氧

历程

早期实验

公元前2世纪，拜占庭的希腊人Philo进行了关于燃烧如何需要空气的第一个已知实验。他在他的著作《Pneumatica》中写道，将一个容器倒置在燃烧的蜡烛上，并在这个容器周围放水，意味着一些水进入了容器。斐洛认为这是因为空气变成了古典元素火。这是错的。很久以后，达芬奇正确地研究出，当燃烧发生时，空气被用掉了，这就迫使水进入容器。

17世纪末，罗伯特-波义耳发现，燃烧需要空气。英国化学家约翰-马约对此进行了补充，证明火只需要一部分空气。我们现在称之为氧气（以二氧的形式）。在他的一个实验中，他发现把蜡烛放在一个封闭的容器中，在熄灭之前，会使水上升，取代容器中空气体积的十四分之一。把一只老鼠放进盒子里，也发生了同样的事情。由此，他研究出氧气是用来呼吸和燃烧的。

闪电理论

罗伯特-胡克、奥勒-波尔奇、米哈伊尔-罗蒙诺索夫和皮埃尔-巴彦都在17、18世纪的实验中制造出了氧气。他们都不认为它是一种化学元素。这可能是因为phlogiston理论的想法。这是大多数人认为引起燃烧和腐蚀的原因。

J.J. Becher在1667年提出了这一理论，Georg Ernst Stahl在1731年对其进行了补充。phlogiston理论指出，所有的可燃物都由两部分组成。一部分称为phlogiston，当含有它的物质燃烧时，它就会被释放出来。

只留下少量残留物的非常易燃的材料，如木材或煤，被认为是由菲林斯顿制成的。腐蚀的东西，如铁，被认为只含有少量的物质。空气不属于这一理论的范畴。

发现

波兰炼金术士、哲学家和医生迈克尔-森迪沃吉乌斯谈到空气中的一种物质，称它为"生命的食物".，这种物质就是氧气。仙迪沃吉乌斯在1598年到1604年之间发现，这种物质与硝酸钾热分解过程中产生的物质是一样的。有人认为这是氧气的发现，也有人不同意。

通常也有人说，氧气是由瑞典药剂师卡尔-威廉-谢勒首先发现的。1771年，他通过加热氧化汞和一些硝酸盐来制造氧气。Scheele称他制造的气体为"火气"，因为它是已知唯一可以燃烧的气体。他于1777年发表了他的发现。

1774年8月1日，英国神职人员约瑟夫-普里斯特利进行了一项实验，将太阳光聚焦在玻璃管中的氧化汞上。这就产生了一种被他称为"除雾空气"的气体。他还发现，蜡烛在这种气体中燃烧得更亮，老鼠在呼吸这种气体时寿命更长。当他呼吸这种气体时，他说(简化版)"感觉就像正常的空气一样，但我的肺在之后感觉更轻盈、更轻松"。他的发现在1775年发表。因为他的发现是最先发表的，所以通常说他是氧气的发现者。

法国化学家Antoine Lavoisier后来说他也发现了这种物质。1774年，普里斯特利去拜访他，告诉他他的实验情况。Scheele也在这一年给Lavoisier写了一封信，信中谈到了他的发现。

拉瓦锡的贡献

拉瓦锡进行了第一个关于氧化的主要实验，并对燃烧的原理作出了第一个正确的解释。他用这些实验和其他实验证明了phlogiston理论的错误。他还试图证明普里斯特利和舍勒发现的物质是一种化学元素。

在一次实验中，拉瓦锡发现，锡和空气在密闭容器中加热时，质量没有增加。他还发现，当容器被打开时，空气涌入。此后，他发现锡的质量增加的量与冲入的空气的质量增加的量相同。他在1777年发表了他的发现。他写道，空气是由两种气体组成的。一种他称为"生命之气"（氧气），它是燃烧和呼吸所需要的。另一种他称为"氮气"（azote），在希腊语中是"无生命"的意思。在包括法语在内的一些语言中，这仍然是氮气的名称。

拉瓦锡将"生命之气"改名为"氧气"，希腊语的意思是"酸的生产者"。他之所以这样叫，是因为他认为所有的酸中都有氧，这是错误的。许多化学家意识到拉沃泽的命名是错误的，但当时这个名字已经太普通了，无法更改。

"氧气"成了英语中的名称，尽管英国科学家反对。

后来的历史

约翰-道尔顿的原子理论说，所有元素都有一个原子，化合物中的原子通常是单独存在的。例如，他错误地认为水(H2O)的公式只有HO。1805年，约瑟夫-路易-盖-吕萨克和亚历山大-冯-洪堡证明，水是由两个氢原子和一个氧原子组成的。到了1811年，阿梅迪奥-阿伏加德罗根据阿伏加德罗定律正确地研究出了水的构成。

