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。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(yang)(yang)(yang)(yang)在自(zi)然界(jie)中(zhong)分布最廣，占地殼質量的(de)48.6%，是(shi)(shi)豐度(du)最高(gao)(gao)的(de)元(yuan)素。在烴(jing)類的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化、廢水(shui)的(de)處(chu)理、火箭推進(jin)劑以(yi)及航空、航天和潛(qian)水(shui)中(zhong)供(gong)動物(wu)及人(ren)進(jin)行(xing)呼吸等方面均需要用氧(yang)(yang)(yang)(yang)。動物(wu)呼吸、燃燒和一切氧(yang)(yang)(yang)(yang)化過程（包括有機物(wu)的(de)腐敗）都消耗氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)。但空氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)能(neng)通過植物(wu)的(de)光合(he)作(zuo)用不(bu)(bu)(bu)斷地得(de)到補充(chong)。在金(jin)屬(shu)的(de)切割和焊接(jie)中(zhong)。是(shi)(shi)用純度(du)93.5%~99.2%的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)與(yu)可燃氣(qi)(qi)(qi)（如乙炔）混合(he)，產生極高(gao)(gao)溫度(du)的(de)火焰(yan)，從而使金(jin)屬(shu)熔融(rong)。冶金(jin)過程離不(bu)(bu)(bu)開氧(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)。為了強化硝(xiao)酸和硫酸的(de)生產過程也(ye)需要氧(yang)(yang)(yang)(yang)。不(bu)(bu)(bu)用空氣(qi)(qi)(qi)而用氧(yang)(yang)(yang)(yang)與(yu)水(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)的(de)混合(he)物(wu)吹入(ru)煤氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)化爐中(zhong)，能(neng)得(de)到高(gao)(gao)熱值的(de)煤氣(qi)(qi)(qi)。醫療用氣(qi)(qi)(qi)極為重(zhong)要。

O2分子內的化學鍵(jian)通常是共價鍵(jian)。

氧氣(qi)的結(jie)構

氧氣的結構

從(cong)實(shi)驗上來(lai)說(shuo)，順(shun)磁共振(zhen)光譜證(zheng)明O有順(shun)磁性(xing)，還(huan)證(zheng)明O有兩個未(wei)成對地電子。說(shuo)明原來(lai)的以雙(shuang)鍵(jian)結(jie)合(he)的氧分子結(jie)構(gou)式不(bu)符合(he)實(shi)際。

氧氣(qi)的(de)結構(gou)如右圖所(suo)示(shi)，基態(tai)O2分子(zi)中并不存在雙鍵(jian)(jian)，氧分子(zi)里(li)形(xing)成了(le)兩個三(san)電(dian)子(zi)鍵(jian)(jian)。

氧的(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)軌道電(dian)子(zi)(zi)排布式是 ，在(zai)π軌道中有不成(cheng)對(dui)的(de)(de)單電(dian)子(zi)(zi)，所以O2分(fen)(fen)子(zi)(zi)是所有雙原子(zi)(zi)氣體分(fen)(fen)子(zi)(zi)中唯一的(de)(de)一種具有偶數電(dian)子(zi)(zi)同時又顯(xian)示順磁(ci)性的(de)(de)物質。 [5] 

氧氣分子(zi)的分子(zi)軌道(dao)能(neng)級圖

氧(yang)氣(qi)分(fen)(fen)子(zi)的分(fen)(fen)子(zi)軌(gui)道能(neng)級圖(tu)

兩個氧原子(zi)進行sp軌道(dao)雜化，一(yi)個單電(dian)子(zi)填充(chong)進sp雜化軌道(dao)，成(cheng)σ鍵，另一(yi)個單電(dian)子(zi)填充(chong)進p軌道(dao)，成(cheng)π鍵。氧氣是奇電(dian)子(zi)分子(zi)，具(ju)有(you)順磁性。 [5] 

單線態(tai)氧(yang)和三線態(tai)氧(yang)

普通氧(yang)氣含有兩個(ge)未配(pei)對(dui)的電(dian)子(zi)，等同(tong)于一個(ge)雙游離基(ji)。兩個(ge)未配(pei)對(dui)電(dian)子(zi)的自(zi)旋狀(zhuang)態相同(tong)，自(zi)旋量子(zi)數之和S=1，2S+1=3，因而基(ji)態的氧(yang)分子(zi)自(zi)旋多重性為(wei)3，稱為(wei)三線態氧(yang)。 [6] 

