氧
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氧 非金属气体化学元素，原子序数8，符号O。【分子式】O2 O3 O4（对于O4是否存在目前还有争议）
目录 |
元素
基本信息
【名称】氧
【序数】8
【符号】O
【旧称】氱
【原子量】15.9994
【晶体结构】简单立方晶胞
【声音在其中的传播速率】330m/s
【原子体积】14.0(立方厘米/摩尔)
【相对原子质量】16
【元素在太阳中的含量】9000ppm
【地壳中含量】474000（ppm）
氧化态：
Main O-2
Other O-1, O0, O+1, O+2
化学键能： (kJ /mol)
146 O-O
498 O=O
200 O-N
360 O-C
743 O=C
电离能 (kJ/ mol)
M - M+ 1313.9
M+ - M2+ 3388.2
M2+ - M3+ 5300.3
M3+ - M4+ 7469.1
M4+ - M5+ 10989.3
M5+ - M6+ 13326.2
M6+ - M7+ 71333.3
M7+ - M8+ 84076.3
晶胞参数：
a = 540.3 pm
b = 342.9 pm
c = 508.6 pm
α = 90°
β = 132.530°
γ = 90°
热导率: W/(m.K)
26.58
元素类型：非金属
发现
氧元素是由英国化学家约瑟夫.普利斯特里与瑞典药剂师及化学家舍勒于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人马和首先发现。
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定律。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。
名称
氧旧译作氱（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”。
描述
氧气通常条件下是呈无色、无臭和无味的气体，密度1.429克/升，1.419克/立方厘米（液），1.426克/立方厘米（固），熔点-218.4℃，沸点-182.962℃，在-182.962℃时液化成淡蓝色液体，在-218.4℃时凝固成雪状淡蓝色。固体在化合价一般为0和-2。电离能为13.618电子伏特。除惰性气体外的所有化学元素都能同氧形成化合物。大多数元素在含氧的气氛中加热时可生成氧化物。有许多元素可形成一种以上的氧化物。氧分子在低温下可形成水合晶体O2.H2O和O2.H2O2，后者较不稳定。氧气在空气中的溶解度是：4.89毫升/100毫升水（0℃），是水中生命体的基础。氧在地壳中丰度占第一位。干燥空气中含有20.946%体积的氧；水有88.81%重量的氧组成。除了O16外，还有O17和O18同位素。
用途
氧被大量用于熔炼、精炼、焊接、切割和表面处理等冶金过程中；液体氧是一种制冷剂，也是高能燃料氧化剂。它和锯屑、煤粉的混合物叫液氧炸药，是一种比较好的爆炸材料，氧与水蒸气相混，可用来代替空气吹入煤气气化炉内，能得到较高热值的煤气。液体氧也可作火箭推进剂；氧气是许多生物过程的基本成分，因此氧也就成了担负空间任何任务是需要大量装载的必需品之一。医疗上用氧气疗法，医治肺炎、煤气中毒等缺氧症。石料和玻璃产品的开采、生产和创造均需要大量的氧。
辅助资料
氧气是空气的主要组成部分。许多氧化合物，例如硝酸钾、氧化汞等在加热后都会放出氧气。氧是所有元素在地壳中含量最大的。这些都说明，氧气很早就可能被人们取得。但由于氧气是在平常状态下以气体状况存在，和可接触到的、可见的固体、液体不同，使人们单纯用直觉观察，是不能认清它的。
从16世纪开始，在西欧，不少研究者们对加热含氧化合物获得的气体，对空气在物质燃烧和动物呼吸中所起的作用，进行了初期的科学的化学实验，从而才发现了氧气。也就是在人们正确认识到燃烧现象，发现氧气后，才彻底推翻了燃素说。
拉瓦锡通过实验确定了空气中促进物质燃烧的气体物质是一种元素，称它为oxygène（法文，英文为oxygen）。这一词来自希腊文oxys（酸）和gene（产、生、源），即“酸之源”的意思。空气中的另一部分称为azote，来自希腊文a（没有）和zoe（生命），是“不能维持生命”的意思。
“oxygen”，我们今天称为氧。它的拉丁名称是oxygenium，元素符号为O。
物理性质
本品为无色气体；无臭，无味；有强助燃力。
本品1 容在常压20℃时，能在乙醇7 容或水32容中溶解。
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。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。
新的氧单质（O4）：O4是意大利的一位科学家合成的一种新型的氧分子，一个分子由四个氧原子构成.
振荡会发生爆炸，产生氧气：O4===振荡===2O2
它的氧化性比O2强的多.
在大气中含量极少
合成方法：
意大利科学家使用普通氧分子与带正电的氧离子作用，制造出o4
O4的能量密度比普通氧分子高
O4是一种比黄金还贵的气体，氧化性急强,可以与黄金反应.
