此條
目 め 介 かい 紹的
是 ぜ 由 よし 氧
元素 げんそ 组成
的 てき O
2 气体。关于氧
元素 げんそ ,请见「
氧 」。
氧气 (英語 えいご :oxygen gas )通常 つうじょう 指 ゆび 双 そう 氧 (dioxygen ,分子 ぶんし 式 しき :O2 ),是 ぜ 由 よし 两个氧 原子 げんし 通 つう 过共 きょう 价键 组成的 てき 双 そう 原子 げんし 分子 ぶんし ,也是氧元素 げんそ 在 ざい 自然 しぜん 界 かい 中 ちゅう 最 さい 常 つね 见的单质 形 かたち 态。氧气在 ざい 常温 じょうおん 标准状 じょう 况 下 しも 是 ぜ 气态 ,在 ざい 现今的 てき 地球 ちきゅう 大 だい 气层中 ちゅう 按气体分 ぶん 压 计算大 だい 约占空 そら 气成分 せいぶん 的 てき 21%,密度 みつど 为1.429g/L,比 ひ 空 そら 气略大 だい ;游 ゆう 离态在 ざい 水 みず 中 なか 的 てき 溶解 ようかい 度 ど 较低。氧气是 ぜ 活性 かっせい 较高的 てき 氧化剂 ,自身 じしん 不可 ふか 燃 もえ 但 ただし 可 か 助 じょ 燃 もえ 其它化学 かがく 反 はん 应 ,是 ぜ 生物 せいぶつ 圈 けん 内 うち 所有 しょゆう 真 ま 核 かく 细胞生物 せいぶつ 进行呼吸 こきゅう 作用 さよう 产生生物 せいぶつ 能 のう 必需 ひつじゅ 的 てき 一 いち 种化学 かがく 物 ぶつ 质 。
氧气最 さい 先 さき 是 ぜ 由 ゆかり 卡尔·威 い 廉 かど ·舍 しゃ 勒 发现的 てき ,约瑟夫 おっと ·普 ふ 利 り 斯特里 さと 也于之 の 后 きさき 成功 せいこう 发现[ 2] ,但 ただし 由 よし 于约瑟夫首 くび 先 さき 发表论文,所以 ゆえん 很多人 じん 仍然认为氧气是 ぜ 约瑟夫 おっと 首 くび 先 さき 发现的 てき 。氧气的 てき 英文 えいぶん 名 めい 是 ぜ “Dioxygen”,由 ゆかり 拉 ひしげ 瓦 かわら 锡定 じょう 名 めい 于1777年 ねん ,他 た 利用 りよう 氧气所 しょ 进行的 てき 试验在 ざい 燃 もえ 烧和 わ 腐 くさ 蚀的 てき 方面 ほうめん 打 だ 败了当 とう 时流行 りゅうこう 的 てき 燃 もえ 素 す 说 。
普 ひろし 利 とぎ 斯特里 さと 的 てき 實驗 じっけん [ 编辑 ]
約 やく 瑟夫·普 ふ 利 り 斯特里 さと 將 はた 一隻燃燒的蠟燭放入密閉的玻璃罩中,蠟燭燃燒 ねんしょう 一 いち 段 だん 時間 じかん 即 そく 熄滅;如果將 しょう 一隻老鼠與燃燒的蠟燭一同放在密閉的玻璃罩中,老 ろう 鼠 ねずみ 在 ざい 蠟燭燃盡 もえつき 後 ご 不 ふ 久 ひさ 即 そく 死亡 しぼう ;如果以植物 しょくぶつ 取 と 代 だい 老 ろう 鼠 ねずみ 並 なみ 以陽光 こう 照射 しょうしゃ ,植物 しょくぶつ 不 ふ 僅不會 かい 在 ざい 蠟燭燃盡 もえつき 後 ご 死亡 しぼう ,在 ざい 蠟燭燃盡 もえつき 一段時間後再放入另一支點燃的蠟燭,該蠟燭 しょく 甚至可 か 以燃燒 ねんしょう 的 てき 更 さら 劇烈 げきれつ 。
由 よし 於普利 り 斯特里 さと 為 ため 燃 もえ 素 もと 說 せつ 的 てき 支持 しじ 者 しゃ ,他 た 推論 すいろん 植物 しょくぶつ 可 か 產 さん 生 せい 能 のう 助 じょ 燃 もえ 、維持 いじ 生物 せいぶつ 生存 せいぞん 的 てき 氣體 きたい ,即 そく 氧氣 ,而燃燒 ねんしょう 則 そく 會 かい 使 し 氧氣與 あずか 燃 もえ 素 す 結合 けつごう 而被「污染」,因 いん 此在著作 ちょさく 中將 ちゅうじょう 氧氣稱 しょう 為 ため 「脫去 だっきょ 燃 もえ 素的 すてき 氣體 きたい 」,氧氣燃燒 ねんしょう 後產 あとざん 生 せい 的 てき 二 に 氧化碳則 のり 被 ひ 稱 しょう 為 ため 「固定 こてい 氣體 きたい 」。
拉 ひしげ 瓦 かわら 節 ぶし 的 てき 研究 けんきゅう [ 编辑 ]