在(zai)受激發(fa)下，氧(yang)氣分子(zi)(zi)的兩個(ge)未配(pei)(pei)對電子(zi)(zi)發(fa)生配(pei)(pei)對，自(zi)旋量子(zi)(zi)數的代數和S=0，2S+1=1，稱為單(dan)線態氧(yang)。

空氣中的氧(yang)氣絕(jue)大多數(shu)為三線(xian)態氧(yang)。紫外線(xian)的照射(she)及一些有機分子(zi)對氧(yang)氣的能量傳遞是(shi)形成單(dan)線(xian)態氧(yang)的主要原因(yin)。單(dan)線(xian)態氧(yang)的氧(yang)化能力(li)高于三線(xian)態氧(yang)。

單線態(tai)氧的分子類似(si)烯烴(jing)分子，因(yin)而可以和雙烯發生狄(di)爾斯-阿爾德反應。

物理性質

無色無味氣體(ti)，熔點-218.8℃，沸點-183.1℃，相

氧氣瓶(ping)

氧氣瓶

對(dui)密度(du)1.14（-183℃，水=1），相(xiang)對(dui)蒸(zheng)氣密度(du)1.43（空(kong)氣=1），飽和(he)蒸(zheng)氣壓(ya)506.62kPa（-164℃），臨(lin)界(jie)(jie)溫度(du)-118.95℃，臨(lin)界(jie)(jie)壓(ya)力5.08MPa，辛醇(chun)/水分配系(xi)數(shu)(shu)：0.65。 [2]  大(da)氣中體積分數(shu)(shu)：20.95%（約(yue)21%）。

同(tong)素異形(xing)體：臭氧(yang)（O3），四聚氧(yang)（O4），紅氧(yang)（O8）。

氧(yang)氣(qi)的物理常數(shu)

性質 條件或符號 單位 數據

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 20℃，1大氣壓 1.0004947+2

液氧介電常數 -193℃ 1.507

折射系數 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（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 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(lai)源(yuan)：高純氣體 [7] 

化學性(xing)質

氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)的(de)化(hua)學性(xing)(xing)質比較活潑。除了稀(xi)有(you)氣(qi)(qi)體、活性(xing)(xing)小(xiao)的(de)金(jin)屬(shu)(shu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)如金(jin)、鉑、銀之外(wai)，大部分的(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)都(dou)能與(yu)(yu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)反(fan)(fan)應(ying)，這(zhe)些反(fan)(fan)應(ying)稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)，而(er)經過反(fan)(fan)應(ying)產生(sheng)的(de)化(hua)合物(wu)（有(you)兩種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)構成(cheng)(cheng)，且一(yi)種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)為(wei)(wei)(wei)(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)元(yuan)(yuan)素(su)(su)）稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)物(wu)。一(yi)般而(er)言，非(fei)金(jin)屬(shu)(shu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)物(wu)的(de)水(shui)溶(rong)液呈酸性(xing)(xing)，而(er)堿(jian)金(jin)屬(shu)(shu)或(huo)堿(jian)土金(jin)屬(shu)(shu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)物(wu)則為(wei)(wei)(wei)(wei)堿(jian)性(xing)(xing)。此外(wai)，幾乎所(suo)有(you)的(de)有(you)機化(hua)合物(wu)，可在氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)中劇烈燃生(sheng)成(cheng)(cheng)二氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)碳與(yu)(yu)水(shui)。化(hua)學上曾(ceng)將物(wu)質與(yu)(yu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)發(fa)生(sheng)的(de)化(hua)學反(fan)(fan)應(ying)定義為(wei)(wei)(wei)(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)還(huan)原反(fan)(fan)應(ying)指發(fa)生(sheng)電子(zi)轉移(yi)或(huo)偏移(yi)的(de)反(fan)(fan)應(ying)。氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)具有(you)助燃性(xing)(xing)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)性(xing)(xing)。

