氧是一种化学元素,其原子序数为8,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88%,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。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2.5亿年前O2开始在大气层中逐渐积累。氧气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,这些臭氧主要存在与光化学烟雾中。
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”,由拉瓦锡定名与1777年,拉瓦锡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。
氧的单质形态有氧气(O2)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。
1.【物理性质】
在标准状况下,氧气的密度是1.429g∕l,比空气的密度(1.293g∕l)略大。它不易溶于水,在室温下,1L水中只能溶解于约30mL氧气。在压强为101kPa时,氧气在-183°C时变为蓝色液体,在-218°C时会变成淡蓝色雪花状的固体。 2.【化学性质】
氧气的化学性质比较活泼。除了惰性气体、活性小的金属元素如金、铂、银、钯之外,大部分的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,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,可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水 构成地球周围大气的气体。无色,无味,主要成分是氮气和氧气,还有极少量的氡、氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体和水蒸气、二氧化碳和尘埃等。
2、气氛:学习空气浓厚 | 不要人为地制造紧张空气。
【空气的物理性质】:
空气就是我们周围的气体。我们看不到它,也品尝不到它的味道,但是在刮风的时候,我们就能够感觉到空气的流动。
在0摄氏度及一个标准大气压下(1.013×10^5 Pa)空气密度为1.293g/L 。把气体在0摄氏度和一个标准大气压下的状态称为标准状态,空气在标准状态下可视为理想气体,其摩尔体积为22.4L/ mol。
空气的比热容与温度有关,温度为250K时,空气的定压比热容cp=1.003kJ/(kg*K).,300K时,空气的定压比热容cp=1.005kJ/(kg*K)
【空气的状态】:
常温下的空气是无色无味的气体,液态空气则是一种易流动的浅黄色液体。一般当空气被液化时二氧化碳已经清除掉,因而液态空气的组成是20.95%氧,78.12%氮和0.93%氩,其它组分含量甚微,可以略而不计。
空气作为混合气体,在定压下冷凝时温度连续降低,如在标准大气压(101.3KPa)下,空气于81.7K(露点)开始冷凝,温度降低到78.9K(泡点)时全部转变为饱和液体。这是由于高沸点组分(氧、氩)开始冷凝较多,而低沸点组分(氮)到过程终了才较多地冷凝。
【空气的成分】:
地球的正常空气成分按体积分数计算是:氮占78.08%,氧占20.95%,氩占0.93%,二氧化碳占0.03%,还有微量的惰性气体,如氦、氖、氪、氙等。臭氧、氧化氮、二氧化氮
在远古时代,空气曾被人们认为是简单的物质,在1669年梅猷曾根据蜡烛燃烧的实验,推断空气的组成是复杂的。德国史达尔约在1700年提出了一个普遍的化学理论,就是“燃素学说”。他认为有一种看不见的所谓的燃素,存在于可燃物质内。例如蜡烛燃烧,燃烧时燃素逸去,蜡烛缩小下塌而化为灰烬,他认为,燃烧失去燃素现象,即:蜡烛-燃素=灰烬。然而燃素学说终究不能解释自然界变化中的一些现象,它存在着严重的矛盾。第一是没有人见过“燃素”的存在;第二金属燃烧后质量增加,那么“燃素”就必然有负的质量,这是不可思议的。1774年法国的化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说,才否定燃素学说。拉瓦锡在进行铅、汞等金属的燃烧实验过程中,发现有一部分金属变为有色的粉末,空气在钟罩内体积减小了原体积的1/5,剩余的空气不能支持燃烧,动物在其中会窒息。他把剩下的4/5气体叫做氮气(原文意思是不支持生命),在他证明了普利斯特里和舍勒从氧化汞分解制备出来的气体是氧气以后,空气的组成才确定为氮和氧.