“氧氣”这一中文名稱是十九世紀清朝 せいちょう 科學 かがく 家 か 徐 じょ 壽 ひさし 命名 めいめい 的 てき 。他 た 認 みとめ 為 ため 人的 じんてき 生存 せいぞん 離 はなれ 不 ふ 開 ひらき 氧氣,所 しょ 以就命名 めいめい 為 ため 「養 やしなえ 氣 き 」即 そく 「養 やしなえ 氣 き 之 の 質 しつ 」,後來 こうらい 就用「氧」代替 だいたい 了 りょう 「養 よう 」字 じ ,便 びん 叫 さけべ 「氧氣」。
氧氣旧称 きゅうしょう “酸素 さんそ ”,来 き 自 じ 日 にち 语,英 えい 语“oxygen ”(希 まれ 臘語 :Οξυγόνο )也是来 き 自 じ 希 まれ 腊词根 ね “Ο おみくろん ξ くしー υ うぷしろん ”(oxy),表示 ひょうじ “酸 さん ”,因 いん 为曾认为所有 しょゆう 的 てき 酸 さん 都 と 含有 がんゆう 這種氣體 きたい 。現在 げんざい 日 にち 文 ぶん 裡 うら 氧氣的 てき 名稱 めいしょう 仍然是 ぜ 「酸素 さんそ / さんそ Sanso 」。而台 たい 語 ご 受到台灣 たいわん 日 にち 治 ち 時期 じき 的 てき 影響 えいきょう ,也以「酸素 さんそ 」之 の 日 にち 語 ご 發音 はつおん 稱呼 しょうこ 氧氣。
相對 そうたい 地 ち 冷 ひや 的 てき 海洋 かいよう 有 ゆう 比較 ひかく 多 た 的 てき O2 。
地球 ちきゅう 空 そら 气中大 だい 约含有体 ありてい 积为20.947%的 てき 以单质 形式 けいしき 存在 そんざい 的 てき 氧气。拉 ひしげ 瓦 かわら 锡 曾利用 りよう 汞 与 あずか 曲 きょく 颈甑测出空 そら 气中氧气的 てき 含量。实验室 しつ 里 さと 也可以通过红磷 或 ある 白 しろ 磷大 だい 致测出 で 空 そら 气中的 てき 氧气含量。
在 ざい 八大 やひろ 行 ぎょう 星 ほし 中 なか ,地球 ちきゅう 是 ぜ 含氧气最多 さいた 的 てき ,其他的 てき 类地行 ぎょう 星 ほし (例 れい 如金星 かなぼし 、火星 かせい )几乎没 ぼつ 有 ゆう 氧气。而很久 ひさし 以前 いぜん 地球 ちきゅう 上 じょう 的 てき 原始 げんし 大 だい 气 也没有 ゆう 氧气。
在 ざい 森林 しんりん 、湿地 しっち 等 ひとし 植 うえ 被 ひ 丰富的 てき 地区 ちく ,氧气含量相 しょう 对更加 か 丰富。一般 いっぱん ,在 ざい 一天 いってん 之 これ 内 ない ,早 さ 晨是 ぜ 含氧气中最少 さいしょう 的 てき 时候。
地球 ちきゅう 大 だい 气层中 なか 氧气 的 てき 含量。红线和 わ 绿线分 ぶん 别代表 だいひょう 上限 じょうげん 和 わ 下限 かげん 。变化可分 かぶん 为五个阶段 だん : 第 だい 一 いち 阶段(38.5-24.5亿年前 まえ ):大 だい 气层中 ちゅう 几乎没 ぼつ 有 ゆう 氧气 第 だい 二 に 阶段(24.5-18.5亿年前 まえ ):氧气逐渐产生,但 ただし 溶解 ようかい 于海洋 かいよう 中 ちゅう ,与 あずか 岩石 がんせき 进行氧化反 はん 应 第 だい 三 さん 阶段(18.5-8.5亿年前 まえ ):氧气从海洋 かいよう 中 ちゅう 释放出来 でき ,但 ただし 被 ひ 地表 ちひょう 吸收 きゅうしゅう ,或 ある 转变成 なり 臭 におい 氧形成 けいせい 臭 におい 氧层 第 だい 四 よん 、第 だい 五 ご 阶段(8.5亿年前 ぜん 至 いたり 今 いま ):氧气开始在 ざい 大 だい 气层中 ちゅう 积累[ 3]
大 だい 气层氧气的 てき 出 で 现源于两种作用 よう ,一 いち 个是由 ゆかり 日光 にっこう 中 なか 的 てき 紫 むらさき 外 がい 线照射 しょうしゃ 水分 すいぶん 子 こ 引发、无需生物 せいぶつ 参与 さんよ 的 てき 光 ひかり 分解 ぶんかい 作用 さよう ,一 いち 个是需要 じゅよう 藍 あい 綠 みどり 菌 きん 、藻 も 类和 わ 植物 しょくぶつ 等 ひとし 叶 かのう 绿素生物 せいぶつ 参与 さんよ 的 てき 光 ひかり 合作 がっさく 用 よう 。