地球上氧元素的重要性

在世界化学史上，过去人们一直认为，氧气分别是瑞典化学家杜勒在1772年、英国化学家普利斯特利在1774年各自独立发现的。其实，世界上第一个发现氧气并对它做了许多研究的，是我国古代学者马和。在1100多年前，马和写过一本叫《平龙认》的书。在书中，马和认为：空气中有阴阳两气，阴气可以从加热青石、火硝、黑炭石中提取，水里也有阴气，它与阳气紧密混合在一起，很难分开。这里的“阴气”，就是指氧气。

1807年，德国的汉学家克拉普罗特在俄罗斯彼得堡科学院宣读了论文《第八世纪时中国人的化学知识》，详细介绍了马和发现氧气的问题。

克拉普罗特见到的《平龙认》是一本手抄本，这本书现在找不到了。因此，关于马和发现氧气的详细情况尚有待进一步考证，但是，至少可以得出这样的结论：在一千多年前，我国学者马和已经对氧气做了十分深入的研究。

氧是地球上最多的元素，也是分布最广的元素。据统计，氧气几乎占地壳总重量的一半——49.13%。^[1]在空气中，氧气占总体积的20.99%（按重量计算为23.19%）。据计算，大气中氧气总重量达1000万亿吨以上！海洋，也是一个巨大的氧的仓库，因为水是氢和氧组成的，氧气占水总重量的89%，而地球表面有四分之三是被水覆盖着的！在动物体内，占总重量一半以上的也是水。一个体重为70千克的人，大约含有40千克水——其中氧占36千克（不含水的部分也含氧）。我们脚下的大地，也是氧气的大“旅馆”，如沙子（二氧化硅）中含氧53%，黏土含氧达56%，石灰石含氧达48%，其他许多矿物绝大部分也都是氧化物，如铁矿、铝矿、锡矿、铜矿、锰矿、锌矿等。

氧原子的原子核，是由8个质子和8个中子组成的（指O16而言）。在原子核外，有8个电子。氧的化合价是负2价。1个氧气分子，是由2个氧原子组成的。

少量纯净的氧气，是无色、无味的气体，但大量的氧气，则呈浅蓝色。在-183℃以下，氧气可变成蔚蓝色的液体，温度更低些甚至可得到雪花般的固态氧。现在，人们用分馏液态空气或电解水来大量制取氧气。

氧气的化学性质很活泼，能和绝大部分元素化合变成氧化物。在化合时，常放出大量的光和热——燃烧，因此，氧成了重要的助燃剂。煤、木柴、汽油等，没有氧气便不能燃烧。在纯氧中，燃烧比空气中更猛烈，以至连铁丝都能在纯氧中猛烈燃烧，射出炫目的白光。利用乙炔、氢气在纯氧中燃烧，制得“炔氧焰”“氢氧焰”，在工业上用来切割或焊接厚厚的钢板，因为那炽热的火焰能使钢铁迅速熔成铁水。把棉花浸在液态氧中，居然成了炸药，可以用来开矿、劈山。(www.xing528.com)

呼吸也离不了氧气。人、动物、植物在呼吸时，都是从空气中吸进氧气，吐出二氧化碳。从化学本质上讲，呼吸就是缓慢的氧化，而燃烧则是剧烈的氧化。人一星期不喝水才会造成死亡，但如果停止呼吸六七分钟便会死亡。氧气，过去常称“养气”。这名字是我国清末近代化学启蒙者徐寿取的，意即“养气之质”，是人的生命不可缺少的东西。后来为了统一起见，气体元素偏旁一律写成“气”，才出现“氧”字——从“养”字转音而来。据统计，成年人每分钟要呼吸16次，每次大约吸入半公升氧气，一天需吸入一万一千多公升氧气！在医疗上，常给一些严重的肺结核病人呼吸纯净的氧气，可以大大减少他们肺部的负担，每分钟只消呼吸七八次就够了。登山运动员、飞行员也随身带着氧气囊，以便在缺少氧气的地方正常地工作。

氧气的分子含有2个氧原子。在雷雨时，氧气受电击会产生少量的臭氧。臭氧的分子含有3个氧原子——O3。臭氧具有一股臭味。纯净的臭氧是天蓝色的气体，具有极强的氧化能力，如银与氧气不会直接化合，而遇臭氧便被氧化成过氧化银；松节油、酒精和臭氧相遇，便立即发生燃烧。在工业上，臭氧被用作氧化剂、漂白剂和消毒剂。更有趣的是，浓的臭氧固然很臭，但是稀薄的臭氧非但不臭，反而给人以清新的感觉。雷雨后，空气便格外新鲜，那游荡着的少量臭氧，起着净化空气和杀菌的作用。有很多有机树脂也很容易被氧化而放出臭氧来，这样，一些疗养院便常常设在松林里。

在大自然中，氧气有三种同位素，即O16、O17、O18。普通的氧，就是由这三种同位素混合组成的，其中O16最多，占99.76%，O17占0.04%，O18占0.20%。

在化学上，以前曾用氧原子量的1/16作为原子量的单位，叫作氧单位。现在已改用C12（即碳—12）原子的原子量的1/12作为原子量的单位。

【注释】

[1]“地壳中的含量”中的“地壳”，是指深度达16千米的地球表面层，它包括岩石层、水气层及大气层，而“含量”一般是指重量百分比。