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氧元素信息

基本信息

氧气的结构 【名称】氧

【序数】8

【符号】O

【旧称】氱

【原子量】15.9994

【晶体结构】简单立方晶胞【声音在其中的传播速率】330m/s

【原子体积】14.0(立方厘米/摩尔)

【质子数】8

【中子数】8

【核外电子数】8

【相对原子质量】16

【外围电子层排布】2s2 2p4氧

【电子层】K-L

【核外电子排布】2-6

【元素在太阳中的含量】9000ppm

【地壳中含量】474000(ppm)

【化合价】通常显-2价

【单质】O2,O3,O4,O5

氧化态

Main O-2

Other O-1, O0, O+1, O+2

化学键能: (kJ /mol)

146 O-O

498 O=O

200 O-N

360 O-C

743 O=C

电离能(kJ/ mol)

M - M+ 1313.9

M+ - M2+ 3388.2

M2+ - M3+ 5300.3

M3+ - M4+ 7469.1

M4+ - M5+ 10989.3

M5+ - M6+ 13326.2

M6+ - M7+ 71333.3

M7+ - M8+ 84076.3

晶胞参数

a = 540.3 pm

b = 342.9 pm

c = 508.6 pm

α = 90°

β = 132.530°

γ = 90°

拉瓦锡 热导率: W/(m·K)

26.58

元素类型:非金属

起源

氧元素是由英国化学家约瑟夫·普利斯特里与瑞典药剂师及化学家舍勒于1774年分别发现。但是普利斯特里却支持燃素学说。

另有说法认为氧气首先由中国人马和首先发现。

1777年,法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说,指出物质只能在含氧的空气中进行燃烧,燃烧物重量的增加与空气中失去的氧相等,从而推翻了全部的燃素说,并正式确立质量守恒定律。从严格意义上讲,发现氧元素的为瑞典化学家舍勒,而确定氧元素化学性质的为法国化学家拉瓦锡。

舍勒

名称

Oxygen,旧译作)是一种化学元素,其原子序数为8,相对原子质量为16.00。由符号“O”表示。在元素周期表中,氧是氧族元素的一员,它也是一个高反应性的第2周期非金属元素,很容易与几乎所有其它元素形成化合物(主要为氧化物)。在标准状况下,两个氧原子结合形成氧气,是一种无色无嗅无味的双原子气体,化学式为O2。如果按质量计算,氧在宇宙中的含量仅次于氢和氦,在地壳中,氧则是含量最丰富的元素。氧不仅占了水质量的89%,也占了空气体积的20.9%。

构成有机体的所有主要化合物都含有氧,包括蛋白质、碳水化合物和脂肪。构成动物壳、牙齿及骨骼的主要无机化合物也含有氧。由蓝藻、藻类和植物经过光合作用所产生的氧气化学式为O2,几乎所有复杂生物的细胞呼吸作用都需要用到氧气。动物中,除了极少数之外,皆无法终身脱离氧气生存。对于厌氧性生物来说,氧气是有毒的。这类生物曾经是早期地球上的主要生物,直到25亿年前O2开始在大气层中逐渐积累。氧元素的另一个同素异形体是臭氧。在高海拔形成的臭氧层能够隔离来自太阳的紫外线辐射。但是接近地表的臭氧则是一种污染,这些臭氧主要存在于光化学烟雾中。

氧气是由约瑟夫·普利斯特里和卡尔·威廉·舍勒独立发现的。虽然卡尔比约瑟夫早发现一年,但由于约瑟夫首先发表论文,所以很多人仍然认为是约瑟夫首先发现的。氧气的英文名是“Oxygen”,由拉瓦锡定名于1777年,拉瓦烯利用氧气所进行的试验在燃烧和腐蚀的方面打败了当时流行的燃素说。在工业上,氧气是通过分馏液态空气制备的,同时使用分子筛除去二氧化碳和氮气。也可以通过电解水等其他方式制备氧气。氧气的运用包括钢铁的冶炼、塑料和纺织品的制造以及作为火箭推进剂与进行氧气疗法,也用来在飞机、潜艇、太空船和潜水中维持生命。 氧旧译作(Oxygen)希腊文的意思是“酸素”,该名称是由法国化学家拉瓦锡所起,原因是拉瓦锡错误地认为,所有的酸都含有这种新气体。现在日文里氧气的名称仍然是“酸素”。而台语受到台湾日治时期的影响,也以“酸素”之日语发音称呼氧气。