后 きさき 者 しゃ 在 ざい 地球 ちきゅう 史 し 上 うえ 对大气层的 てき 影 かげ 响巨大 だい ,在 ざい 新太 あらた 古代 こだい 末期 まっき 造成 ぞうせい 了 りょう 大 だい 气层和 わ 海洋 かいよう 由 よし 偏 へん 还原性向 せいこう 偏 へん 氧化性 せい 的 てき 转变 ,从而在 ざい 古元 こもと 古代 こだい 因 いん 为氧化 耗光了 りょう 大 だい 气甲烷 而改变温室 おんしつ 效 こう 应 引发极端气候变化 造成 ぞうせい 了 りょう 历时三亿年的极寒时期 。新出 にいで 现的大量 たいりょう 游 ゆう 离氧气也摧残了 りょう 当 とう 时主要 よう 由 ゆかり 厌氧 的 てき 古 こ 菌 きん 菌 きん 毯 组成的 てき 早期 そうき 生物 せいぶつ 圈 けん ,使 つかい 得 とく 好 こう 氧细菌 和 かず 厌氧菌 きん 共生 きょうせい 的 てき 混生 こんせい 菌 きん 毯成为主流 りゅう ,从而促进了 りょう 古 こ 菌 きん 和好 かずよし 氧菌发生内 ない 共生 きょうせい 并演 えんじ 化 か 出 で 了 りょう 可 か 以充分 ぶん 利用 りよう 有 ゆう 氧呼吸 こきゅう 进行代 だい 谢的 てき 真 ま 核 かく 生物 せいぶつ 。同 どう 时紫外 がい 线对游 ゆう 离氧气的光 こう 解 かい ,加 か 上大 かみおお 气层中 ちゅう 放 ひ 电造成 ぞうせい 的 てき 随 ずい 机 つくえ 电解 作用 さよう ,使 つかい 得 とく 一小部分氧气被转变成了三 さん 原子 げんし 的 てき 同素 どうそ 异构体 たい ——臭 におい 氧 ,并在平 たいら 流 りゅう 层形成 けいせい 了 りょう 一 いち 个保护性的 てき 臭 におい 氧层 ,可 か 以阻隔 そかく 有害 ゆうがい 的 てき 短波 たんぱ 紫 むらさき 外 がい 线对地表 ちひょう 的 てき 照射 しょうしゃ 。
随 ずい 着 ぎ 中元 ちゅうげん 古代 こだい 早期 そうき 真 ま 核 かく 生物 せいぶつ 再 さい 次 つぎ 和 わ 蓝绿菌 きん 发生内 ない 共生 きょうせい 演 えんじ 化 か 出 で 了 りょう 原始 げんし 质体生物 せいぶつ ,藻 も 类(特 とく 别是绿藻 和 わ 红藻 )逐渐取代 だい 蓝绿菌 きん 成 なり 为地球 ちきゅう 上 じょう 主要 しゅよう 的 てき 氧气生 せい 产者。然 しか 而随着 ぎ 一 いち 类淡水 たんすい 绿藻(轮藻 )中 ちゅう 的 てき 一 いち 支 ささえ 在 ざい 古生代 こせいだい 的 てき 奥 おく 陶 すえ 纪成功 せいこう 在 ざい 陆地上 じょう 定 てい 殖 ふえ ,有 ゆう 胚 はい 植物 しょくぶつ 出 で 现并从此彻底改 あらため 变了地球 ちきゅう 的 てき 陆地外貌 がいぼう 。在 ざい 那 な 个尚且没有 ゆう 陆生动物 的 てき 时代,以蕨 わらび 类 为主的 てき 维管植物 しょくぶつ 在 ざい 志 こころざし 留 とめ 纪中期 ちゅうき 出 で 现并大 だい 范围扩散,并在泥 どろ 盆 ぼん 纪早期 そうき 形成 けいせい 了 りょう 以热带 湿地 しっち 为基础、不断 ふだん 扩散的 てき 煤 すす 炭 ずみ 森林 しんりん ,大 だい 气层含氧量 りょう 也一 いち 度 ど 飙升,在 ざい 石炭 せきたん 纪 甚至达到了 りょう 空 そら 气成分 ぶん 的 てき 35%。氧气含量的 てき 增加 ぞうか 使 し 得 え 依 よ 赖于渗透 方式 ほうしき 输氧的 てき 陆生节肢动物 在 ざい 形 かたち 态上出 で 现巨型 がた 化 か (比 ひ 如节胸蜈蚣 むかで 和 わ 巨 きょ 脈 みゃく 蜻蜓 ),直 ちょく 到 いた 石炭 せきたん 纪晚期 き 雨林 うりん 崩 くずし 溃和之 かずゆき 后 きさき 二 に 叠纪盘古超大 ちょうだい 陆 的 てき 形成 けいせい ,内 ない 陆气候 こう 的 てき 干 ひ 燥化使 し 得 とく 森林 しんりん 和 わ 树沼 退 すさ 缩形成 けいせい 沙漠 さばく ,被子植物 ひししょくぶつ 逐渐取代 だい 了 りょう 蕨 わらび 类植物 しょくぶつ ,氧气浓度也回落到与 あずか 现今相近 すけちか 的 てき 水平 すいへい 。
