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阅读 9219 次 历史版本 0个 创建者:黄郅钧 (2011/9/14 10:47:39)  最新编辑:黄郅钧 (2011/9/14 10:47:39)
氧氣
拼音:Yǎngqì [Yangqi]
英文:oxygen
 
氧氣的作用
氧氣的作用
 
  氧氣是空氣的組分之一,無色、無臭、無味。氧氣比空氣重,在標准狀況(0℃和大氣壓強101325帕)下密度爲1.429克/升,能溶於水,但溶解度很小。在壓強爲101kPa時,氧氣在約-180攝氏度時變爲淡藍色液體,在約-218攝氏度時變成雪花狀的淡藍色固體。
 
 
 
 
 
 
 

簡介


  中文名:氧氣

  英文名:Oxygen

  化學式:O?

  CAS號: 7782-44-7

  EINECS號: 231-956-9

  相對分子質量:32

  物理性質:常溫下無色無味氣體

  熔點:-218℃(標准狀況)<-218℃淡藍色雪花狀的固體

  沸點:-183℃(標准狀況)<-183℃藍紫色液體 >-183℃ 無色無嗅無味

  密度:1.429g∕L

  溶解度:不易溶於水 標准大氣壓下1L水中溶解30mL氧氣

  發現人:約瑟夫·普里斯特利、卡爾·威廉·舍勒
  命名人:拉瓦錫
氧分子
氧分子

  命名時間:1777

  同素異形體:臭氧(O?) O?

  大氣中體積分數:20.95%

  結構:雙原子分子,結構如圖所示,不符合中學的8電子理論,兩個氧原子之間通過共用電子對形式形成8電子穩定結構,屬於單質,分子中並不存在雙鍵,氧分子里形成了兩個三電子鍵

  顺磁共振光譜證明O?有顺磁性,還證明O?有兩個未成對地電子。說明原來的以雙鍵結合的氧分子結構式不符合實際。

與其它物質反應

氧氣跟金屬反應


  與的反應:

  4K+O?=2K?O,鉀的表面變暗

  2K+O?=K2O?:K+O?=加熱=KO?(超氧化鉀

  與的反應:

  4Na+O?=2Na?O,鈉的表面變暗

  2Na+O?=加熱=Na?O?,產生黄色火焰,放出大量的熱,生成淡黄色粉末。

  與的反應:2Mg+O?=點燃=2MgO,劇烈燃燒發出耀眼的強光,放出大量熱,生成白色固體。

  與的反應:4Al+3O?=點燃=2Al?O?,發出明亮的光,放出熱量,生成白色固體。

  與的反應:

  4Fe+3O?+2xH?O=2Fe?O?·xH?O,(鐵鏽的形成)

  3Fe+2O?=點燃=Fe?O?,紅熱的鐵絲劇烈燃燒,火星四射,放出大量熱,生成黑色固體。

  與的反應:2Zn+O?=點燃=2ZnO

  與銅的反應:2Cu+O?=加熱=2CuO,加熱後亮紅色的銅絲表面生成一層黑色物質。

氧氣跟非金屬反應


  與氫氣的反應:2H?+O?=點燃=2H?O,產生淡藍色火焰,放出大量的熱,並有水生成。

  與的反應:CO?

  C+O?=點燃=CO2,劇烈燃燒,發出白光,放出熱量,生成使石灰水變渾濁的氣體。

  氧氣不完全時則產生一氧化碳:2C+O?=點燃=2CO

  與的反應:S+O?=點燃=SO?,發生明亮的藍紫色火焰(在純氧中爲藍紫色火焰,而在空氣在中爲淡藍色火焰),放出熱量,生成有刺激性氣味的氣體,該氣體也能使澄清石灰水變渾濁,且能使酸性高錳酸鉀溶液或品紅溶液褪色(加熱後顏色又恢複爲紅色)。

  與紅磷的反應:4P+5O?=點燃=P?O5,發出耀眼白光,放熱,生成大量白煙。

  與白磷的反應:4P+5O?=2P?O5,白磷在空氣中自燃,發光發熱,生成白煙。

  與氮氣的反應:N?+O?=高溫或放電=2NO   轉化爲臭氧的反應:3O?=放電=2O?