主要(yao)用途編輯

冶(ye)(ye)(ye)煉(lian)工(gong)藝(yi)：在煉(lian)鋼過(guo)程(cheng)中吹(chui)以高(gao)純(chun)度(du)氧(yang)(yang)氣，氧(yang)(yang)便和(he)碳及(ji)磷、硫、硅(gui)等(deng)起氧(yang)(yang)化反應，這不但降(jiang)低(di)了(le)(le)鋼的含碳量(liang)(liang)，還有利于清除磷、硫、硅(gui)等(deng)雜質。而(er)且氧(yang)(yang)化過(guo)程(cheng)中產生的熱量(liang)(liang)足以維持煉(lian)鋼過(guo)程(cheng)所需的溫度(du)，因此，吹(chui)氧(yang)(yang)不但縮短了(le)(le)冶(ye)(ye)(ye)煉(lian)時(shi)間(jian)，同時(shi)提(ti)高(gao)了(le)(le)鋼的質量(liang)(liang)。高(gao)爐(lu)煉(lian)鐵時(shi)，提(ti)高(gao)鼓(gu)風(feng)中的氧(yang)(yang)濃(nong)度(du)可(ke)以降(jiang)焦比，提(ti)高(gao)產量(liang)(liang)。在有色金屬冶(ye)(ye)(ye)煉(lian)中，采(cai)用富氧(yang)(yang)也可(ke)以縮短冶(ye)(ye)(ye)煉(lian)時(shi)間(jian)提(ti)高(gao)產量(liang)(liang)。

化學工業(ye)：在生產合(he)成(cheng)氨時，氧氣(qi)主要用于原料(liao)氣(qi)的(de)氧化，以強化工藝過程，提高化肥產量。再例如，重油的(de)高溫裂化，以及(ji)煤粉的(de)氣(qi)化等。

國(guo)防工(gong)業：液(ye)氧是現(xian)代(dai)火箭最好的助(zhu)燃劑(ji)，在(zai)超音速飛機中也需要液(ye)氧作(zuo)氧化劑(ji)，可(ke)燃物質(zhi)浸漬液(ye)氧后具有強烈的爆炸(zha)性，可(ke)制作(zuo)液(ye)氧炸(zha)藥。

醫(yi)(yi)療保健：供(gong)給呼吸：用(yong)于缺(que)氧、低氧或無氧環境，例如：潛水作業、登(deng)山運動、高空飛(fei)行、宇宙(zhou)航行、醫(yi)(yi)療搶救等(deng)時。

其(qi)它方面：它本身作(zuo)為助燃劑(ji)與乙炔、丙烷等(deng)可(ke)燃氣(qi)體配(pei)合使用，達到焊割(ge)金屬的作(zuo)用，各(ge)行各(ge)業(ye)中，特別是機械(xie)企業(ye)里用途很廣(guang)，作(zuo)為切(qie)割(ge)之用也很方便(bian)，是首選的一種(zhong)切(qie)割(ge)方法(fa)。

危險與(yu)防控編(bian)輯

毒(du)理學資料

1．急性(xing)毒性(xing)：人類(lei)吸入(ru)TCLo：100pph/14H； [2] 

2．繁殖數據：

女人懷孕(yun)后26-39周(zhou)吸(xi)入TCLo：12pph/10M生殖系統和心血管系統出現異(yi)常(chang)；

大(da)母鼠(shu)受(shou)孕后(hou)22天吸入(ru)TDLo：10pph/12H生殖和呼吸系統出現異常；

大母鼠受孕后22天吸入TDLo：10pph/9H對(dui)生殖(zhi)、呼吸系(xi)統和新(xin)生兒生長出現抑制作用(yong)；

小鼠受(shou)孕(yun)后8天吸入TCLo：10pph/24H皮膚(fu)和皮下組(zu)織及生(sheng)殖出(chu)現異常； [2] 

3．致突(tu)變性：

人類淋巴(ba)細胞40pph/4D對細胞遺傳有影響；

嚙齒(chi)動物-倉鼠(shu)卵巢20pph/3D （Continuous） 對(dui)細胞遺傳有影(ying)響；

嚙齒動物(wu)-倉鼠(shu)肺(fei)80pph對細胞遺傳(chuan)有影響；

嚙(nie)齒動(dong)物-倉鼠卵巢(chao)姐妹染(ran)色體20pph復制受影(ying)響；

嚙齒動物-倉(cang)鼠肺95pph/24H引起細胞(bao)突變(bian)。 [2] 

4．亞急(ji)性(xing)(xing)與慢性(xing)(xing)毒性(xing)(xing)：常壓(ya)下，在80%氧中生活4d，大(da)鼠(shu)開始陸續死亡，兔(tu)的(de)視細胞(bao)全部損毀；在純氧中，兔(tu)48h視細胞(bao)全部損毀，狗60h有死亡，猴3d出現呼吸困(kun)難，6~9d死亡。 [2] 

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

中毒或泄漏處(chu)理(li)