氧气由 よし 氧分子 ぶんし (O2 )构成。每 まい 一个氧气分子由2个氧 原子 げんし 构成。
氧氣是 ぜ 双 そう 原子 げんし 分子 ぶんし ,兩個 りゃんこ 氧原子 げんし 形成 けいせい 共 ども 价键,一 いち 個 こ 2p轨道形成 けいせい σ しぐま 键,另两個 こ 2p轨道形成 けいせい π ぱい 键。其分子 ぶんし 軌域式 しき 为(σ しぐま 1s )2 (σ しぐま 1s * )2 (σ しぐま 2s )2 (σ しぐま 2s * )2 (σ しぐま 2p )2 (π ぱい 2p )4 (π ぱい 2p * )2 ,因 いん 此氧氣 き 是 ぜ 奇 き 电子分子 ぶんし ,具有 ぐゆう 顺磁性 せい 。
氧氣分子 ぶんし 的 てき 軌域圖 ず 。[ 4] 左右 さゆう 兩 りょう 旁 つくり 為 ため 各 かく 氧原子 げんし 的 てき 原子 げんし 軌域,中間 なかま 為 ため 原子 げんし 軌域重疊 ちょうじょう 後 ご 所 しょ 形成 けいせい 的 てき 分子 ぶんし 軌域。共 とも 12個 こ 2p電子 でんし 根據 こんきょ 構造 こうぞう 原理 げんり 從 したがえ 低 てい 至高 しこう 順序 じゅんじょ 填 はま 入 にゅう 分子 ぶんし 軌域,其中最高 さいこう 兩個 りゃんこ 電子 でんし 不 ふ 成 なり 對 たい ,是 ぜ 氧氣諸多 しょた 性質 せいしつ 的 てき 根源 こんげん 。
氧氣分子 ぶんし
O
2
{\displaystyle {\ce {O2}}}
由 よし 兩個 りゃんこ 氧原子 げんし 鍵 かぎ 合 あい 組成 そせい ,又 また 稱 たたえ 雙 そう 原子 げんし 氧。分子 ぶんし 軌域理論 りろん 能 のう 夠很好地 こうち 解釋 かいしゃく 氧氣分子 ぶんし 的 てき 鍵 かぎ 合 あい 和 わ 性質 せいしつ (見 み 圖 ず )。兩個 りゃんこ 氧原子 げんし 各自 かくじ 的 てき s軌域 和 わ p軌域 結合 けつごう 後 ご ,形成 けいせい 一 いち 系列 けいれつ 成 なり 鍵 かぎ 與 あずか 反 はん 鍵 かぎ 分子 ぶんし 軌域 。
1
s
{\displaystyle 1s}
和 わ
2
s
{\displaystyle 2s}
原子 げんし 軌域分別 ふんべつ 結合 けつごう ,形成 けいせい
σ しぐま
s
{\displaystyle \sigma _{s}}
成 なり 鍵 かぎ 分子 ぶんし 軌域和 わ
σ しぐま
s
∗
{\displaystyle {\sigma _{s}}^{*}}
反 はん 鍵 かぎ 分子 ぶんし 軌域。
2
p
{\displaystyle 2p}
原子 げんし 軌域結合 けつごう 後 ご ,成 なり 為 ため 6個 こ 能 のう 級 きゅう 不同 ふどう 的 てき 分子 ぶんし 軌域──
σ しぐま
p
{\displaystyle \sigma _{p}}
、
π ぱい
x
{\displaystyle \pi _{x}}
和 わ
π ぱい
y
{\displaystyle \pi _{y}}
成 なり 鍵 かぎ 軌域,以及對應 たいおう 的 てき
σ しぐま
p
∗
{\displaystyle {\sigma _{p}}^{*}}
、
π ぱい
x
∗
{\displaystyle {\pi _{x}}^{*}}
和 わ
π ぱい
y
∗
{\displaystyle {\pi _{y}}^{*}}
反 はん 鍵 かぎ 軌域,其中兩個 りゃんこ
π ぱい
{\displaystyle \pi }
軌域及兩個 りゃんこ π ぱい *的 てき 能 のう 量 りょう 分別 ふんべつ 相 しょう 同 どう 。[ 4]
電子 でんし 按照構造 こうぞう 原理 げんり ,從 したがえ 低能 ていのう 量 りょう 至高 しこう 能 のう 量 りょう 順序 じゅんじょ 填 はま 入 にゅう 分子 ぶんし 軌域。
2
p
{\displaystyle 2p}
電子 でんし 共有 きょうゆう 8個 こ ,其中兩個 りゃんこ 填 はま 入 いれ
σ しぐま
p
{\displaystyle \sigma _{p}}