氧氣跟一些有機物反應


  如甲烷、乙炔、酒精石蠟等能在氧氣中燃燒生成水和二氧化碳。

  氣態烴類的燃燒通常發出明亮的藍色火焰,放出大量的熱,生成水和能使澄清石灰水變渾濁的氣體。

  甲烷:CH?+2O?=點燃=CO?+2H?O

  乙烯:C2H?+3O?=點燃=2CO?+2H?O

  乙炔:2C?H?+5O?=點燃=4CO?+2H?O

  苯:2C6H6+15O?=點燃=12CO?+6H?O

  甲醇:2CH?OH+3O?=點燃=2CO?+4H?O

  乙醇:CH?CH?OH+3O?==點燃2CO?+3H?O

  碳氫氧化合物與氧氣發生燃燒的通式:4CxHyOz+(4x+y-2z)O?=點燃=4xCO?+2yH?O(通式完成後應注意化簡!下同)

  烴的燃燒通式:4CxHy+(4x+y)O?=點燃=4xCO?+2yH?O

  乙醇被氧氣氧化:2CH?CH?OH+O?=銅或銀催化並加熱=2CH?CHO+2H?O

  此反應包含兩個步驟:(1)2Cu+O?=加熱=2CuO(2)CH?CH?OH+CuO=CH?CHO(乙醛)+Cu+H?O(加熱)

  氯仿與氧氣的反應:2CHCl?+O?=2COCl?(光氣)+2HCl

氧氣跟其它化合物的反應


  硫化氫的燃燒:2H?S+3O?(過量)=點燃=2H?O+2SO?;2H?S+O?(少量)=點燃=2H?O+2S

  煅燒黄鐵礦:4FeS?+11O?=高溫=2Fe?O?+8SO?二氧化硫的催化氧化:2SO?+O?=V?O5並加熱=2SO?

  空氣中硫酸酸雨的形成:2SO?+O?+2H?O=2H?SO?

  氨氣在純氧中的燃燒:4NH?+3O?(純)=點燃=2N?+6H?O

  氨氣的催化氧化:4NH?+5O?=鉑催化並加熱=4NO+6H?O

  一氧化氮與氧氣的反應:2NO+O?=2NO?

化學性質


  氧氣的化學性質比較活潑。除了稀有氣體、活性小的金屬元素如金、之外,大部分的元素都能與氧起反應,這些反應稱爲氧化反應,而經過反應產生的化合物(有兩種元素構成,且一種元素爲氧元素)稱爲氧化物。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爲鹼性。此外,幾乎所有的有機化合物,可在氧中劇烈燃生成二氧化碳與水。化學上曾將物質與氧氣發生的化學反應定義爲氧化反應,氧化還原反應指發生電子轉移或偏移的反應。

氧氣的某些用途和負作用

冶鍊工藝


  在鍊鋼過程中吹以高純度氧氣,氧便和碳及磷、硫、等起氧化反應,這不但降低了的含碳量,還有利於清除磷、硫、硅等雜質。而且氧化過程中產生的熱量足以維持鍊鋼過程所需的溫度,因此,吹氧不但縮短了冶鍊時間,同時提高了鋼的質量。高鑪鍊鐵時,提高鼓風中的氧濃度可以降焦比,提高產量。在有色金屬冶鍊中,采用富氧也可以縮短冶鍊時間提高產量。

化學工業


  氧氣作用

  在生產合成氨時,氧氣主要用於原料氣的氧化,例如,重油的高溫裂化,以及煤粉的氣化等,以強化工藝過程,提高化肥產量。

國防工業


  液氧是現代火箭最好的助燃劑,在超音速飛機中也需要液氧作氧化劑,可燃物質浸漬液氧後具有強烈的爆炸性,可制作液氧炸藥。

醫療保健方面


  供給呼吸:用於缺氧、低氧或無氧環境,例如:潛水作業、登山運動、高空飛行、宇宙航行、醫療搶救等時。

  一.氧是心髒的“動力源”

  氧是人體進行新陳代謝的關鍵物質,是人體生命活動的第一需要。呼吸的氧轉化爲人體内可利用的氧,稱爲血氧。血液擕帶血氧向全身輸入能源,血氧的輸送量與心髒、大腦的工作狀態密切相關。心髒泵血能力越強,血氧的含量就越高;心髒冠狀動脈的輸血能力越強,血氧輸送到心腦及全身的濃度就越高,人體重要器官的運行狀態就越好。

