氧（O）元素

---

化学元素氧分为硫族气体和非金属。于1774年由约瑟夫·普里斯特利（Joseph Priestley）发现，但在此之前两年已由卡尔·w·舍勒（Carl W. Scheele）发现，但未发表。

属性	描述
英文名	Oxygen
分类	氧是一种硫化物，也是一种非金属
颜色	无色
原子量	15.9994
状态	气体
熔点	-218.3 ℃, 54.8 K
沸点	-182.9 ℃, 90.2 K
电子数	8
质子数	8
最丰富同位素中的中子	8
电子层	2,6
电子构型	1s2 2s2 2p4
密度 @ 20℃:	0.001429 g/cm3

氧元素的发现

1774年，约瑟夫·普里斯特利在英国发现了氧元素，两年前，卡尔·w·舍勒在瑞典发现了氧元素，但没有发表。

舍勒加热了几种化合物，包括硝酸钾、氧化锰和氧化汞，发现它们释放出一种气体，这种气体可促进燃烧。

普里斯特利加热氧化汞，用一个12英寸的“燃烧透镜”（非常大的放大镜）聚焦阳光，使氧化汞达到高温。普里斯特利的透镜比安东尼·拉瓦锡在研究碳时使用的巨大透镜要小。

完全出乎意料的是，热氧化汞产生了一种气体，该气体可使蜡烛燃烧的速度比平常快了五倍。普里斯特利写道：“但令我惊讶的是，蜡烛在空气中燃烧，火焰异常旺盛。我完全不知道该怎么解释。”

除了注意到氧气对燃烧的影响，普里斯特利后来注意到这种新气体的生物学作用。他把一只老鼠放在一个氧气罐里，希望它最多能存活15分钟，然后窒息而死。相反，这只老鼠活了整整一个小时，而且没有不适的反应。

安东尼·拉瓦锡和普里斯特利做过类似的实验，他发现空气中含有大约20%的氧气，当任何物质燃烧时，实际上是与氧气进行化学结合。

拉瓦锡还发现，加热氧化汞所释放的气体重量与氧化汞所损失的重量相同，而当其他元素与氧发生反应时，它们所增加的重量与从空气中失去的重量相同。

这使得拉瓦锡提出了一个新的基本定律：质量守恒定律；“物质在化学反应中是守恒的”，或者，“化学反应产物的总质量与起始物质的总质量相等。”

除了这些成就，是拉瓦锡第一个给这种元素命名为氧（Oxygen）。

“Oxygen”这个词来源于希腊单词“oxys”，意思是酸，“genes”的意思是形成。

在它被发现和分离之前，许多科学家已经认识到一种具有氧属性的物质的存在:

16世纪早期，列奥纳多·达·芬奇观察到，呼吸和燃烧消耗了一部分空气。

1665年，罗伯特·胡克注意到，空气中含有一种存在于硝酸钾[硝酸钾加热时会释放氧气]中的物质和大量的不活泼物质[氮]。

1668年，约翰·马约写道，空气中含有氧气[他称其为硝基精神(nitroarial spirit)]，在呼吸和燃烧中消耗氧气。

马休观察到：没有氧气的物质不会在空气中燃烧；氧存在于硝酸钾的酸性部分[即硝酸钾。动物呼吸时吸收氧气到血液中；动物呼出的空气中含氧量比新鲜空气少。

外观和特性

危害:

氧气（O₂）在正常情况下是无毒的。

然而，暴露在高于正常压力的氧气下，例如水肺潜水者，可能会导致抽搐。

臭氧(O₃)是有毒的，如果吸入会损害肺部。

特点:

氧的常见形式(O₂)是一种无色、无嗅、无味的双原子气体。

氧的反应性极强，除了稀有气体外，几乎所有其他元素都能与氧形成氧化物。

氧在冷水中比在温水中更容易溶解。因此，我们地球上凉爽的极地海洋比温暖的热带海洋的生命密度更大。

液态和固态氧呈淡蓝色，具有强烈的顺磁性。

臭氧(O₃)是氧的另一种形式（同素异形体），自然存在于地球上层大气中。它是由紫外光作用于氧气而产生的。臭氧保护我们免受来自太阳的大部分有害紫外线辐射。在地球早期的大气中，在氧气和臭氧含量还不够高之前，到达地球表面的紫外线辐射对许多生物体来说是致命的。

与氧的反应是我们用来区分金属（形成碱性氧化物）和非金属（形成酸性氧化物）的标准之一。

氧元素的利用

氧气的主要商业用途是用于炼钢。通过与氧气反应从钢中除去碳杂质，形成二氧化碳气体。

氧也用于氧乙炔焊接，作为火箭燃料的氧化剂，以及生产甲醇和环氧乙烷。

植物和动物依靠氧气进行呼吸。

纯氧经常用于帮助呼吸系统疾病的患者呼吸。

氧同位素及丰度

地壳的丰度：按重量占46%，按摩尔占60%

丰度太阳系：按重量为9000 ppm，按摩尔为700 ppm

来源

氧是地壳中最丰富的元素，几乎占其质量的一半。地壳中超过一半的原子是氧原子。地球海洋中大约86%是氧气——主要以水的形式存在。

氧是宇宙中第三种最常见的元素，排在氢和氦之后。商业上它是从液化空分设备中获得的。它可以在实验室用电解水的方法制备。

同位素

13个半衰期已知，质量数12到24。自然生成的氧是三种稳定同位素的混合物，它们的比例如下：¹⁶O(99.8%)、 ¹⁷O(0.04%)和¹⁸O(0.2%)。

参考

• Francis Preston Venable: A Short History of Chemistry., (2009) p66. Bibliobazaar.
• Leslie Alan Horvitz, Eureka!: Scientific Breakthroughs that Changed the World., (2002) p19-20 Wiley.
• Mary Elvira Weeks, The discovery of the elements. IV. Three important gases., J. Chem. Educ., 1932, 9 (2), p 215.
• John Mayow, Tractatus Quinque Medico-Physici, 1674, Online Book.
• Malcolm Dole, The Natural History of Oxygen., The Journal of General Physiology., 1965, p5-27. (pdf download).

---