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當初他并不知道制得的純凈氣體是氧氣。盡管如此，細心的普利斯特里又做了許多試驗來了解這種氣體的性質，以及它同別種“空氣”的區(qū)別。他的研究方法是：

1.他將研究的氣體放在玻璃瓶中，倒一些水進去，該氣體不溶解。

2.他把燃燒的蠟燭放進該氣體中，蠟燭竟放出耀眼的強光。

3.他把一只老鼠放到充滿該氣體的瓶子里，老鼠活蹦亂跳，很自在，他猜想人吸入了可能也好受。

4.他用玻璃管把大瓶中的氧氣吸入肺中，并記下自己的感覺：“我覺得十分愉快，我肺部的感覺好像和平常呼吸空氣一樣，沒有什么不適。而且，吸進這種氣體后，好久好久，身體還是十分輕松愉快。也許，有一天，誰能斷定這種氣體不會變成時髦的產(chǎn)品呢？不過?，F(xiàn)在，世界上能夠享受這種氣體的愉快，只有兩只老鼠和我自己?！?/p>

普氏從上述實驗中得出，該氣體有助燃、助呼吸作用，這些性質與一般空氣類似，但作用更強。但是，他把氧氣所這種新氣體錯誤地用燃素說來解釋，并把制得的氧氣稱為“脫燃素空氣”。由于運用了錯誤的理論，這種命名是不恰當?shù)摹?/p>

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分子結構

O?分子內(nèi)的化學鍵通常是共價鍵。

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合的氧分子結構式不符合實際。

氧氣的結構如右圖所示，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構，在π軌道中有不成對的單電子，所以O?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。

兩個氧原子進行sp軌道雜化，一個單電子填充進sp雜化軌道，成σ鍵，另一個單電子填充進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。

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(chǎn)生的氫氣能重新被氧化為水回到地球而不至于擴散到外層空間去，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體型。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于滲透方式輸氧的昆蟲在體型上的巨型化。在石炭紀曾出現(xiàn)過翼展2英尺半的巨蜻蜓。

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