空气的成分以氮气、氧气为主,是长期以来自然界里各种变化所造成的。在原始的绿色植物出现以前,原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。在绿色植物出现以后,植物在光合作用中放出的游离氧,使原始大气里的一氧化碳氧化成为二氧化碳,甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳,氨氧化成为水蒸气和氮气。以后,由于植物的光合作用持续地进行,空气里的二氧化碳在植物发生光合作用的过程中被吸收了大部分,并使空气里的氧气越来越多,终于形成了以氮气和氧气为主的现代空气。
空气是混合物,它的成分是很复杂的。空气的恒定成分是氮气、氧气以及稀有气体,这些成分所以几乎不变,主要是自然界各种变化相互补偿的结果。空气的可变成分是二氧化碳和水蒸气。空气的不定成分完全因地区而异。例如,在工厂区附近的空气里就会因生产项目的不同,而分别含有氨气、酸蒸气等。另外,空气里还含有极微量的氢、臭氧、氮的氧化物、甲烷等气体。灰尘是空气里或多或少的悬浮杂质。总的来说,空气的成分一般是比较固定的。
【空气的分层】:
空气包裹在地球的外面,厚度达到数千千米。这一层厚厚的空气被称为大气层。大气层分为几个不同的层,这几个气层其实是相互融合在一起的。我们生活在最下面的一层(即对流层)中。在同温层,空气要稀薄的多,这里有一种叫做“臭氧”(氧气的一种)的气体,它可以吸收太阳光中有害的紫外线。同温层的上面是电离层,这里有一层被称为离子的带电微粒。电离层的作用非常重要,它可以将无线电波反射到世界各地。若不考虑水蒸气、二氧化碳和各种碳氢化合物,则地面至100km高度的空气平均组成保持恒定值。在25km高空臭氧的含量有所增加。在更高的高空,空气的组成随高度而变,且明显地同每天的时间及太阳活动有关。
【“沉重”的空气】:
空气并非没有重量——一桶空气的重量大约相当于一本书中两页纸的重量。大气层中的空气始终给我们以压力,这种压力被称为大气压,我们人体每平方厘米上大约要承受一千克的重量。因为我们体内也有空气,这种压力体内外相等,所以,大气的压力才不会将我们压垮。
【生命赖以生存的空气】:
由于地球有强大的吸引力,使百分之八十的空气集中在离地面平均为十五公里的范围里。这一空气层对人类生活、生产活动影响很大。人们通常所说的大气污染指的是这一范围内的空气污染。
空气是地球上的动植物生存的必要条件,动物呼吸、植物光合作用都离不开空气;大气层可以使地球上的温度保持相对稳定,如果没有大气层,白天温度会很高,而夜间温度会很低;大气层可以吸收来自太阳的紫外线,保护地球上的生物免受伤害;大气层可以阻止来自太空的高能粒子过多地进入地球,阻止陨石撞击地球,因为陨石与大气摩擦时既可以减速又可以燃烧;风、云、雨、雪的形成都离不开大气;声音的传播要利用空气;降落伞、减速伞和飞机也都利用了空气的作用力;一些机器要利用压缩空气进行工作。
【空气质量】:
假如没有空气,我们的地球上将是一片荒芜的沙漠,没有一丝生机。绿色植物利用空气中的二氧化碳以及阳光和水合成营养物质,在此过程中,氧气被释放出来,人类和其他动物呼吸空气来获取氧气,动物还需要氧气从摄入的食物中获取能量。
工业的发展,向空气排放了有害物质,污染了空气,使空气里增加了有害成分。当空气里的有害物质达到一定浓度后,就会严重地损害人类的健康和农作物的生长,破坏了某些物质,又会使人的能见度降低,影响交通安全等等。因此,必须大力防止空气的污染。
排放到空气里的有害物质,可以分为以下几类:粉尘类(如炭粒等),金属尘类(如铁、铝等),湿雾类(如油雾、酸雾等),有害气体类(如一氧化碳、硫化氢、氮的氧化物等)。从世界范围来看,排放量较多、危害较大的有害气体是二氧化硫和一氧化碳。二氧化硫是煤、石油在燃烧中产生的。一氧化碳主要是汽车开动时排出的。从全球估计,一氧化碳的排出量超过二氧化硫的排出量。
根据国家环保局统一规定,我国空气质量分为5级。它是将一系列复杂的空气监测数据,按一定方法处理后,算出其空气污染指数具体是多少,然后再确定其空气质量等级。
其具体标准如下:当空气污染指数达0—50时为1级;51—100时为2级;101—200时为3级;201—300时为4级;300以上时为5级。其中3级属于轻度污染,4级属于中度污染,5级则属于重度污染了。
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