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當(dāng)初他并不知道制得的純凈氣體是氧氣。盡管如此，細(xì)心的普利斯特里又做了許多試驗(yàn)來了解這種氣體的性質(zhì)，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(jìn)去，該氣體不溶解。

2.他把燃燒的蠟燭放進(jìn)該氣體中，蠟燭竟放出耀眼的強(qiáng)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(jìn)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(huì)變成時(shí)髦的產(chǎn)品呢？不過。現(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(shí)驗(yàn)中得出，該氣體有助燃、助呼吸作用，這些性質(zhì)與一般空氣類似，但作用更強(qiáng)。但是，他把氧氣所這種新氣體錯(cuò)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(yùn)用了錯(cuò)誤的理論，這種命名是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>

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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(huì)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(shí)》，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?？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)。

工業(yè)制法

1、分離液態(tài)空氣法

在低溫條件下加壓，使空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，然后蒸發(fā)，由于液態(tài)氮的沸點(diǎn)是‐196℃，比液態(tài)氧的沸點(diǎn)（‐183℃）低，因此氮?dú)馐紫葟囊簯B(tài)空氣中蒸發(fā)出來，剩下的主要是液態(tài)氧。

空氣中的主要成分是氧氣和氮?dú)?。利用氧氣和氮?dú)獾姆悬c(diǎn)不同，從空氣中制備氧氣稱空氣分離法。首先把空氣預(yù)冷、凈化（去除空氣中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳?xì)浠衔锏葰怏w和灰塵等雜質(zhì)）、然后進(jìn)行壓縮、冷卻，使之成為液態(tài)空氣。然后，利用氧和氮的沸點(diǎn)的不同，在精餾塔中把液態(tài)空氣多次蒸發(fā)和冷凝，將氧氣和氮?dú)夥蛛x開來，得到純氧（可以達(dá)到99.6%的純度）和純氮（可以達(dá)到99.9%的純度）。如果增加一些附加裝置，還可以提取出氬、氖、氦、氪、氙等在空氣中含量極少的稀有惰性氣體。由空氣分離裝置產(chǎn)出的氧氣，經(jīng)過壓縮機(jī)的壓縮，將壓縮氧氣裝入高壓鋼瓶貯存，或通過管道直接輸送到工廠、車間使用。使用這種方法生產(chǎn)氧氣，雖然需要大型的成套設(shè)備和嚴(yán)格的安全操作技術(shù)，但是產(chǎn)量高，每小時(shí)可以產(chǎn)出數(shù)千、萬立方米的氧氣，而且所耗用的原料僅僅是不用買、不用運(yùn)、不用倉庫儲(chǔ)存的空氣，所以從1903年研制出深冷空分制氧機(jī)以來，這種制氧方法一直得到較為廣泛的應(yīng)用。

2、膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)得到迅速發(fā)展。利用這種技術(shù)，在壓力下，讓空氣通過具有富集氧氣功能的薄膜，可得到含氧量較高的富氧空氣。利用這種膜進(jìn)行多級(jí)分離，可以得到百分之九十以上氧氣的富氧空氣。

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(duì)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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