  二.氧氣噴泉

  隨着人們對新鮮氧氣的需求願望與日俱增,在美國洛杉磯等大城市,一種氧氣噴泉吧隨之設立。在氧氣噴泉吧里,人們手持透明氧氣罐,其上插上了精巧的外接吸收裝置,輕輕一吸,罐内的純氧即噴湧而出。帶着檸檬或其他香味的氧氣可連續輸送20分鍾。除此之外,美國其他與氧有關的產品不斷湧現,如各種含氧水、含氧汽水、含氧膠丸等。新興的氧氣消費,已形成一股新潮流。

  三.增加吸氧量可減少術後感染及止吐

  美國的《新英格蘭醫學雜志》發表一項新的研究成果。奧地利美國澳大利亞的麻醉醫師報告,隻要在手術中和手術後給病人增加吸氧量,病人術後感染危險將降低一半。因爲增氧可以提高免疫系統的免疫能力,可爲患者的“免疫大軍”提供更多“彈藥”,殺死傷口部位的細菌。

  這項研究是在奧地利維也納和德國漢堡醫院的500名患者身上進行的。其過程是:在整個手術期間和術後兩個小時,爲第一組250名患者實施含30%氧的麻醉,另一組250名患者在同一時間内接受含80%氧的麻醉。結果第一組手術後有28人感染,而第二組手術後隻有13人感染。

  麻醉病人在術後發生惡心或嘔吐頗爲常見,病人感到非常難受。進行此項研究的麻醉師說,增加吸氧比至2009年爲止所使用的所有止吐藥效果更爲明顯,且無危險和價格低廉。氧氣防止嘔吐的機制可能是防止腸道局部缺血,從而阻止催吐因子的釋放。但完全用氧而不用一氧化氮是不可取的,因爲這有可能使病人在手術中覺醒。

  四.高壓氧治療突發性耳聾

  據某醫院高壓氧科主任介紹,高壓氧不僅能改善内耳聽覺器官的缺氧狀態,而且還能改善内耳血液循  氧氣瓶

  環即組織代謝,促進聽覺功能的恢複。一旦患了突發性耳聾,應立即去醫院高壓氧科,因爲高壓氧對突發性耳聾的療效常取決於最初的治療時間,一般在發病後三天之内(最遲不應超過一周)治療效果最佳。

  五.高壓氧治療牙周病效果好

  牙周病指的是牙齦牙周膜和牙槽骨的炎症、變形、萎縮,最後導致牙齒松動、脱落的一種慢性進行性疾病。患了牙周病會有牙齦充血、紅腫、出血,牙齦溝加深,形成了牙周炎,牙周袋溢膿,有口臭,牙齒松動,並常伴有牙齦退縮。

  牙周病的常規治療效果並不理想。近年來,醫務工作者用高壓氧治療牙周病,取得了良好的療效。高壓氧治療牙周病可提高牙周病局部組織的氧含量和氧的彌散距離,促進側枝循環的重建,改善局部循環。血管收縮效應可緩解局部腫脹。另外,高壓氧還能有效地抑制細菌,尤其是厭氧菌的生長繁殖,改善牙周組織的供血、供氧,促進新陳代謝,以利於局部組織的修複,達到抗炎、消腫、止血和除臭的目的。

  六、中老年需要補氧

  缺氧一般分爲兩種:一種是體外缺氧,一種是體内缺氧:

  體外缺氧:主要是因爲外部原因造成的缺氧。人處在一個缺少氧氣的環境里,如陰天氣壓低,高原地區,環境污染地區以及寫字樓、商場、地下室等都容易造成體外缺氧。

  體内缺氧:是指人體自身的原因,導致吸入氧氣的不足,與一些老年病、工作節奏快等原因有關。如呼吸系統疾病(氣管炎、哮喘、肺氣腫、肺心病、肺部感染等);血液循環不好(各種心髒疾病,腦供血不足、腦梗脈管炎、靜脈曲張等)。長期處於體内缺氧狀態,人體各個組織供氧不足,加速了身體的衰竭,甚至引發中風等意外,直接威脅到生命的安全。

  中老年缺氧的症狀表現

  1) 輕度缺氧:常常打哈欠,手腳冰涼,在大商場、地下設施内感到胸悶氣短,心慌、喘氣急促。

  2) 中度缺氧:爬樓梯兩層以上胸悶氣短、喘氣急促;口臭、胃酸過多、便祕、皮膚幹燥、睡眠不足、多夢易醒,注意力不集中,臉色蒼白,心情緊張後頭屑增多,出虛汗、視力下降,血壓、血脂、血糖偏高,抵抗力減弱,易患感冒。

