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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。

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舍勒對氧氣的發(fā)現(xiàn)

1772年，舍勒對空氣進(jìn)行研究后，他首先認(rèn)識到氧氣是空氣的一種重要成分。他用硫磺和鐵粉混合，在空氣中燃燒，消耗掉鐘罩中空氣中的氧氣而制得氮氣，當(dāng)時他稱它為“濁氣”或“用過的空氣”，或能使人死亡的氣體。

經(jīng)過思索，舍勒明白了，原來當(dāng)時人們認(rèn)為空氣是一種元素的觀點是錯誤的。他猜想：空氣是兩種不同物質(zhì)的混合，一種是濁氣，能使人死亡的空氣；一種是能使人活命的空氣，能幫助燃燒，在燃燒中消失。于是，舍勒產(chǎn)生了興趣，并開始了他的實驗。

1773年，他把硝石（KNO3）裝進(jìn)曲頸瓶，瓶口系一個排完空氣的豬膀胱，再把曲頸瓶放到火爐上去燒。硝石融化時分解，放出一種氣體，很快把豬膀胱充滿了，這種氣體正是那種能活命的氣體，即現(xiàn)在所知道的氧氣。

舍勒進(jìn)行了仔細(xì)的鑒別，他把紅熱的木炭扔到充滿“能活命的氣體”的瓶中，木炭迅速燃燒，光亮耀眼，比在普通空氣中燃燒得更快更亮。舍勒將1/5的這種氣體和4/5濁氣混合于瓶中，蠟燭能正常燃燒，老鼠也同在普通空氣中一樣呼吸。由此他確定這種氣體是一種純凈的能活命的氣體。

舍勒給這種氣體命名為“火空氣”，因為他發(fā)現(xiàn)除硝石外，加熱碳酸銀、碳酸汞，均能釋放出氧氣來。

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）的合成與分解實驗制得氧氣，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驗，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?？死樟_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?？死樟_特這篇論文使在場的科學(xué)家都感到驚奇不已。

分子結(jié)構(gòu)

O?分子內(nèi)的化學(xué)鍵通常是共價鍵。

從實驗上來說，順磁共振光譜證明O有順磁性，還證明O有兩個未成對的電子。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)電子同時又顯示順磁性的物質(zhì)。

兩個氧原子進(jìn)行sp軌道雜化，一個單電子填充進(jìn)sp雜化軌道，成σ鍵，另一個單電子填充進(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

普通氧氣含有兩個未配對的電子，等同于一個雙游離基。兩個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)。

實驗室制法

實驗室中有三種常見的制取氧氣的方法

一、lhj制取氧氣

化學(xué)式：2KClO3==(催化劑MnO3寫在橫線上方）2KCl+3O2(氣體上升符號）

優(yōu)點：利用率高

二、gmsj制取氧氣

化學(xué)式：2KMnO4==（反應(yīng)條件：加熱）K2MnO4+MnO2+O2(氣體上升符號）

優(yōu)點：不需要催化劑

三、過氧化氫制取氧氣（實驗室中較常見的方法）

化學(xué)式：2H2O2==(催化劑MnO3寫在橫線上方）2H2O+O2

優(yōu)點：不需要加熱，環(huán)保節(jié)能

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