物理 [元素周期表] 氧

氧(Oxygen)
一、基本信息
元素符号: O
原子序数: 8
原子量: 16.00
位置: 位于元素周期表第2周期、第16族(氧族)
电子构型: [He] 2s² 2p⁴
常见氧化态: -2
二、物理性质
状态: 常温常压下为无色无味无臭的气体。
液氧与固氧: 当冷却至-183°C时,氧气凝结为淡蓝色的液体;进一步冷却至-218°C以下,会形成淡蓝色的固体。
溶解性: 氧气可溶于水,这是水生生物能够生存的基础。
三、化学性质
氧化性: 氧具有很高的反应活性,是自然界中最强的氧化剂之一。它能与除少数惰性气体外的几乎所有元素反应,生成氧化物。
助燃性: 氧气本身不可燃,但能强烈地支持燃烧。物质在纯氧中的燃烧比在空气中剧烈得多。
化合物: 氧是水(H₂O)、二氧化硅(SiO₂,沙子和石英的主要成分)、铁锈(Fe₂O₃)、二氧化碳(CO₂)以及所有有机化合物(如碳水化合物、蛋白质、脂肪)的关键组成部分。
四、来源与分布
大气: 氧气(O₂)是地球大气的第二大成分,按体积计算约占21%。
地壳: 是地壳中质量占比最高的元素(约46%),主要以硅酸盐、氧化物和碳酸盐等矿物的形式存在。
水圈: 水(H₂O)由氧和氢组成,氧占水质量的89%。
生物圈: 是所有生命体的基本组成元素。
五、主要用途与日常生活
氧气在医疗、工业和环境等领域有着核心的应用价值。
医疗与保健:
呼吸支持: 最重要的用途是医疗供氧,为呼吸困难的患者(如肺炎、哮喘病人)、手术期间及术后恢复提供生命支持。
氧疗: 用于高压氧舱,治疗一氧化碳中毒、气性坏疽等疾病。
工业应用:
冶金工业: 在炼钢过程中,吹入高纯度氧气可以加速反应,去除杂质(如碳、磷、硫),提高钢的产量和质量。
化学合成: 是生产合成纤维、塑料、化学品(如环氧乙烷、甲醇)的重要原料。
焊接与切割: 乙炔炬需要氧气来达到切割和焊接金属所需的高温。
航空航天与潜水:
为飞行员、宇航员和潜水员提供呼吸用的特殊气体混合物。
环境与能源:
废水处理: 向污水池中注入氧气,可以加速好氧细菌分解有机废物的过程,净化水质。