急救措施

吸(xi)(xi)入：迅(xun)速(su)脫離現場(chang)至(zhi)空氣新鮮處(chu)。保持(chi)呼(hu)吸(xi)(xi)道(dao)通暢。如呼(hu)吸(xi)(xi)停止，立即(ji)進(jin)行人工呼(hu)吸(xi)(xi)。就醫。

滅(mie)火(huo)方法：用水(shui)保持容器冷卻，以防受熱(re)爆炸，急劇(ju)助長火(huo)勢。迅(xun)速切(qie)斷氣源，用水(shui)噴淋保護切(qie)斷氣源的人員，然后根據著(zhu)火(huo)原因選擇適當滅(mie)火(huo)劑滅(mie)火(huo)。 [15] 

現場處理

迅速(su)撤離(li)泄漏(lou)污染(ran)區人員至上風處(chu)，并(bing)進行隔離(li)，嚴(yan)格(ge)限制(zhi)出入。切斷火源(yuan)。建議應急處(chu)理(li)人員戴自(zi)給正壓式(shi)呼吸器，穿一般(ban)作業(ye)工作服。避免與(yu)可(ke)(ke)燃物或(huo)易(yi)燃物接觸。盡可(ke)(ke)能切斷泄漏(lou)源(yuan)。合理(li)通風，加速(su)擴散(san)。漏(lou)氣容(rong)器要妥善處(chu)理(li)，修(xiu)復、檢驗(yan)后再(zai)用(yong)。 [15] 

操作處置與儲存

操(cao)作(zuo)(zuo)注意事項：密閉(bi)操(cao)作(zuo)(zuo)。密閉(bi)操(cao)作(zuo)(zuo)，提供良好的自然通(tong)風條件(jian)。操(cao)作(zuo)(zuo)人(ren)員必(bi)須經過專門培訓，嚴(yan)格(ge)遵守操(cao)作(zuo)(zuo)規程。遠(yuan)離(li)火種、熱源，工(gong)作(zuo)(zuo)場(chang)所(suo)嚴(yan)禁吸煙。遠(yuan)離(li)易燃、可燃物(wu)。防止氣體泄漏到工(gong)作(zuo)(zuo)場(chang)所(suo)空氣中。避免與活(huo)性(xing)金(jin)屬粉末接(jie)觸。搬運(yun)時輕裝輕卸(xie)，防止鋼瓶及附件(jian)破損(sun)。配備(bei)相應(ying)品種和數量的消防器材及泄漏應(ying)急處理(li)設備(bei)。 [15] 

儲存注意事項：儲存于陰涼(liang)、通風的庫(ku)房(fang)。遠離火種、熱(re)源(yuan)。庫(ku)溫(wen)不宜超過30℃。應(ying)(ying)與易（可）燃物、活性金屬(shu)粉末等分開存放，切忌(ji)混儲。儲區(qu)應(ying)(ying)備(bei)(bei)有泄漏應(ying)(ying)急處理設(she)備(bei)(bei)。 [15] 

個體(ti)防護

工程控(kong)制(zhi)：密閉操(cao)作。提(ti)供良好(hao)的自(zi)然通風條件。

身體防護：穿一般作業(ye)工作服。

手防(fang)護：戴一般作(zuo)業防(fang)護手套。

其他防護：避免高濃度吸(xi)入。 [15] 

貯運方法

包裝方法：鋼質氣瓶。

運(yun)輸方法：氧(yang)氣鋼(gang)瓶(ping)(ping)不得沾污油(you)脂。采(cai)用剛瓶(ping)(ping)運(yun)輸時(shi)必須戴好(hao)鋼(gang)瓶(ping)(ping)上的安全帽。鋼(gang)瓶(ping)(ping)一般平放(fang)，并應(ying)(ying)將(jiang)瓶(ping)(ping)口朝同一方向，不可交叉；高度(du)不得超(chao)過車輛的防(fang)(fang)護欄板(ban)，并用三角木墊卡(ka)牢，防(fang)(fang)止(zhi)滾(gun)動。嚴禁與(yu)易燃物(wu)(wu)或(huo)可燃物(wu)(wu)、活性(xing)金屬粉末等混裝混運(yun)。夏季應(ying)(ying)早(zao)晚(wan)運(yun)輸，防(fang)(fang)止(zhi)日(ri)光(guang)曝曬。鐵路運(yun)輸時(shi)要禁止(zhi)溜放(fang)。