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普利斯特里對氧氣的研究

普利斯特里從布萊克煅燒石灰石對CO?的發(fā)現(xiàn)受到啟發(fā)，利用凸透鏡聚集太陽光使一些物質(zhì)燃燒或分解放出氣體并進行研究。1774年8月1日，普利斯特里終于成功地制得了氧氣，成為化學(xué)史上有重大意義的事件。

他的實驗非常簡單，把yhg放在一個充滿sy的玻璃瓶里，然后，把玻璃瓶倒放在sy槽中，玻璃瓶完全被sy充滿，空氣全被排除掉，yhg浮在上面。然后，他用凸透鏡聚集太陽光，照射到yhg上，使yhg受熱。

經(jīng)過長期加熱，溫度逐漸升高，yhg受熱分解成汞，并放出氧氣。于是，氧氣聚集起來排走玻璃瓶中的汞，使汞面降低。氣體空間體積不斷增加，直到氣體體積為yhg體積的三四倍為止。其反應(yīng)方程式為：

氧氣制作。

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舍勒對氧氣的發(fā)現(xiàn)

1772年，舍勒對空氣進行研究后，他首先認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。

舍勒進行了仔細的鑒別，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。

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(yīng)。

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