  七.過度吸氧的負作用

  早在19世紀中葉,英國科學家保爾·伯特首先發現,如果讓動物呼吸純氧會引起中毒,人類也同樣。

  人如果在大於0.05 MPa(半個大氣壓)的純氧環境中,對所有的細胞都有毒害作用,吸入時間過長,就可能發生“氧中毒”。肺部毛細管屏障被破壞,導致肺水腫、肺淤血和出血,嚴重影響呼吸功能,進而使各髒器缺氧而發生損害。在0.1 MPa(1個大氣壓)的純氧環境中,人隻能存活24小時,就會發生肺炎,最終導致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2 MPa(2個大氣壓)高壓純氧環境中,最多可停留1.5小時 ~ 2小時,超過了會引起腦中毒,生命節奏紊亂,精神錯亂,記憶喪失。如加入0.3 MPa(3個大氣壓)甚至更高的氧,人會在數分鍾内發生腦細胞變性壞死,抽搐昏迷,導致死亡。

  此外,過量吸氧還會促進生命衰老。進入人體的氧與細胞中的氧化酶發生反應,可生成過氧化氫,進而變成脂褐素。這種脂褐素是加速細胞衰老的有害物質,它堆積在心肌,使心肌細胞老化,心功能減退;堆積在血管壁上,造成血管老化和硬化;堆積在肝髒,削弱肝功能;堆積在大腦,引起智力下降,記憶力衰退,人變得癡呆;堆積在皮膚上,形成老年斑。

  缺氧和富氧對人體的影響:

  氧氣濃度(%體積)征兆(大氣壓力下)

  >23.5 %富氧,有強烈爆炸危險

  20.9 %氧氣濃度正常

  19.5 %氧氣最小允許濃度

  15-19 %降低工作效率,並可導致頭部、肺部和循環系統問題

  10-12%呼吸急促,判斷力喪失,嘴唇發紫

  8-10%智力喪失,昏厥,無意識,臉色蒼白,嘴唇發紫,惡心嘔吐
氧氣瓶
氧氣瓶

  6-8%8分鍾,100%致命/6分鍾,50%致命/4-5分鍾經治療可痊愈

  4-6 %40秒内抽搐,呼吸停止,死亡

其它方面


  如:它本身作爲助燃劑與乙炔、丙烷等可燃氣體配合使用,達到焊割金屬的作用,各行各業中,特别是機械企業里用途很廣,作爲切割之用也很方便,是首選的一種切割方法。

用途

氧氣用途


  (1)氧是心髒的“動力源”:氧是人體進行新陳代謝的關鍵物質,是人體生命活動的第一需要。呼吸的氧轉化爲人體内可利用的氧,稱爲血氧。血液擕帶血氧向全身輸入能源,血氧的輸送量與心髒、大腦的工作狀態密切相關。心髒泵血能力越強,血氧的含量就越高;心髒冠狀動脈的輸血能力越強,血氧輸送到心腦及全身的濃度就越高,人體重要器官的運行狀態就越好。

  (2)應用於冶鍊工藝中:在鍊鋼過程中吹以高純度氧氣,氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反應,降低了鋼的含碳量,這利於清除磷、硫、硅等雜質。氧化過程中產生的熱量足以維持鍊鋼過程所需的溫度,因此,吹氧不但縮短了冶鍊時間,同時提高了鋼的質量。高鑪鍊鐵時,提高鼓風中的氧濃度可以降焦比,提高產量。在有色金屬冶鍊中,采用富氧也可以縮短冶鍊時間提高產量。

  (3)氧氣噴泉:在美國洛杉磯等大城市,一種氧氣噴泉吧隨之設立。在氧氣噴泉吧里,人們手持透明氧氣罐,其上插上了精巧的外接吸收裝置,輕輕一吸,罐内的純氧即噴湧而出。帶着檸檬或其他香味的氧氣可連續輸送20分鍾。  

