氧气的密度

氧气的密度

氧气是空气的组分之一，无色、无臭、无味。氧气比空气重，在标准状况（0℃和大气压强101325帕）下密度为1.429克/升，能溶于水，但溶解度很小。在压强为101kPa时，氧气在约-180摄氏度时变为淡蓝色液体，在约-218摄氏度时变成雪花状的淡蓝色固体。氧气能与很多元素直接化合，生成氧化物。氧气是燃烧和动植物呼吸所必需的气体，富氧空气用于医疗和高空飞行，纯氧用于炼钢和切割、焊接金属，液氧用做火箭发动机的氧化剂。生产上应用的氧气由液态空气分馏而得。实验室借含氧盐类（氯酸钾、高锰酸钾等）受热分解来制取氧气。物理性质:①色,味,态:无色无味气体(标准状况)②熔沸点:③密度:大于空气④水溶性:不易溶于水⑤贮存:天蓝色钢瓶化学性质:一、氧气跟金属反应：2Mg＋O2==2MgO，剧烈燃烧发出耀眼的强光，放出大量热，生成白色固体。3Fe＋2O==2Fe3O4，红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。2Cu＋O2==2CuO，加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。二、氧气跟非金属反应：C＋O2==CO2，剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成使石灰水变浑浊的气体。S＋O2==SO2，发生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体。4P＋5O2==2P2O5，剧烈燃烧，发出明亮光辉，放出热量，生成白烟。三、氧气跟一些有机物反应，如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。CH4＋2O==2CO2＋2H2O2C2H2＋5O2==4CO2＋2H2O氧 oxygen 一种化 学元素 。化学 符号 O ，原子 序数 8 ，原子量15.9994，属周期系ⅥA族。 氧的发现 1774年英国J.普里斯特利用一个大凸透镜将太阳光聚焦后加热氧化汞，制得纯氧，并发现它助燃和帮助呼吸，称之为“脱燃素空气”。瑞典C.W.舍勒用加热氧化汞和其他含氧酸盐制得氧气虽然比普里斯特利还要早一年，但他的论文《关于空气与火的化学论文》直到1777年才发表 ，但他们二人确属各自独立制得氧。1774年，普里斯特利访问法国，把制氧方法告诉A.-L.拉瓦锡 ，后者于1775年重复这个实验，把空气中能够帮助呼吸和助燃的气体称为oxygene，这个字来源于希腊文oxygenēs，含义是“酸的形成者”。因此，后世把这三位学者都确认为氧气的发现者。 氧的存在 氧有三种稳定同位素，即氧16、氧17和氧18，其中氧 16 含量占 99.759 ％ 。氧在地壳中的含量为 48.6％，居首位，氧在地球上分布极广，大气中的氧占23％，海洋和江河湖泊中到处都是氧的化合物水，氧在水中占88.8％。地球上还存在着许多含氧酸盐，如土壤中所含的铝硅酸盐，还有硅酸盐、氧化物、碳酸盐的矿物。大气中的氧不断地用于动物的新陈代谢，人体中氧占65％，植物的光合作用能把二氧化碳转变为氧气，使氧得以不断地循环。虽然地球上到处是氧，但氧主要是从空气中提取的，有取之不尽的资源。 物理化学性质 氧 是 无 色 、无 臭 、无 味 的 气 体 ，熔点－218.4℃ ，沸点－182.962℃ ，气体密度1.429克／厘米3 ，液态氧是淡蓝色的 。氧是化学性质活泼的元素 ，除了惰性气体，卤素中的氯、溴、碘以及一些不活泼的金属（如金 、铂 ）之外 ，绝大多 数非 金属和金 属 都能直接与 氧化合，但氧可以通过间接的方法与惰性气体氙生成氧化物： XeF6 + 3H2OXeO3 + 6HF 什么是惰性气体我们在地球上所见到的一切东西都是由元素化合而成的，而有些元素与其他元素相比，显得不大愿意参与化合反应。然而，在1988年年初，一位名叫W·科克（W. Koch）的美国化学家证明，即使最不合群的元素也可以诱使它参与化合反应。 最不喜欢结合的元素是一组被称作“惰性气体”（“惰性”一词的英文原意是“高贵”，（异调注：英文中惰性气体为“inert gas”或“noble gas”，“inert”意为“惰性的”，而“noble”意为“高贵的”）这些元素之所以被以此相称，是与它们孤傲、排他的特性有关）的元素。 