氧氣

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氧氣（oxygen）（可選用氧氣報警器檢測泄漏濃度），化學式O2。化學式量：32.00，無色無味氣體，氧元素最常見的單質形態(tài)。熔點-218.4℃，沸點-183℃。不易溶于水，1L水中溶解約30mL氧氣。在空氣中氧氣約占21% 。液氧為天藍色。固氧為藍色晶體。常溫下不很活潑，與許多物質都不易作用。但在高溫下則很活潑，能與多種元素直接化合，這與氧原子的電負性僅次于氟有關。 [1-2] 

氧在自然界中分布最廣，占地殼質量的48.6%，是豐度最高的元素。在烴類的氧化、廢水的處理、火箭推進劑以及航空、航天和潛水中供動物及人進行呼吸等方面均需要用氧。動物呼吸、燃燒和一切氧化過程（包括有機物的腐?。┒枷难鯕?。但空氣中的氧能通過植物的光合作用不斷地得到補充。在金屬的切割和焊接中。是用純度93.5%~99.2%的氧氣與可燃氣（如乙炔）混合，產生極高溫度的火焰，從而使金屬熔融。冶金過程離不開氧氣。為了強化硝酸和硫酸的生產過程也需要氧。不用空氣而用氧與水蒸氣的混合物吹入煤氣氣化爐中，能得到高熱值的煤氣。醫(yī)療用氣極為重要。

O2分子內的化學鍵通常是共價鍵。

氧氣的結構

氧氣的結構

從實驗上來說，順磁共振光譜證明O有順磁性，還證明O有兩個未成對地電子。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)O2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 ，在π軌道中有不成對的單電子，所以O2分子是所有雙原子氣體分子中唯一的一種具有偶數(shù)電子同時又顯示順磁性的物質。 [5] 

氧氣分子的分子軌道能級圖

氧氣分子的分子軌道能級圖

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。 [5] 

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。 [6] 

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。

物理性質

無色無味氣體，熔點-218.8℃，沸點-183.1℃，相

氧氣瓶

氧氣瓶

對密度1.14（-183℃，水=1），相對蒸氣密度1.43（空氣=1），飽和蒸氣壓506.62kPa（-164℃），臨界溫度-118.95℃，臨界壓力5.08MPa，辛醇/水分配系數(shù)：0.65。 [2]  大氣中體積分數(shù)：20.95%（約21%）。

同素異形體：臭氧（O3），四聚氧（O4），紅氧（O8）。

氧氣的物理常數(shù)

性質 條件或符號 單位 數(shù)據(jù)

氣體密度 克/立方厘米 0.001331

液體密度 千克/升 1.141

氣體比重 空氣=1 1.105

摩爾體積 標準狀況 升/摩爾 22.39

溶解熱 千焦/摩爾 0.44

氣化熱 千焦/摩爾 6.82

介電常數(shù) 20℃，1大氣壓 1.0004947+2

液氧介電常數(shù) -193℃ 1.507

折射系數(shù) 0℃，1大氣壓 1.000271

磁感性 20℃ 立方厘米/克 106.2

遷移率 正離子 負離子 平方厘米/伏.秒 平方厘米伏.秒 1.32 1.83

擴散系數(shù)（同種氣體中） 0℃，133.3Pa 正離子 負離子 平方厘米/伏.秒 平方厘米/伏.秒 21.3 32.0

在水中的分子擴散系數(shù) 20℃ 平方厘米/伏.時 6.7×10-2

電離能 氧分子 千焦/摩爾 1165.9

表格參考資料來源：高純氣體 [7] 

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。化學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。

主要用途編輯

冶煉工藝：在煉鋼過程中吹以高純度氧氣，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反應，這不但降低了鋼的含碳量，還有利于清除磷、硫、硅等雜質。而且氧化過程中產生的熱量足以維持煉鋼過程所需的溫度，因此，吹氧不但縮短了冶煉時間，同時提高了鋼的質量。高爐煉鐵時，提高鼓風中的氧濃度可以降焦比，提高產量。在有色金屬冶煉中，采用富氧也可以縮短冶煉時間提高產量。