是用普通氧分子和带正电的氧离子制造出含4个氧原子的氧分子。
这种氧分子可以稳定存在，预计构型为正四面体或者矩形，从两种构型中性分子O4,正一价分子O4+和负一价分子O4-的基态电子结构,并根据能量最低原则确定了各自的结构参数,从而得到了O4分子2种结构的基态总能量、一价电离能及电子亲合势能.与氧原子、普通氧分子O2和臭氧分子O3的计算结果比较,显示O4分子可以以正方形结构或正四面体结构形式存在,其中正方形结构更有可能是O4分子的真实空间结构.
化学性质
氧的非金属性和电负性仅次于氟，除了氦氖氩氪氟，和除黄金外的所有元素都能与氧起反应，这些反应称为氧化反应，而反应产生的化合物称为氧化物。一般而言，绝大多数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，可在氧中剧烈燃烧生二氧化碳与水蒸气。
氧的化合价：氧的化合价很特殊一般为-2价和0价。而氧在过氧化物中通常为-1价。在超氧化物中为-1/2，溴氧化物中氧为-1/3，超氧化物中氧的化合价只能说是超氧根离子，不能单独的看每个原子，因为电子是量子化的，不存在1/2个电子，自然化合价也就没有0.5的说法，臭氧化物也一样。而氧的正价很少出现，只有在和氟的化合物二氧化氟，二氧化二氟和六氟合铂酸二氧（O2PTF6)中显示+2价和+1价，在中学化学中只要记住氧和氟是没有正价就可以了。
实验证明，除黄金外的所有金属都能和氧发生反应生成金属氧化物，比如铂在高温下在纯氧中被氧化生成二氧化铂，黄金一般认为不能和氧发生反应，但是有三氧化二金和氢氧化金等化合物，其中金为+3价；氧气不能和氯，溴，碘发生反应，但是臭氧可以氧化它们.
鉴别
本品能使炽红的木条突然发火燃烧。
检查
酸碱度 取甲基红指示液与溴麝香草酚蓝指示液各0.3ml,加水400ml ，
煮沸5 分钟，放冷，分取各100ml,置甲、乙、丙3 支比色管中，乙管中加盐酸滴定液（
0.01mol/L ）0.20ml，丙管中加盐酸液(0.01mol/L)0.40ml；再在乙管中通本品2000ml
（速度为每小时4000ml），乙管显出的颜色不得较丙管的红色或甲管的绿色更深。
一氧化碳 取甲、乙2 支比色管，分别加微温的氨制硝酸银试液25ml，甲管中通本
品1000ml（速度为每小时4000ml）后，与乙管比较，应同样澄清无色。
二氧化碳 取甲、乙2 支比色管，分别加5％氢氧化钡溶液100ml ，乙管中加0.04％
碳酸氢钠溶液1.0ml ，甲管中通本品1000ml（速度为每小时4000ml）后，所显浑浊与乙
管比较，不得更浓（0.01％）。
其他气态氧化物质 取新制的碘化钾淀粉溶液（取碘化钾0.5g，加淀粉指示液100ml
溶解，即得）100ml ，置比色管中，加醋酸1 滴，通本品2000ml（速度为每小时4000ml
）后，溶液应无色。
含量测定
仪器装置 如图：A、C为总容量约300ml 的吸收器，B为适宜的塞子，D、E及I为细玻璃导管，F为刻度精密至0.1ml 、容量为100ml 的量气管主体，G为三通活塞，H为气体进出口，J为平衡瓶。临用前用橡胶管将吸收器与量气管连接，后者再与平衡瓶连接。
测定法 先将铜丝节（取直径约0.8mm 的紫铜丝缠成直径约4mm 的铜丝卷并剪成长
约10mm的小节）装满于吸收器A中，用塞B塞紧，再将氨－氯化铵溶液（取氯化铵150g，加水200ml ，随搅随小心加浓氨溶液200ml ，混匀）导入，使充满A并部分留于C中，再将饱和氯化钠溶液注入平衡瓶J中，提高平衡瓶，使饱和氯化钠溶液充满F，多余溶液由H流出，转动G接通量气管与吸收器，下降平衡瓶使吸收器中的溶液全部充满导管D、E、I和活塞G的入口，立即关闭活塞，如有气体和部分氨－氯化铵溶液进入量气管时，可提高平衡瓶转动活塞，使由H排出。
将供试品钢瓶接上减压阀（专供氧气用），后者出口接上橡胶管，小心微开钢瓶气阀，再开减压阀使氧气喷放1 分钟后，调整至较弱的气流。
将橡胶管另一端连接在气体进出口H上，俟量气管装满本品后，关闭G并立即拆去气体进出口H上的橡胶管，静置数分钟，转动G接通气体进出口H，将平衡瓶徐徐升降（为防止吸入外界空气，应注意使平衡瓶内的液面略高于量气管内的液面），使量气管内的液面恰达刻度100ml 处。转动G接通量气管与吸收器，举起平衡瓶使供试品进入吸收器A中，当饱和氯化钠溶液流经导管I并充满导管D时，关闭G并将吸收器A小心充分振摇5 ～10分钟，俟气体被吸收近完毕时（所剩者为氮或其他不被吸收的气体），转动G接通量气管与吸收器，降低平衡瓶，将剩余气体由吸收器转入量气管中，当氨－氯化铵溶液充满吸收器A并经导管D、E与I通过活塞G时，关闭活塞。