惰性气体共有六种，按照原子量递增的顺序排列，依次是氦、氖、氩、氪、氙、氡。在通常情况下，它们不与其他元素化合，而仅以单个原子的形式存在。 事实上，这些原子对于它们自己同类中的其他原子的存在也漠不关心，甚至不愿互相靠近到可以形成液体的程度，因而在常温下，它们都不会液化。它们全是气体，存在于大气之中。 首先被发现的惰性气体是氩，1894年就被探测到。它也是最常见的惰性气体，占大气总量的1%。其他惰性气体几年之后才被发现，它们在地球上的含量很少。 当一个原子向另一个原子转移电子或与另一个原子共享电子时，它们便相互化合了。惰性气体不愿这么做，其原因是它们的原子中的电子分布得非常匀称，要想改变其位置就需要输入很大的能量，这种情况是不大可能发生的。 较大的惰性气体原子，例如氡，它的最外层的电子（参与化合反应者）与原子核离得较远。因此，外层电子与原子核之间的吸引力相对来说比较弱。由于这一原因，氡是惰性气体中惰性最弱的，只要化学家创造出合适的条件，也最容易迫使氡参与化合反应。 较小的惰性气体原子，其最外层电子离原子核比较近。这些电子被抓得比较牢固，使其原子难以与其他原子发生化合反应。 事实上，化学家已经迫使原子比较大的惰性气体——氪、氙、氡，与氟和氧那样的原子进行化合，氟与氧特别喜欢接受其他原子的电子。 原子更小一些的惰性气体——氦、氖、氩——已经小到惰性十足的程度，迄今为止任何化学家都无法使它们参与化合反应。 原子最小的惰性气体是氦。在所有各类元素中，它是最不喜欢参与化合反应的，也是惰性最强的元素。甚至氦原子本身之间也极不愿意结合，因而直到温度降到4K时，才能变成液态。液态氦是能够存在的温度最低的液体，它对于科学家研究低温是至关重要的。 氦在大气中只有微量的存在，不过当像铀与钍这样的放射性元素衰变时，也能生成氦。这种积聚过程发生在地下，因而在一些油井中能产生氦。这种资源很有限，不过至今尚未耗尽。 每个氦原子只有两个电子，它被氦原子核束缚得如此之紧，以至要想抓走其中的一个电子，比之任何其他原子而言，要付出更多的能量。面对这样紧的束缚，那么是否能使氦原子放弃一个电子，或与其他原子共享一个电子，从而产生化合反应呢？ 为了计算电子的行为，化学家采用了一种被称为“量子力学”的数学体系，这是在20世纪20年代创立的。化学家科克把它的原理应用到对氦的研究中。比如．假设一个铍原子（有四个电子）与一个氧原子（有八个电子）进行化合反应。在化合过程中，铍原子交出两个电子给氧原子，从而使它们结合在一起。用量子力学进行计算的结果表明，铍原子中背对着氧原子的那一侧电子出现的几率非常小。 根据量子力学方程，如果一个氦原子参与进来。它就会与铍原子上电子出现几率非常小的那一侧共享两个电子，从而形成氦-铍-氧的化合物。迄今为止，还没有其他原子化合反应能够产生俘获氦原子的条件，而且即便是氦-铍-氧，也只有在足以使空气液化的温度条件下，或许能结合在一起。现在对于化学家来说，必须对在极低温度条件下的物质进行研究，看看是否真能够通过实践证实理论，迫使氦参与化合反应，从而打垮这种惰性最强的元素！  同样，氯的氧化物也可以通过间接的方法制得： 2Cl2+2HgOHgO•HgCl2+Cl2O 在常温下，氧还可以将其他化合物氧化： 2NO+O22NO2 氧可以将葡萄糖氧化，这一作用是构成生物体呼吸作用的主要反应： C6H12O6+6O26CO2+6H2O 氧的氧化态为 －2 、－ 1、＋ 2 。 氧的氧化性仅次于氟 ，因此，氧和氟发生反应时，表现为＋2价，形成氟化氧(F2O)。氧与金属元素形成的二元化合物有氧化物、过氧化物、超氧化物。氧分子可以失去一个电子，生成二氧基正离子（），形成O2PtF6等化合物。 氧气的实验室制法有：①氯酸钾的热分解： ②电解水： ③氧化物热分解： ④以二氧化锰做催化剂，使过氧化氢分解： 在宇宙飞船中 ，可利用宇航员 呼出的二氧化碳气体与超氧化钾作用，产生氧气，供宇航员呼吸用。 生产和应用 大规模生产氧气的方法是分馏液态空气 ，首先将空气压缩，待其膨氧胀后又冷冻为液态空气，由于稀有气体和氮气的沸点都比氧气低，经过分馏，剩下的便是液氧，可贮存在高压钢瓶中。所有的氧化反应和燃烧过程都需要氧，例如炼钢时除硫、磷等杂质，氧和乙炔混合气燃烧时温度高达3500℃，用于钢铁的焊接和切割。