氧气的中文名称是清朝徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气,所以就命名为“养气”即“养气之质”,后来为了统一就用“氧”代替了“养”字,便叫这“氧气”。

性质

吸氧 氧气通常条件下是呈无色、无臭和无味的气体,密度1.429克/升,1.419克/立方厘米(液),1.426克/立方厘米(固),熔点-218.4℃,沸点-182.962℃,在-182.962℃时液化成淡蓝色液体,在-218.4℃时凝固成雪状淡蓝色。在元素周期表中属于ⅥA族元素固体在化合价一般为0和-2。电离能为13.618电子伏特。除惰性气体外的所有化学元素都能同氧形成化合物。大多数元素在含氧的气氛中加热时可生成氧化物。有许多元素可形成一种以上的氧化物。氧分子在低温下可形成水合晶体O2.H2O和O2.H2O2,后者较不稳定。氧气在空气中的溶解度是:4.89毫升/100毫升水(0℃),是水中生命体的基础。氧在地壳中丰度占第一位。干燥空气中含有20.946%体积的氧;水有88.81%重量的氧组成。除了O16外,还有O17和O18同位素。

物理性质

为无色气体;无臭,无味;有强助燃力。

在常压20℃时,能在乙醇7 容或水32容中溶解。

氧的单质形态有氧气(O?)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭,能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色,具有顺磁性。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。

新的氧单质(O4):O4是意大利的一位科学家合成的一种新型的氧分子,一个分子由四个氧原子构成。

振荡会发生爆炸,产生氧气:O4===振荡===2O2

它的氧化性比O2强的多.

在大气中含量极少

合成方法:

意大利科学家使用普通氧分子与带正电的氧离子作用,制造出o4

O4的能量密度比普通氧分子高

O4是一种比黄金还贵的气体,氧化性极强,可以与黄金反应。

是用普通氧分子和带正电的氧离子制造出含4个氧原子的氧分子。

这种氧分子可以稳定存在,预计构型为正四面体或者矩形,从两种构型中性分子O4,正一价分子O4+和负一价分子O4-的基态电子结构,并根据能量最低原则确定了各自的结构参数,从而得到了O4分子2种结构的基态总能量、一价电离能及电子亲合势能.与氧原子、普通氧分子O2和臭氧分子O3的计算结果比较,显示O4分子可以以正方形结构或正四面体结构形式存在,其中正方形结构更有可能是O4分子的真实空间结构。

化学性质

氧的非金属性和电负性仅次于氟,除了氦氖氩氪氟所有元素都能与氧起反应,这些反应称为氧化反应,而反应产生的化合物称为氧化物。一般而言,绝大多数非金属氧化物的水溶液呈酸性,而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外,几乎所有的有机化合物,可在氧中剧烈燃烧生二氧化碳与水蒸气。

氧的化合价:氧的化合价很特殊一般为-2价和0价。而氧在过氧化物中通常为-1价。在超氧化物中为-1/2,臭氧化物中氧为-1/3,超氧化物中氧的化合价只能说是超氧根离子,不能单独的看每个原子,因为电子是量子化的,不存在1/2个电子,自然化合价也就没有0.5的说法,臭氧化物也一样。而氧的正价很少出现,只有在和氟的化合物二氟化氧,二氟化二氧和六氟合铂酸二氧(O2PTF6)中显示+2价和+1价,在中学化学中只要记住氧和氟是没有正价就可以了。

实验证明,除黄金外的所有金属都能和氧发生反应生成金属氧化物,比如铂在高温下在纯氧中被氧化生成二氧化铂,黄金一般认为不能和氧发生反应,但是有三氧化二金和氢氧化金等化合物,其中金为+3价;氧气不能和氯,溴,碘发生反应,但是臭氧可以氧化它们。

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