,四個分別成對填入兩個π ぱい 軌域 ,餘 よ 下 か 兩個 りゃんこ 不 ふ 成 なり 對地 たいち 分別 ふんべつ 填 はま 入 にゅう 兩個 りゃんこ
π ぱい
∗
{\displaystyle \pi ^{*}}
軌域。從 したがえ 成 なり 鍵 かぎ 軌域電子 でんし 數 すう 和 わ 反 はん 鍵 かぎ 軌域電子 でんし 數 すう 可 か 得 とく 出 で ,氧氣分子 ぶんし 的 てき 鍵 かぎ 級 きゅう 為 ため
6
−
2
2
=
2
{\displaystyle {\frac {6-2}{2}}=2}
。[ 4] 這兩個 りゃんこ 不 ふ 成 なり 對 たい 電子 でんし 是 ぜ 氧氣分子 ぶんし 的 てき 價 あたい 電子 でんし ,它們決定 けってい 了 りょう 氧氣的 てき 性質 せいしつ 。
根據 こんきょ 洪 ひろし 德 とく 規則 きそく ,在 ざい 基 もと 態 たい 下 しも 兩個 りゃんこ 價 か 電子 でんし 的 てき 自 じ 旋 互相平行 へいこう ,因 いん 此氧氣分 きぶん 子 こ 的 てき 最低 さいてい 能 のう 態 たい 為 ため 三 さん 重態 じゅうたい ,即 そく 有 ゆう 三個能量相同而自旋不同的量子態。由 よし 於兩個 りゃんこ 價 か 電子 でんし 不 ふ 成 なり 對 たい ,所以 ゆえん 兩個 りゃんこ
π ぱい
∗
{\displaystyle \pi ^{*}}
軌域均 ひとし 處 しょ 於半滿 まん 的 てき 狀態 じょうたい 。這使得 とく 氧氣有 ゆう 雙 そう 自由 じゆう 基 もと 的 てき 性質 せいしつ ,還 かえ 可 か 以解釋 かいしゃく 氧氣的 てき 順 じゅん 磁性 じせい 。(氧氣分子 ぶんし 之 の 間 あいだ 的 てき 負 まけ 交換 こうかん 能 のう 也導致一部分 ぶぶん 的 てき 順 じゅん 磁性 じせい 。)[ 6] [ 7] 由 よし 於含不 ふ 成 なり 對 たい 電子 でんし ,所以 ゆえん 氧氣與 あずか 多數 たすう 有機 ゆうき 分子 ぶんし 的 てき 反應 はんのう 較慢,有機物 ゆうきぶつ 因 いん 而不會 かい 自發 じはつ 燃燒 ねんしょう 。[ 8]
氧氣分子 ぶんし 除 じょ 了 りょう 有能 ゆうのう 量 りょう 最低 さいてい 的 てき 三 さん 重態 じゅうたい (
3
∑
g
{\displaystyle ^{3}\textstyle \sum _{g}}
)以外 いがい ,還 かえ 有 ゆう 兩 りょう 種 たね 能 のう 量 りょう 高 だか 得 とく 多 た 的 てき 單 たん 態 たい 。在 ざい 這兩個 りゃんこ 激發 げきはつ 態 たい 下 した ,兩個 りゃんこ 價 か 電子 でんし 的 てき 自 じ 旋互相反 あいはん 平行 へいこう ,違反 いはん 洪 ひろし 德 とく 規則 きそく 。這兩種 しゅ 單 たん 態 たい 的 てき 差別 さべつ 在 ざい 於,兩個 りゃんこ 價 か 電子 でんし 是 ぜ 位 い 於同一 いち 個 こ
π ぱい
∗
{\displaystyle \pi ^{*}}
軌域中 ちゅう (
1
Δ でるた
g
{\displaystyle ^{1}\Delta _{g}}
),還 かえ 是 ぜ 分 ぶん 開 ひらき 佔據兩個 りゃんこ
π ぱい
∗
{\displaystyle \pi ^{*}}
軌域(
1
∑
g
{\displaystyle ^{1}\textstyle \sum _{g}}
)。
1
∑
g
{\displaystyle ^{1}\textstyle \sum _{g}}
在 ざい 能 のう 量 りょう 上 じょう 不穩 ふおん 定 じょう ,會 かい 迅速 じんそく 變 へん 為 ため 更 さら 穩定的 てき
1
Δ でるた
g
{\displaystyle ^{1}\Delta _{g}}
。
1
∑
g
{\displaystyle ^{1}\textstyle \sum _{g}}
狀態 じょうたい 下 か 的 てき 氧氣有 ゆう 抗 こう 磁性 じせい ,而
1
Δ でるた
g
{\displaystyle ^{1}\Delta _{g}}