玻璃制造、水泥生产、矿物焙烧、烃类加工都需要氧。液氧还用作火箭燃料，它比其他燃料更便宜。在低氧或缺氧的环境中工作的人，如潜水员、宇航员，氧更是维持生命所不可缺少的。但氧的活性状态如 、OH以及H2O2等对生物的组织有严重的损坏作用，紫外线对皮肤和眼的损害多与此种作用有关。氧气的某些用途和负作用 一．氧是心脏的“动力源” 氧是人体进行新陈代谢的关键物质，是人体生命活动的第一需要。呼吸的氧转化为人体内可利用的氧，称为血氧。血液携带血氧向全身输入能源,血氧的输送量与心脏、大脑的工作状态密切相关。心脏泵血能力越强，血氧的含量就越高；心脏冠状动脉的输血能力越强，血氧输送到心脑及全身的浓度就越高，人体重要器官的运行状态就越好。二．氧气喷泉 随着人们对新鲜氧气的需求愿望与日俱增，在美国洛杉矶等大城市，一种氧气喷泉吧随之设立。在氧气喷泉吧里，人们手持透明氧气罐，其上插上了精巧的外接吸收装置，轻轻一吸，罐内的纯氧即喷涌而出。带着柠檬或其他香味的氧气可连续输送20分钟。除此之外，美国其他与氧有关的产品不断涌现，如各种含氧水、含氧汽水、含氧胶丸等。新兴的氧气消费，已形成一股新潮流。三．增加吸氧量可减少术后感染及止吐 今年1月，美国的《新英格兰医学杂志》发表一项新的研究成果。奥地利、美国及澳大利亚的麻醉医师报告，只要在手术中和手术后给病人增加吸氧量，病人术后感染危险将降低一半。因为增氧可以提高免疫系统的免疫能力，可为患者的“免疫大军”提供更多“弹药”，杀死伤口部位的细菌。 这项研究是在奥地利维也纳和德国汉堡医院的500名患者身上进行的。其过程是：在整个手术期间和术后两个小时，为第一组250名患者实施含30%氧的麻醉，另一组250名患者在同一时间内接受含80%氧的麻醉。结果第一组手术后有28人感染，而第二组手术后只有13人感染。 麻醉病人在术后发生恶心或呕吐颇为常见，病人感到非常难受。进行此项研究的麻醉师说，增加吸氧比目前所使用的所有止吐药效果更为明显，且无危险和价格低廉。氧气防止呕吐的机制可能是防止肠道局部缺血，从而阻止催吐因子的释放。但完全用氧而不用一氧化氮是不可取的，因为这有可能使病人在手术中觉醒。四．高压氧制服突发性耳聋 据友谊医院高压氧科主任介绍，高压氧不仅能改善内耳听觉器官的缺氧状态，而且还能改善内耳血液循环即组织代谢，促进听觉功能的恢复。一旦患了突发性耳聋，应立即去医院高压氧科，因为高压氧对突发性耳聋的疗效常取决于最初的治疗时间，一般在发病后三天之内（最迟不应超过一周）治疗效果最佳。五．高压氧治疗牙周病效果好 牙周病指的是牙龈、牙周膜和牙槽骨的炎症、变形、萎缩，最后导致牙齿松动、脱落的一种慢性进行性疾病。患了牙周病会有牙龈充血、红肿、出血，牙龈沟加深，形成了牙周炎，牙周袋溢脓，有口臭，牙齿松动，并常伴有牙龈退缩。 牙周病的常规治疗效果并不理想。近年来，医务工作者用高压氧治疗牙周病，取得了良好的疗效。高压氧治疗牙周病可提高牙周病局部组织的氧含量和氧的弥散距离，促进侧枝循环的重建，改善局部循环。血管收缩效应可缓解局部肿胀。另外，高压氧还能有效地抑制细菌，尤其是厌氧菌的生长繁殖，改善牙周组织的供血、供氧，促进新陈代谢，以利于局部组织的修复，达到抗炎、消肿、止血和除臭的目的。六．过度吸氧的负作用 早在19世纪中叶，英国科学家保尔·伯特首先发现，如果让动物呼吸纯氧会引起中毒，人类也同样。人如果在大于0.05 MPa（半个大气压）的纯氧环境中，对所有的细胞都有毒害作用，吸入时间过长，就可能发生“氧中毒”。肺部毛细管屏障被破坏，导致肺水肿、肺淤血和出血，严重影响呼吸功能，进而使各胀器缺氧而发生损害。在0.1 MPa（1个大气压）的纯氧环境中，人只能存活24小时，就会发生肺炎，最终导致呼吸衰竭、窒息而死。人在0.2 MPa（2个大气压）高压纯氧环境中，最多可停留1.5小时 ~ 2小时，超过了会引起脑中毒，生命节奏紊乱，精神错乱，记忆丧失。如加入0.3 MPa（3个大气压）甚至更高的氧，人会在数分钟内发生脑细胞变性坏死，抽搐昏迷，导致死亡。 此外，过量吸氧还会促进生命衰老。进入人体的氧与细胞中的氧化酶发生反应，可生成过氧化氢，进而变成脂褐素。这种脂褐素是加速细胞衰老的有害物质，它堆积在心肌，使心肌细胞老化，心功能减退；堆积在血管壁上，造成血管老化和硬化；堆积在肝脏，削弱肝功能；堆积在大脑，引起智力下降，记忆力衰退，人变得痴呆；堆积在皮肤上，形成老年斑。