  (4)應用化學工業中:在生產合成氨時,氧氣主要用於原料氣的氧化,例如,重油的高溫裂化,以及煤粉的氣化等,以強化工藝過程,提高化肥產量。

  (5)應用於國防工業中:液氧是現代火箭最好的助燃劑,在超音速飛機中也需要液氧作氧化劑,可燃物質浸漬液氧後具有強烈的爆炸性,可制作液氧炸藥。

  (6)醫療保健方面供給呼吸:用於缺氧、低氧或無氧環境,例如:潛水作業、登山運動、高空飛行、宇宙航行、醫療搶救等時。

  (7)增加吸氧量可減少術後感染及止吐

   美國的《新英格蘭醫學雜志》發表一項新的研究成果。奧地利、美國及澳大利亞的麻醉醫師報告,隻要在手術中和手術後給病人增加吸氧量,病人術後感染危險將降低一半。因爲增氧可以提高免疫系統的免疫能力,可爲患者的“免疫大軍”提供更多“彈藥”,殺死傷口部位的細菌。止吐:增加吸氧比使用的所有止吐藥效果更爲明顯,且無危險和價格低廉。氧氣防止嘔吐的機制可能是防止腸道局部缺血,從而阻止催吐因子的釋放。但完全用氧而不用一氧化氮是不可取的,因爲這有可能使病人在手術中覺醒。

  (8)高壓氧治療突發性耳聾:高壓氧不僅能改善内耳聽覺器官的缺氧狀態,而且還能改善内耳血液循環即組織代謝,促進聽覺功能的恢複。一旦患了突發性耳聾,應立即去醫院高壓氧科,因爲高壓氧對突發性耳聾的療效常取決於最初的治療時間,一般在發病後三天之内(最遲不應超過一周)治療效果最佳。

  (9)高壓氧治療牙周病:高壓氧治療牙周病可提高牙周病局部組織的氧含量和氧的彌散距離,促進側枝循環的重建,改善局部循環。血管收縮效應可緩解局部腫脹。另外,高壓氧還能有效地抑制細菌,尤其是厭氧菌的生長繁殖,改善牙周組織的供血、供氧,促進新陳代謝,以利於局部組織的修複,達到抗炎、消腫、止血和除臭的目的。

制造

實驗室制法


  1.加熱高錳酸鉀,化學式爲:2KMnO4=加熱=K?MnO4+MnO?+O?↑

  2.用催化劑-二氧化錳並加熱氯酸鉀,化學式爲:2KClO3=MnO?催化並加熱= 2KCl+3O?↑(部分教材已經刪掉)

  3.過氧化氫溶液在催化劑二氧化錳中,生成O?和H?O,化學方程式爲: 2H?O2=MnO2= 2H2O+O2↑

  另外,將氯酸鉀加熱生成氯化鉀和氧氣,三氧化硫分解也可生成氧氣,次氯酸在加熱和二氧化錳的催化下也可生成氧氣和氯氣還有就是電解水

工業制造氧氣方法


  1. 壓縮冷卻空氣

  2. 通過分子篩

核潛艇中制氧氣的方法


  2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2

  此方法的優點:
 
  1、常溫下進行
 
  2、使氧氣和二氧化碳形成循環(人消耗氧氣,呼出二氧化碳,而此反應消耗二氧化碳,生成氧氣)

宇宙飛船中制氧氣的方法


  利用宇航員呼出的二氧化碳氣體與超氧化鉀作用,產生氧氣,供宇航員呼吸用。

物理制氧


  通過富氧膜制氧,讓空氣震盪,根據氮氣與氧氣的活動速度不同,通過富氧膜提取足夠濃度的氧氣。注:濃度百分之三十的氧氣含量是對身體最好的濃度,稱爲富氧狀態

發現


  世界上最早發現氧氣的是我國唐朝的鍊丹家馬和。馬和認真地觀察各種可燃物,如木炭、硫磺等在空氣中燃燒的情況後,提出的結論是:空氣成分複雜,主要由陽氣(氮氣)和陰氣(氧氣)組成,其中陽氣比陰氣多得多,陰氣可以與可燃物化合把它從空氣中除去,而陽氣仍可安然無恙地留在空氣中。馬和進一步指出,陰氣存在於青石(氧化物)、火硝(硝酸鹽)等物質中。如用火來加熱它們,陰氣就會放出來,他還認爲水中也有大量陰氣,不過常難把它取出來。馬和的發現比歐洲早1000年。

