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化學性質 氧氣的化學性質比較活潑。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，這些反應稱為氧化反應，而經過反應產生的化合物（有兩種元素構成，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上曾將物質與氧氣發(fā)生的化學反應定義為氧化反應，氧化還原反應指發(fā)生電子轉移或偏移的反應。氧氣具有助燃性，氧化性。

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舍勒對氧氣的發(fā)現

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，當時他稱它為“濁氣”或“用過的空氣”，或能使人死亡的氣體。

經過思索，舍勒明白了，原來當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，并對它進行了系統(tǒng)的研究，發(fā)現它能與很多非金屬單質合成多種酸，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說，發(fā)動了化學史上有名的化學革命，使過去以燃素說形式倒立著的化學正立過來。因此，雖然不是他首先發(fā)現氧氣，但恩格斯還是稱他為“真正發(fā)現氧氣的人”，而舍勒和普利斯特里是“當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》，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，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院學術討論會上宣讀了一篇論文，題目是《第八世紀中國人的化學知識》，其中提到，空氣中存在“陰陽二氣”，用火硝、青石等物質加熱后就能產生“陰氣”；水中也有“陰氣”，它和“陽氣”緊密結合在一起，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)現氧氣足足早了1000多年?？死樟_特這篇論文使在場的科學家都感到驚奇不已。

分子結構

O?分子內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，自旋量子數的代數和S=0，2S+1=1，稱為單線態(tài)氧。

空氣中的氧氣絕大多數為三線態(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。

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

化學式：2KMnO4==（反應條件：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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