織品的製造以及作為火箭推進劑與進行氧氣療法,也用來在飛機潛艇太空船潛水中維持生命。

在地球上的分布编辑

元素占整个地壳质量的48.6%,它在地壳中基本上是以氧化物的形式存在的。每一千克的海水中溶解有2.8毫克的氧气,而海水中的氧元素差不多达到了88%.就整个地球而言,氧的质量分数为15.2%。无论是人、动物还是植物,他们的生物细胞都有类似的组成,其中氧元素占到了65%的质量。

参见编辑

參考文獻 编辑

  1. Template:Cite press release
  2. 袁翰青,“马和”发现氧气的问题,《化学通报》,1954年04期

外部链接编辑

註解编辑




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