  馬和把畢生研究的成果記錄在一本名叫《平龍認》的書中,該書68頁,出版日期是唐至德元年(756年)3月9日,一直流傳到清代,後被德國侵略者乘亂搶走。

  1774年英國化學家J.普里斯特利里和他的同伴用一個大凸透鏡將太陽光聚焦後加熱氧化汞,制得純氧,並發現它助燃和幫助呼吸,稱之爲“脱燃素空氣”。瑞典C.W.舍勒用加熱氧化汞和其他含氧酸鹽制得氧氣雖然比普里斯特利還要早一年,但他的論文《關於空氣與火的化學論文》直到1777年才發表 ,但他們二人確屬各自獨立制得氧。1774年,普里斯特利訪問法國,把制氧方法告訴A.-L.拉瓦錫,後者於1775年重複這個實驗,把空氣中能夠幫助呼吸和助燃的氣體稱爲oxygene,這個字來源於希臘文oxygenēs,含義是“酸的形成者”。因此,後世把這三位學者都確認爲氧氣的發現者。

名稱的由來


  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爲,所有的酸都含有這種新氣體。現在日文里氧氣的名稱仍然是“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。他認爲人的生存離不開氧氣,所以就命名爲“養氣”即“養氣之質”,後來爲了統一就用“氧”代替了“養”字,便叫這“氧氣”。

測定空氣中氧氣體積分數

名稱


  紅磷燃燒實驗

原理


  紅磷在密閉容器中燃燒測定空氣中氧氣的體積分數

  方程式:4P+5O2=點燃=2P2O5

  現象:黄色火焰 白煙 放出熱量 水沿導管進入集氣瓶中至約五分之一處停止

結論


  氧氣約占空氣體積的五分之一(原理)(1.氮氣難溶於水 2.氮氣不可燃不助燃)

  藥品的選擇:選擇能與空氣中的氧氣反應,而不跟氧氣及其他氣體起反應的固體,且反應後的生成物爲固體,這樣使密閉容器中氣體的量減少,從而使容器中的氣體壓強變小,大氣壓將燒杯内的水壓入集氣瓶中。

  藥品的替代品:若可燃物用硫或碳代替磷,則燒杯内的水須用NaOH溶液代替,也可起到相同的效果。

  實驗能夠准確測量的關鍵:

  1、氣密性良好 否則結果偏小。

  2、紅磷要足(過)量 否則結果偏小。

  3、等到裝置完全冷卻再打開止水夾 否則結果偏小。

  4、實驗開始前加上止水夾 否則結果偏大。

  5、 紅磷點燃後應快速放入集氣瓶中並塞緊瓶塞 否則結果偏大。

實驗原理


  紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷(P2O5),但由於氧氣密度較低,僅爲1.4kg/m3,磷的密度較大,大約在2.34t/m3所以,即使集氣瓶中空氣中氧氣全部被消耗完畢,所需紅磷的量也極小。生成的五氧化二磷,密度爲2.93t/m3,五氧化二磷溶於水,進入水中後會占一定的體積,但是由於其密度是氧氣的2000多倍,所以其體積基本可以忽略不計(據計算,即使1m3的空氣中的氧氣全部耗盡,所生成的五氧化二磷僅爲0.5dm3多一點,其體積爲總體積的兩千分之一)。空氣是由78%的氮氣(N2),21%的氧氣(O2)和1%的其他氣體構成的。本文中爲計算方便,將空氣視爲由79%的N2和21%的O2構成的。即在在一個體積的空氣中,有0.79體積的氮氣和0.21體積的氧氣。當0.21體積的氧氣被脱去後,由於氣體的特性,0.79體積的氮氣會自動膨脹至1體積。根據氣體壓強公式PV/T=nR,在本實驗中由於物質的量n沒變,R爲一常數,溫度t忽略不計,當壓強爲P時,體積v的情況下P1V1=P2V2,也就是說,由於氮氣的體積增加了,上升了27%,瓶内氣壓也就自動從1個大氣壓下降爲0.79個大氣壓。根據關於氣體流動的物理常識,氣體會從壓強較高的地方流向壓強較低的地方,由於瓶内氣壓爲0.79個大氣壓,瓶外水槽中大氣壓爲1個大氣壓,出現壓強差,水會沿着導管流入集氣瓶中。當集氣瓶内的大氣壓恢複到和水槽中大氣壓相等的時候,水便不再流動。也就是說,當0.79體積的氮氣從一個體積恢複至0.79體積時,瓶内氣壓恢複至一個大氣壓,水不再流動。而剩餘的0.21體積,則由水占據。這里便可以清晰地看出,水的體積和之前被脱去氧氣體積相等。