约5 分钟后，调节平衡瓶的液面使量气管内的气体压力与大气压力一致，读出量气管内的液面刻度，算出供试品的含量。
为了检查氧是否完全被吸收，应重复上述操作，自“转动G接通量气管与吸收器，举起平衡瓶”起，依法操作，至剩余的气体体积恒定为止（二次差不大于0.05ml）。
检查或测定前，应先将供试品钢瓶在试验室温度下放置6 小时以上。
贮藏
置耐压钢瓶内，在30℃以下保存。
实验室制法
实验室制氧可在玻璃容器中加热氧化汞或分解硝酸盐和利用浓硫酸与二氧化锰作用亦制得氧。实验室中通常用加热高锰酸钾的方法制取氧气,还可用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法制取氧气但现在多不采用这种方法，因为氯酸钾可爆炸；用催化剂催化过氧化氢(双氧水)分解也可方便地制取氧气。大规模地生产氧而且对纯度要求不高时使用空气的液化和分馏来进行的，少量氧或纯度较高的氧由电解水制取。
同位素
氧的同位素已知的有十五种，包括氧-12至氧-26，其中氧-16、氧-17和氧-18三种属于稳定型，其他已知的同位素都带有放射性，其半衰期全部均少于三分钟。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的放射性同位素氟-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。
分布
氧元素占整个地壳质量的48.6%是地壳中含量最多的元素，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。
中毒
分类
“氧中毒”一般发生在长期吸氧的病人中。尽管适当吸氧能提高人体细胞新陈代谢能力、增强人体免疫力，但长期吸入高浓度氧气也会发生肺泡表面活性物质减少，引发肺泡内渗液，出现肺水肿，出现头昏、面色苍白、心跳加快等诸多问题。 更为严重的是，氧中毒当时不容易被觉察，往往在2-3天后才会发生临床症状，此时再进行抢救往往容易贻误时间。一些家庭用氧者往往不注意吸入氧气的浓度和时间，认为氧浓度越高越好，吸氧的时间越长越好。这就增大了氧中毒的危险性。
1. 肺型氧中毒
开始为鼻粘膜充血，有发痒感觉。即可出现口干、咽痛、咳嗽、胸骨后不适；发生频繁咳嗽、吸气时胸骨后灼痛；胸骨后剧痛、难以控制的咳嗽，肺活量已出现下降，危及生命。
2. 脑型氧中毒
最初出现额、眼、鼻、口唇及面颊肌肉的纤维性颤动，也可累及手的小肌肉；面色苍白、有异味感。继而可有恶心、呕吐、眩晕、汗、流涎、上腹部紧张；也可出现视力丧失、视野缩小、幻视、幻听；还会有心动过缓、心悸、气哽、指(趾)端发麻、情绪反常(忧虑、抑郁、烦躁或欣悦)。接着出现极度疲劳、嗜睡、呼吸困难等。少数情况还可能发生虚脱。
3. 眼型氧中毒：
主要表现为视网膜萎缩。 早产婴儿在恒温箱内吸氧时间过长，视网膜有广泛的血管阻塞、成纤维组织浸润、晶体后纤维增生，可因而致盲。
预防
氧中毒是能够很好预防的，一方面要加
强平时对有关人员的教育，使其对氧中毒的症状，尤其是前驱症状有所了解和警惕，另一方面在用氧的过程中，要严格遵守各项操作规则。具体预防措施有以下几个方面。
⑴ 氧敏感试验（oxygen susceptibility test）
让受试者在280 kPa下吸纯氧30 min，如出现惊厥前驱症状，则氧敏感试验阳性，不能选做潜水员或潜艇舰员。
⑵ 严格控制吸氧的压强-时程(pressure-duration limitation)。
⑶ 间歇吸氧（intermittent oxygen exposure）
即将吸氧分阶段进行，在两次吸氧之间吸空气5～10 min。事实证明，较短的间歇时间能够预防较长吸氧时间内可能引致的氧中毒，从而可以延长吸氧的总时程，达到最大限度利用氧的目的。
⑷ 控制发病因素
① 保证供氧装置处于良好状态，严格操作规程；
② 了解潜水员或患者的日常生活、作息制度和精神状态；
③ 吸氧时，尽量减少不必要的体力活动；
④ 吸氧期间，医务人员应密切关注，以便发现情况及时处理。
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