到了19世纪末，科学家们发现，空气可以变成液体，其中的化合物可以通过压缩和冷却来分离。瑞士化学家和物理学家拉乌尔-皮克泰通过蒸发二氧化硫使二氧化碳变成液体，发现了液态氧。然后也蒸发冷却氧气气体，以使其变成液体。他于1877年12月22日给法国科学院发了一封电报，告诉他们他的发现。

拉瓦锡分解空气


拉瓦锡在学院--路易-欧内斯特-巴里亚斯。

特征

性能和分子结构

在标准温度和压力下，氧气没有颜色、气味或味道，是一种化学式为O的气体。
₂称为二氧。

作为二氧，两个氧原子是相互结合的化学键。这种键可以有很多称呼，但简单的说叫共价双键。二氧的反应性很强，可以和许多其他元素反应。当金属元素与二氧反应时，就会产生氧化物，如氧化铁，这就是所谓的铁锈。地球上有很多氧化物化合物。

配位体

地球上常见的氧的同位素（类型）叫做_二氧（O2）。这是地球大气中仅次于二氮（_N2）的第二大部分。_O2的键长为121pm，键能为498kJ/mol由于O2的能量，动物等复杂的生命都在使用它。

臭氧(_O3)反应性很强，吸入后会损伤肺部。臭氧是在上层大气中，_O2与纯氧结合后，_O2被紫外线辐射分裂而产生的。臭氧能吸收电磁波谱中紫外线部分的大量辐射，因此大气层上部的臭氧层能保护地球免受辐射。

四氧(_O4)于2001年被发现。只有在极端条件下，当大量压力加在_O2上时，它才会存在。

物理特性

氧气比氮气更容易从空气中溶入水中。当空气和水的数量相同时，每2个_N2分子就有一个_O2分子（比例为1:2）。这与空气不同，在空气中，氧与氮的比例是1：4。氧气在淡水中也比在海水中更容易溶解。氧气在90.20 K (-182.95°C, -297.31°F)时凝结，在54.36 K (-218.79°C, -361.82°F)时冻结。液态和固态_O2都是透明的，呈淡蓝色。

氧气的反应性很强，必须远离任何能燃烧的东西。

同位素

自然界中有三种稳定的氧同位素。它们是16O、17O和18O。大约99.7%的氧气是16O同位素。

发生率

银河系中最常见的十种元素，以光谱方式估计。
Z	要素	质量分数（百万分之一）
1	氢气	739,000	71 × 氧气的质量（红条）
2	氦气	240,000	23 × 氧气的质量（红条）
8	氧气	10,400	10400
6	炭	4,600	4600
10	霓虹灯	1,340	1340

氧气是地球上最常见的元素，按质量计算。它是宇宙中第三种最常见的元素，仅次于氢和氦。太阳的质量中约有0.9%是氧气。氧气作为二氧化硅等氧化物化合物的一部分，占地球地壳质量的49.2%。它也是地球海洋的主要部分，占质量的88.8%。氧气是大气层的第二大组成部分，占其质量的20.8%，体积的23.1%。与其他已知的行星相比，地球很奇怪，因为它的大气层中大量的是氧气气体。火星的_O2体积为0.1%，太阳系其他行星的O2体积都低于这个数字。

地球上的氧气多是因为氧循环的缘故。这主要是由光合作用控制的，光合作用用二氧化碳、水和太阳的能量制造氧气。然后，呼吸作用将氧气从大气中带走，再将其变成二氧化碳和水。这种情况以同样的速度发生，所以氧气和二氧化碳的数量不会因此而改变。

用途

医学

_O2是呼吸的重要组成部分。正因为如此，它被用于医学。它是用来增加一个人血液中的氧气量，从而可以进行更多的呼吸。这可以使他们在生病时更快地变得健康。氧气疗法用于治疗肺气肿、肺炎、一些心脏问题和任何使人难以摄取氧气的疾病。

生命支持

低压_氧气用于太空服，用这种气体包围身体。使用的是纯氧，但压力要低得多。如果压力较高，则会有毒。

肺气肿患者家中的氧气浓缩器。

安全方面

氧气的NFPA 704说，压缩氧气气体不会危害健康，也不易燃。

毒性

在高压下，氧气(_O2)对包括人类在内的动物是危险的。它可以引起抽搐和其他健康问题。氧气毒性通常在压力超过50千帕(kPa)时开始出现，相当于标准压力下空气中约50%的氧气(地球上的空气含氧量约为20%)。

早产儿曾经被放置在装有大量_氧气的空气箱中。当一些婴儿因氧气而失明时，这种做法就停止了。

在太空服中呼吸_纯氧不会造成损害，因为使用的压力较低。

燃烧和其他危害

浓缩的纯_O2可以迅速引起火灾。当浓氧和燃料靠得很近时，稍有点火就会引起大火。阿波罗1号机组人员都是由于在舱内空气中使用了浓氧而被大火烧死的。

如果液态氧溅到木材等有机化合物上，就会发生爆炸。