狀態 じょうたい 下 か 的 てき 氧氣則 そく 因 いん 為 ため 既 すんで 有 ゆう 的 てき 軌道 きどう 磁矩 而具有 ぐゆう 順 じゅん 磁性 じせい ,其磁強度 きょうど 與 あずか 三 さん 重態 じゅうたい 氧相 あい 約 やく 。[ 9] [ 10]
單 たん 態 たい 氧對於有機物 ゆうきぶつ 的 てき 反應 はんのう 性 せい 比 ひ 普通 ふつう 氧氣分子 ぶんし 強 きょう 得 とく 多 た 。短波 たんぱ 長光 ながみつ 在 ざい 分解 ぶんかい 對流 たいりゅう 層 そう 中 なか 的 てき 臭 しゅう 氧時會 かい 產 さん 生 せい 單 たん 態 たい 氧。[ 11] 在 ざい 免疫 めんえき 系統 けいとう 中 なか ,單 たん 態 たい 氧是活性 かっせい 氧的來 らい 源 げん 之 の 一 いち 。[ 12] 光 ひかり 合作 がっさく 用 よう 會 かい 利用 りよう 陽光 ようこう 的 てき 能 のう 量 りょう ,從 したがえ 水產 すいさん 生出 おいで 單 たん 重態 じゅうたい 氧 。[ 13] 在 ざい 進行 しんこう 光 こう 合作 がっさく 用 よう 的 てき 生物 せいぶつ 中 ちゅう ,類 るい 胡 えびす 蘿蔔素 もと 有 ゆう 助 じょ 吸收 きゅうしゅう 單 たん 態 たい 氧的能 のう 量 りょう ,並 なみ 將 はた 它轉換 てんかん 成基 せいき 態 たい 氧,從 したがえ 而避免 めん 單 たん 態 たい 氧對組織 そしき 造成 ぞうせい 損壞 そんかい 。[ 14]
加 か 热氯酸钾
实验室 しつ 小 しょう 规模制 せい 氧一般 いっぱん 会 かい 加 か 热氯酸钾 和 わ 催化剂 二 に 氧化锰的 てき 混合 こんごう 物 ぶつ ,生成 せいせい 氧 气和氯化钾 。其中,二氧化锰是催化剂。其发生 せい 装置 そうち 是 ぜ 固 かた 固 かた 加 か 热型,需要 じゅよう 使用 しよう 试管。
2
KClO
3
=
=
=
=
△
MnO
2
2
KCl
+
3
O
2
↑
{\displaystyle {\ce {2KClO3{\overset {MnO2}{\underset {\vartriangle }{=\!=\!=\!=}}}{2KCl}+3O2\uparrow }}}
用 よう 此方 こちら 法制 ほうせい 得 とく 的 てき 氧气通常 つうじょう 混 こん 有 ゆう 少量 しょうりょう 刺激 しげき 性 せい 气味的 てき 气体氯气 。
加 か 热高 こう 锰酸钾
加 か 热高锰酸钾生成 せいせい 锰酸钾、二氧化锰和氧气。发生装置 そうち 与 あずか 加 か 热氯酸 さん 钾制氧气的 てき 装置 そうち 相 しょう 同 どう ,但 ただし 试管口 こう 需要 じゅよう 塞 ふさが 棉花 めんか ,避免加 か 热时高 だか 锰酸钾粉末 まつ 进入导管而堵塞 ふさが 导管。导管被 ひ 堵 と 塞 ふさが 时,试管内 ない 压强增大 ぞうだい ,有 ゆう 可能 かのう 导致试管炸裂 さくれつ 。
2
KMnO
4
=
=
△
K
2
MnO
4
+
MnO
2
+
O
2
↑
{\displaystyle {\ce {2KMnO_{4}{\overset {\vartriangle }{=\!=}}{K2MnO4}+{MnO2}+O2\uparrow }}}
分解 ぶんかい 过氧化 か 氢
用 よう 过氧化 か 氢 溶液 ようえき (双 そう 氧水)和 わ 催化剂 二 に 氧化锰反 はん 应的方法 ほうほう 也可以制得 とく 氧气,同 どう 时产生 せい 水 みず 。发生装置 そうち 为固液 えき 不 ふ 加 か 热型装置 そうち ,通常 つうじょう 使用 しよう 锥形瓶 びん ,有 ゆう 时需要 じゅよう 分 ぶん 液 えき 漏斗 ろうと 。
2
H
2
O
2
=
=
=
=
MnO
2
2
H
2
O
+
O
2
↑
{\displaystyle {\ce {2H2O2{\overset {MnO2}{=\!=\!=\!=}}{2H2O}+O2\uparrow }}}
这种方法 ほうほう 简单易 えき 操作 そうさ ,节约能 のう 源 げん ,且生成 せいせい 物 ぶつ 没 ぼつ 有 ゆう 污染,是 ぜ 实验室 しつ 制 せい 取 と 氧气的 てき 常用 じょうよう 方法 ほうほう 之 の 一 いち 。
