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拉瓦錫對氧氣的發(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，德國東方學(xué)者克拉普羅特偶然讀到一本64頁的漢文手抄本，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科學(xué)院學(xué)術(shù)討論會上宣讀了一篇論文，題目是《第八世紀(jì)中國人的化學(xué)知識》，其中提到，空氣中存在“陰陽二氣”，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“陽氣”緊密結(jié)合在一起，很難分解。克拉普羅特指出，馬和所說的“陰氣”，就是氧氣。證明中國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。克拉普羅特這篇論文使在場的科學(xué)家都感到驚奇不已。

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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)未配對的電子，等同于一個(gè)雙游離基。兩個(gè)未配對電子的自旋狀態(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)未配對電子發(fā)生配對，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)。

化學(xué)性質(zhì) 氧氣的化學(xué)性質(zhì)比較活潑。除了稀有氣體、活性小的金屬元素如金、鉑、銀之外，大部分的元素都能與氧氣反應(yīng)，這些反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)，而經(jīng)過反應(yīng)產(chǎn)生的化合物（有兩種元素構(gòu)成，且一種元素為氧元素）稱為氧化物。一般而言，非金屬氧化物的水溶液呈酸性，而堿金屬或堿土金屬氧化物則為堿性。此外，幾乎所有的有機(jī)化合物，可在氧中劇烈燃生成二氧化碳與水?；瘜W(xué)上曾將物質(zhì)與氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)定義為氧化反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)指發(fā)生電子轉(zhuǎn)移或偏移的反應(yīng)。氧氣具有助燃性，氧化性。

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?。汗┙o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、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。

氧氣出現(xiàn)光合作用

地球的大氣層形成初期是不含氧氣的。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(xiàn)源于兩種作用，一個(gè)是非生物參與的水的光解，一個(gè)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(zhuǎn)變。使得水光解產(chǎn)生的氫氣能重新被氧化為水回到地球而不至于擴(kuò)散到外層空間去，從而防止了地球上的水的流失。同時(shí)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體型。大氣層含氧量在石炭紀(jì)的時(shí)候一度上升到了35%。氧氣含量的增加造成了依賴于滲透方式輸氧的昆蟲在體型上的巨型化。在石炭紀(jì)曾出現(xiàn)過翼展2英尺半的巨蜻蜓。

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