化學工業(yè)：在生產合成氨時，氧氣主要用于原料氣的氧化，以強化工藝過程，提高化肥產量。再例如，重油的高溫裂化，以及煤粉的氣化等。

國防工業(yè)：液氧是現(xiàn)代火箭最好的助燃劑，在超音速飛機中也需要液氧作氧化劑，可燃物質浸漬液氧后具有強烈的爆炸性，可制作液氧炸藥。

醫(yī)療保健：供給呼吸：用于缺氧、低氧或無氧環(huán)境，例如：潛水作業(yè)、登山運動、高空飛行、宇宙航行、醫(yī)療搶救等時。

其它方面：它本身作為助燃劑與乙炔、丙烷等可燃氣體配合使用，達到焊割金屬的作用，各行各業(yè)中，特別是機械企業(yè)里用途很廣，作為切割之用也很方便，是首選的一種切割方法。

危險與防控編輯

毒理學資料

1．急性毒性：人類吸入TCLo：100pph/14H； [2] 

2．繁殖數(shù)據(jù)：

女人懷孕后26-39周吸入TCLo：12pph/10M生殖系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)出現(xiàn)異常；

大母鼠受孕后22天吸入TDLo：10pph/12H生殖和呼吸系統(tǒng)出現(xiàn)異常；

大母鼠受孕后22天吸入TDLo：10pph/9H對生殖、呼吸系統(tǒng)和新生兒生長出現(xiàn)抑制作用；

小鼠受孕后8天吸入TCLo：10pph/24H皮膚和皮下組織及生殖出現(xiàn)異常； [2] 

3．致突變性：

人類淋巴細胞40pph/4D對細胞遺傳有影響；

嚙齒動物-倉鼠卵巢20pph/3D （Continuous） 對細胞遺傳有影響；

嚙齒動物-倉鼠肺80pph對細胞遺傳有影響；

嚙齒動物-倉鼠卵巢姐妹染色體20pph復制受影響；

嚙齒動物-倉鼠肺95pph/24H引起細胞突變。 [2] 

4．亞急性與慢性毒性：常壓下，在80%氧中生活4d，大鼠開始陸續(xù)死亡，兔的視細胞全部損毀；在純氧中，兔48h視細胞全部損毀，狗60h有死亡，猴3d出現(xiàn)呼吸困難，6~9d死亡。 [2] 

5．其他毒害作用：TCLo：100%（100%）（人吸入，14h）；TCLo：80%（大鼠吸入）。 [2] 

中毒或泄漏處理

急救措施

吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫(yī)。

滅火方法：用水保持容器冷卻，以防受熱爆炸，急劇助長火勢。迅速切斷氣源，用水噴淋保護切斷氣源的人員，然后根據(jù)著火原因選擇適當滅火劑滅火。 [15] 

現(xiàn)場處理

迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風處，并進行隔離，嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿一般作業(yè)工作服。避免與可燃物或易燃物接觸。盡可能切斷泄漏源。合理通風，加速擴散。漏氣容器要妥善處理，修復、檢驗后再用。 [15] 

操作處置與儲存

操作注意事項：密閉操作。密閉操作，提供良好的自然通風條件。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。遠離易燃、可燃物。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與活性金屬粉末接觸。搬運時輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損。配備相應品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應急處理設備。 [15] 

儲存注意事項：儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與易（可）燃物、活性金屬粉末等分開存放，切忌混儲。儲區(qū)應備有泄漏應急處理設備。 [15] 

個體防護

工程控制：密閉操作。提供良好的自然通風條件。

身體防護：穿一般作業(yè)工作服。

手防護：戴一般作業(yè)防護手套。

其他防護：避免高濃度吸入。 [15] 

貯運方法

包裝方法：鋼質氣瓶。

運輸方法：氧氣鋼瓶不得沾污油脂。采用剛瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放，并應將瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超過車輛的防護欄板，并用三角木墊卡牢，防止?jié)L動。嚴禁與易燃物或可燃物、活性金屬粉末等混裝混運。夏季應早晚運輸，防止日光曝曬。鐵路運輸時要禁止溜放。