測定氧氣含量的新方法


  實驗室測定氧氣含量除了用紅磷燃燒消耗氧氣來測定外,還可以用C,S作爲反應物測量,這是就需鹼性溶液(如氫氧化鈉或氫氧化鈣溶液),因爲反應的生成物都能與其反應被吸收。

氧元素


  一種化學元素。化學符號O ,原子序數8 ,原子量15.9994,屬第二周期ⅥA族,原子半徑0.074納米。

氧的存在


  氧有三種穩定同位素,即氧16、氧17和氧18,其中氧16 含量占 99.759 %。氧在地殼中的含量爲 48.6%,居首位,氧在地球上分布極廣,大氣中氧的體積分數爲20.95%,海洋和江河湖泊中到處都是氧的化合物水,氧在水中占88.8%。地球上還存在着許多含氧酸鹽,如土壤中所含的鋁硅酸鹽,還有硅酸鹽、氧化物、碳酸鹽的礦物。大氣中的氧不斷地用於動物的新陳代謝,人體中氧占65%,植物的光合作用能把二氧化碳轉變爲氧氣,使氧得以不斷地循環。雖然地球上到處是氧,但氧主要是從空氣中提取的,有取之不盡的資源。

氧的化學性質


  氧是化學性質活潑的元素,除了惰性氣體,鹵素中的以及一些不活潑的金屬(如金、鉑)之外 ,絕大多 數非 金屬和金 屬 都能直接與 氧化合,但氧可以通過間接的方法與惰性氣體氙生成氧化物:

  XeF6 + 3H2O=XeO3 + 6HF

  同樣,氯的氧化物也可以通過間接的方法制得:

  2Cl2+2HgO=HgOoHgCl2+Cl2O

  在常溫下,氧還可以將其他化合物氧化:

  2NO+O2=2NO2

  氧可以將葡萄糖氧化,這一作用是構成生物體呼吸作用的主要反應:

  C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O

  氧的氧化態爲 -2 、-1、+2 。 氧的氧化性僅次於氟,因此,氧和氟發生反應時,表現爲+2價,形成氟化氧(F2O)。氧與金屬元素形成的二元化合物有氧化物、過氧化物、超氧化物。氧分子可以失去一個電子,生成二氧基正離子,形成O2PtF6等化合物。

大氣層氧氣的產生


  地球的大氣層形成初期是不含氧氣的。

光合作用


  原始大氣是還原性的,充滿了甲烷、氨等氣體。

  大氣層氧氣的出現源於兩種作用。

  一個是非生物參與的水的光解,一個是生物參與的光合作用。

  生物的光合作用對大氣層的影響巨大。它造成了大氣層由還原氛圍向氧化氛圍的轉變。使得水光解產生的氫氣能重新被氧化爲水回到地球而不至於擴散到外層空間去,從而防止了地球上的水的流失。同時光合作用也加速了大氣層氧氣的積累,深刻地改變了地球上物種的代謝方式和形態。大氣層含氧量在石炭紀的時候一度上升到了35%!。氧氣含量的增加造成了依賴於滲透方式輸氧的昆蟲在形態上的巨型化。在石炭紀曾出現過翼展達一米的巨蜻蜓。

單線態氧和三線態


  普通氧氣含有兩個未配對的電子,等同於一個雙游離基。兩個未配對電子的自鏇狀態相同,自鏇量子數之和S=1,2S+1=3,因而基態的氧分子自鏇多重性爲3,稱爲三線態氧。

  在受激發下,氧氣分子的兩個未配對電子發生配對,自鏇量子數的代數和S=0,2S+1=1,稱爲單線態氧。

  空氣中的氧氣絕大多數爲三線態氧。紫外線的照射及一些有機分子對氧氣的能量傳遞是形成單線態氧的主要原因。單線態氧的氧化能力高於三線態氧。

  單線態氧的分子類似烯烴分子,因而可以和雙烯發生狄爾斯-阿爾德反應.

    扩展阅读[我來完善]

  • 1.《无机化学》(北京师范大学等 高等教育出版社)
  • 2.《初三化学教材》人教社
  • 3.http://hgspace.com
  • 4.

    4
    0
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