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2022-01-26 來自: 白銀凱華氣體有限公司 瀏覽次數(shù):135
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拉瓦錫對(duì)氧氣的發(fā)現(xiàn)是在普里斯特里啟發(fā)下完成的。1774年,拉瓦錫用汞灰(HgO)的合成與分解實(shí)驗(yàn)制得氧氣,并對(duì)它進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,發(fā)現(xiàn)它能與很多非金屬單質(zhì)合成多種酸,故命名為“酸氣”(希臘文Oxygene)。
拉瓦錫通過氧氣的實(shí)驗(yàn),提出了燃燒的氧化學(xué)說,發(fā)動(dòng)了化學(xué)史上有名的化學(xué)革命,使過去以燃素說形式倒立著的化學(xué)正立過來。因此,雖然不是他首先發(fā)現(xiàn)氧氣,但恩格斯還是稱他為“真正發(fā)現(xiàn)氧氣的人”,而舍勒和普利斯特里是“當(dāng)真理碰到鼻尖上的時(shí)候還是沒有得到真理”。
1802年,德國(guó)東方學(xué)者克拉普羅特偶然讀到一本64頁(yè)的漢文手抄本,書名是《平龍認(rèn)》,作者是馬和,著作年代是唐代至德元年(公元756年)??死樟_特讀完此書以后,驚奇地發(fā)現(xiàn),這本講述如何在大地上尋找“龍脈”的著作,竟揭示了深刻的科學(xué)道理:空氣和水里都有氧氣存在。
1807年,克拉普羅特在彼得堡俄國(guó)科學(xué)院學(xué)術(shù)討論會(huì)上宣讀了一篇論文,題目是《第八世紀(jì)中國(guó)人的化學(xué)知識(shí)》,其中提到,空氣中存在“陰陽(yáng)二氣”,用火硝、青石等物質(zhì)加熱后就能產(chǎn)生“陰氣”;水中也有“陰氣”,它和“陽(yáng)氣”緊密結(jié)合在一起,很難分解??死樟_特指出,馬和所說的“陰氣”,就是氧氣。證明中國(guó)早在唐朝就知道氧氣的存在并且能夠分解它,比歐洲人發(fā)現(xiàn)氧氣足足早了1000多年??死樟_特這篇論文使在場(chǎng)的科學(xué)家都感到驚奇不已。
分子結(jié)構(gòu)
O?分子內(nèi)的化學(xué)鍵通常是共價(jià)鍵。
從實(shí)驗(yàn)上來說,順磁共振光譜證明O有順磁性,還證明O有兩個(gè)未成對(duì)的電子。說明原來的以雙鍵結(jié)合的氧分子結(jié)構(gòu)式不符合實(shí)際。
氧氣的結(jié)構(gòu)如右圖所示,基態(tài)O?分子中并不存在雙鍵,氧分子里形成了兩個(gè)三電子鍵。
氧的分子軌道電子排布式是氧氣的結(jié)構(gòu),在π軌道中有不成對(duì)的單電子,所以O(shè)?分子是所有雙原子氣體分子中的一種具有偶數(shù)電子同時(shí)又顯示順磁性的物質(zhì)。
兩個(gè)氧原子進(jìn)行sp軌道雜化,一個(gè)單電子填充進(jìn)sp雜化軌道,成σ鍵,另一個(gè)單電子填充進(jìn)p軌道,成π鍵。氧氣是奇電子分子,具有順磁性。
單線態(tài)氧和三線態(tài)氧
普通氧氣含有兩個(gè)未配對(duì)的電子,等同于一個(gè)雙游離基。兩個(gè)未配對(duì)電子的自旋狀態(tài)相同,自旋量子數(shù)之和S=1,2S+1=3,因而基態(tài)的氧分子自旋多重性為3,稱為三線態(tài)氧。
在受激發(fā)下,氧氣分子的兩個(gè)未配對(duì)電子發(fā)生配對(duì),自旋量子數(shù)的代數(shù)和S=0,2S+1=1,稱為單線態(tài)氧。
空氣中的氧氣絕大多數(shù)為三線態(tài)氧。紫外線的照射及一些有機(jī)分子對(duì)氧氣的能量傳遞是形成單線態(tài)氧的主要原因。單線態(tài)氧的氧化能力高于三線態(tài)氧。
單線態(tài)氧的分子類似烯烴分子,因而可以和雙烯發(fā)生狄爾斯-阿爾德反應(yīng)。
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冶煉工藝:在煉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(yīng),這不但降低了鋼的含碳量,還有利于清除磷、硫、硅等雜質(zhì)。而且氧化過程中產(chǎn)生的熱量足以維持煉鋼過程所需的溫度,因此,吹氧不但縮短了冶煉時(shí)間,同時(shí)提高了鋼的質(zhì)量。高爐煉鐵時(shí),提高鼓風(fēng)中的氧濃度可以降焦比,提高產(chǎn)量。在有色金屬冶煉中,采用富氧也可以縮短冶煉時(shí)間提高產(chǎn)量。
化學(xué)工業(yè):在生產(chǎn)合成氨時(shí),氧氣主要用于原料氣的氧化,以強(qiáng)化工藝過程,提高化肥產(chǎn)量。再例如,重油的高溫裂化,以及煤粉的氣化等。
國(guó)防工業(yè):液氧是現(xiàn)代火箭較好的助燃劑,在超音速飛機(jī)中也需要液氧作氧化劑,可燃物質(zhì)浸漬液氧后具有強(qiáng)烈的爆炸性,可制作液氧炸蛋。
醫(yī)療保健:供給呼吸:用于缺氧、低氧或無氧環(huán)境,例如:潛水作業(yè)、登山運(yùn)動(dòng)、高空飛行、宇宙航行、醫(yī)療搶救等時(shí)。
其它方面:它本身作為助燃劑與乙炔、丙烷等可燃?xì)怏w配合使用,達(dá)到焊割金屬的作用,各行各業(yè)中,特別是機(jī)械企業(yè)里用途很廣,作為切割之用也很方便,是選擇的一種切割方法。
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