1.5.2 氧的性质
氧是地球上分布最广,数量最多的化学元素,它的重量占我们地壳总重量的48.6%。自然界的氧系由三种稳定的同位素组成,它们的原子分别为16、17和18,其比值为10000:4:20。氧的同位素是不易分离的。氧的化学性质很话泼,非常容易与其它物质化合生成化合物。以游离形式存在于大气中的氧,是双原子构成的氧分子O2,至于亚稳定的臭氧O3本教材不作详细讨论。
1. 氧的物理性质
在常温常压下(一般指20℃, 1atm),氧为无色透明、无臭无味的气体。氧在1大气压下冷却到-183℃时,变成天兰色、透明、易于流动的液体。当继续冷却到-218.79℃时,液氧将转变成兰色固体结晶。
在0℃、760mmHg条件下,1Nm3(标准米3)氧气重1.4289公斤。在1atm下,沸腾时1升液体氧重1.140公斤。1升液体氧全部气化成标准状态下的气体氧,体积将扩大到800升。
氧能溶解于水。在标准状态下,100体积的水中可溶解体积5的氧,当温度上升20℃时,100体积中的水仅能溶解体积3的氧。氧在水中的溶解度对于水生动物有重大的意义。另外因为氧气在水中溶解度很小,所以实验室里收集氧气时往往采用水集排气法。
氧气与其它气体显著不同的在于它具有强烈的顺磁性。即氧气分子在磁铁的作用下,可带磁性,并可被磁极所吸引。氧的这种顺磁性已被用来制作氧的磁氧分析仪,用于分析氧气的纯度。
2. 氧的化学性质
氧气的化学性质很活泼,非常容易与其它物质化合生成化合物,这样的化学过程称为氧化反应。氧的纯度越高,反应越激烈,同时放出大量的热。用氧气强化钢铁的治炼过程和燃料的燃烧过程就是这个道理。
氧气有助燃的性质。例如,若将只发烟而未燃烧的木棒引入盛有氧气的容器中,则木材即燃起明亮的火焰。氧与可燃性气体(氢、乙炔、甲烷等)按一定比例混合后易发生爆炸。如氧气与氢气接触易发生爆炸而生成水,同时放出热量。各种油脂(甘油除外)与压缩的氧气接触时,温度超过燃点,可发生自燃。被氧饱和的衣服及其它纺织品与火种接触时会立即着火。
将液态氧通过长期触放电作用,能部分转变为新的化学物质—液态臭氧(O3),液体臭氧是深兰色易爆炸的液体。这种液氧与固体可燃性吸附剂(黑炭、木屑、金属粉末等)组成的爆炸混合物称为液氧炸药。
氧还与若干个元素化合时生成过氧化物。如;Na+O2=NaO2
NaO2叫过氧化钠,稀硫酸与过氧化钠作用可生成过氧化氢(俗称双氧水)。
NaO2+H2SO4=NaSO4+H2O2过氧化氢(H2O2)是不稳定化合物,具有强烈的氧化作用。
综上所述,氧的化学性质很活泼,与各种元素化学反应猛烈,有助燃性,反应时产生高温为其特点。由于氧的化学性质活泼,就要求制氧站必须十分重视安全工作,严禁烟火。
由于氧具有上述特性,使其在冶金、化工、国防工业等部门具有广泛的用途。在国防中用于高空飞行、潜水作业和用液氧作为火箭的助推燃料等。此外在医疗救护、城市污水处理等方面也有广泛的作用。
好像是这么一回事,高中课本上的氧分子的结构式是骗小朋友的。
氧分子里电子总数是偶数,但实际的测定结果是氧分子顺磁性的,也就是说其中一定包含偶数个未成对电子,最合理的可能是包含2个,也就是氧分子里包含一个σ键和两个三电子π键