电解 水 みず
电解水 すい 也能制 せい 得 とく 氧气。电解水 すい 时,正 せい 极产生 せい 氧气,负极产生氢气 。氢气的 てき 体 からだ 积比氧气体 たい 积的2倍 ばい 多 た 一 いち 点 てん 点 てん (氧气不易 ふえき 溶于水 すい ,氢气难溶于水)。
2
H
2
O
=
=
=
=
通 つう 电
2
H
2
↑
+
O
2
↑
{\displaystyle {\ce {2H2O{\overset {\text{通 つう 电}}{=\!=\!=\!=}}{2H2\uparrow }+O2\uparrow }}}
需要 じゅよう 注意 ちゅうい 的 てき 是 ぜ ,化学 かがく 方程式 ほうていしき 中 ちゅう 的 てき “通 つう 电”不能 ふのう 写 うつし 成 なり “电解”。
物理 ぶつり 制 せい 取 と 氧气的 てき 方法 ほうほう 通 どおり 常用 じょうよう 于工业上。使用 しよう 分 ぶん 离液态空气法(利用 りよう 空 そら 气中各 かく 气体的 てき 沸点 ふってん 不同 ふどう 来 き 分 ぶん 离出氧气)。
低温 ていおん 制 せい 取 と
氧气的 てき 熔点 、沸点 ふってん 与 あずか 其他气体不同 ふどう ,所以 ゆえん 可 か 以利用 りよう 这一特性将空气冷却至-200℃以下 いか ,然 しか 后 きさき 滤出氧气。
分子 ぶんし 筛
高分子 こうぶんし 透 とおる 氧膜可 か 以快速 そく 将 はた 氧气过滤出来 でき 。
氧气不易 ふえき 溶于水 すい ,密度 みつど 比 ひ 空 そら 气大,所以 ゆえん 可 か 以用排水 はいすい 集 しゅう 氣 き 法 ほう 收集 しゅうしゅう 比 ひ 较纯的 てき 氧气,或 ある 者 もの 使用 しよう 向上 こうじょう 排 はい 空 そら 气法收集 しゅうしゅう 较干燥的氧气。
中国 ちゅうごく 国家 こっか 标准规定,氧气气瓶为淡蓝色[ 15] ,而美国 こく 则用绿色。
普通 ふつう 氧气含有 がんゆう 两个未配 みはい 对的电子,等 ひとし 同 どう 于一个双游离基。两个未配 みはい 对电子 こ 的 てき 自 じ 旋状态相同 どう ,自 じ 旋量子 りょうし 数 すう 之 これ 和 わ S = 1,2S + 1 = 3,因 いん 而基态的氧分子 ぶんし 自 じ 旋多重 たじゅう 性 せい 为3,称 しょう 为三 さん 线态氧。
在 ざい 受激发下,氧气分子 ぶんし 的 てき 两个未配 みはい 对电子 こ 发生配 はい 对,自 じ 旋量子 りょうし 数 すう 的 てき 代数 だいすう 和 わ S = 0,2S + 1 = 1,称 しょう 为单线态氧 。
空 そら 气中的 てき 氧气绝大多数 たすう 为三 さん 线态氧。紫 むらさき 外 がい 线的 てき 照射 しょうしゃ 及一些有机 つくえ 分子 ぶんし 对氧气的能 のう 量 りょう 传递是 ぜ 形成 けいせい 单线态氧的 てき 主要 しゅよう 原因 げんいん 。单线态氧的 てき 氧化能力 のうりょく 高 だか 于三 さん 线态氧。
单线态氧的 てき 分子 ぶんし 類似 るいじ 烯烴 分子 ぶんし ,因 いん 而可以和雙 そう 烯發生 はっせい 狄爾斯-阿 おもね 爾 しか 德 とく 反應 はんのう 。
虽然呼吸 こきゅう 需要 じゅよう 氧气,但 ただし 是 ぜ 人 じん 和 わ 动物长期待 きたい 在 ざい 高 こう 压氧舱中 なか ,或 ある 者 もの 呼吸 こきゅう 纯氧会 かい 发生氧气中毒 ちゅうどく ,造成 ぞうせい 神 しん 经中毒 ちゅうどく 的 てき 现象。其毒理 り 过程为肺部 ぶ 毛 げ 细管屏 へい 障 さわ 被 ひ 破 やぶ 坏,导致肺 はい 水 すい 肿、肺 はい 淤血和 わ 出血 しゅっけつ ,严重影 かげ 响呼吸 こきゅう 功 こう 能 のう ,进而使 し 各 かく 脏器缺 かけ 氧而发生损害。[ 16]
氧氣的 てき 運用 うんよう 包括 ほうかつ 鋼鐵 こうてつ 的 てき 冶煉、塑料 和 わ 紡織 ぼうしょく 品 ひん 的 てき 製造 せいぞう 以及作為 さくい 火箭 かせん 推進 すいしん 劑 ざい 與 あずか 進行 しんこう 氧氣療法 りょうほう ,也用來 らい 在 ざい 飛 ひ 機 き 、潛 せん 艇 てい 、太 ふとし 空 そら 船 せん 、潛水 せんすい 及火災 かさい 中 ちゅう 維持 いじ 生命 せいめい 。
除 じょ 厌氧菌 きん 外 そと ,几乎所有 しょゆう 的 てき 生物 せいぶつ 都 と 需要 じゅよう 氧气来 らい 呼吸 こきゅう 。生物 せいぶつ 细胞内 ない 的 てき 线粒体 からだ 会 かい 将 はた 氧气转化为二 に 氧化碳 ,同 どう 时释放能 のう 量 りょう 。同 どう 时,绿色植物 しょくぶつ 叶 かのう 绿体光 ひかり 合作 がっさく 用 よう 迅速 じんそく 产生氧气。当 とう 生物 せいぶつ 圈 けん 内 うち 消 けし 费者(或 ある 二氧化碳排放)过多而绿色 しょく 植物 しょくぶつ (生 なま 产者)过少,氧气就会减少,即 そく 破 やぶ 坏碳—氧平衡 へいこう 、温室 おんしつ 效 こう 应 。
在 ざい 太 ふとし 空 そら 船 せん 等 とう 封 ふう 闭空间,人 にん 呼吸 こきゅう 会 かい 消耗 しょうもう 氧气,此时可 か 以通过催化剂 使 つかい 二氧化碳转化为氧气。在室 ざいしつ 内 ない 等 とう 封 ふう 闭空间摆放绿色植物 しょくぶつ 也可以增加 ぞうか 氧气,但 ただし 是 ぜ 绿色植物 しょくぶつ 在 ざい 晚 ばん 上 じょう 或 ある 者 もの 阴雨天 うてん 不 ふ 适宜摆在室内 しつない 。
几乎所有 しょゆう 的 てき 可燃 かねん 物 ぶつ 燃 もえ 烧都需要 じゅよう 氧气。能 のう 够支持 しじ 聚合物 ぶつ 燃 もえ 烧的氧气的 てき 最小 さいしょう 浓度叫 さけべ 作 づく 极限氧指数 すう 。
可燃 かねん 物 ぶつ 燃 もえ 烧是剧烈氧化反 はん 应 ,常 つね 见的燃 もえ 烧有:
硫 :
S
+
O
2
=
=
=
=
点 てん 燃 もえ
SO
2
{\displaystyle {\ce {S{}+O2{\overset {\text{点 てん 燃 もえ }}{=\!=\!=\!=}}SO2}}}
碳 :
氧气充足 じゅうそく 时:
C
+
O
2
=
=
=
=
点 てん 燃 もえ
CO
2
{\displaystyle {\ce {C{}+O2{\overset {\text{点 てん 燃 もえ }}{=\!=\!=\!=}}CO2}}}
氧气不 ふ 充足 じゅうそく 时:
2
C
+
O
2
=
=
=
=
点 てん 燃 もえ
2
CO
{\displaystyle {\ce {2C{}+O2{\overset {\text{点 てん 燃 もえ }}{=\!=\!=\!=}}2CO}}}
镁 :
2
Mg
+
O
2
=
=
=
=
点 てん 燃 もえ
2
MgO
{\displaystyle {\ce {2Mg{}+O2{\overset {\text{点 てん 燃 もえ }}{=\!=\!=\!=}}2MgO}}}
铁 :只 ただ 能 のう 在 ざい 纯氧中 ちゅう 燃 もえ 烧:
3
Fe
+
2
O
2
=
=
=
=
点 てん 燃 もえ
Fe
3
O
4
{\displaystyle {\ce {3Fe{}+2O2{\overset {\text{点 てん 燃 もえ }}{=\!=\!=\!=}}Fe3O4}}}
一 いち 氧化碳 :
2
CO
+
O
2
=
=
=
=
点 てん 燃 もえ
2
CO
2
{\displaystyle {\ce {2CO{}+O2{\overset {\text{点 てん 燃 もえ }}{=\!=\!=\!=}}2CO2}}}
磷 :
4
P
+
5
O
2
=
=
=
=
点 てん 燃 もえ
2
P
2
O
5
{\displaystyle {\ce {4P{}+5O2{\overset {\text{点 てん 燃 もえ }}{=\!=\!=\!=}}2P2O5}}}
……
镁 是 ぜ 一 いち 个例外 がい 。镁 在 ざい 氧气、二 に 氧化碳 、氮气 中 ちゅう 都 と 能 のう 够燃 もえ 烧 。
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