氧的幾種單質目錄引言氧元素概述氧氣O?形態(tài)特性臭氧O?特性應用其他形態(tài)引言：氧元素概述原子序數(shù)：8位于元素周期表第二周期化學符號：O來源于希臘語"酸生成物"周期表位置：16族氧元素的重要性地殼含量含量最豐富元素1空氣成分占20.8%體積2生命元素所有生物必需3化學基礎參與無數(shù)化學反應4氧的同位素同位素相對豐度特點1?O99.76%最常見1?O0.04%稀有1?O0.2%常用示蹤劑氧氣（O?）最常見氧單質地球大氣主要成分二原子分子O=O雙鍵結構常溫性質無色無味氣體氧氣的物理性質-182.96℃沸點常壓下液化溫度-218.79℃熔點固化溫度1.429g/L密度標準狀況下氧氣的化學性質強氧化性能與多種元素直接化合金屬氧化非金屬燃燒助燃性支持其他物質燃燒燃燒更劇烈火焰更明亮氧氣的制備方法實驗室制備高錳酸鉀熱分解工業(yè)制備空氣深冷分離自然產(chǎn)生植物光合作用氧氣的用途醫(yī)療氧療、急救工業(yè)冶煉、焊接航空航天呼吸系統(tǒng)環(huán)保污水處理液態(tài)氧淡藍色液體由于吸收紅光順磁性被磁場吸引低溫特性沸點-182.96℃危險性與有機物接觸可能爆炸臭氧（O?）1彎曲三原子分子鍵角約117°2不穩(wěn)定單質室溫下逐漸分解3同素異形體氧的另一種單質形態(tài)臭氧的物理性質顏色淡藍色氣體氣味特殊刺激性沸點-111.9℃溶解性微溶于水臭氧的化學性質不穩(wěn)定性易分解為氧氣熱分解催化分解強氧化性比氧氣氧化性更強氧化有機物漂白作用臭氧層位置平流層15-35公里作用吸收有害紫外線破壞氟氯烴等污染物導致臭氧的制備高壓電弧通過氧氣放電紫外線照射光化學反應電解法冷電解水臭氧的應用水處理飲用水消毒空氣凈化去除異味醫(yī)療消毒殺菌滅毒工業(yè)漂白紙漿處理4臭氧對健康的影響高空臭氧有益保護作用阻擋紫外線防止皮膚癌地表臭氧有害污染物刺激呼吸道損傷肺部組織四聚氧（O?）1理論預測1924年Lewis預測2首次發(fā)現(xiàn)2001年實驗確認3深入研究低溫固態(tài)氧中檢測四聚氧的結構變形正方形構型O-O-O-O環(huán)狀結構D?d對稱性鍵長約1.46?風車狀構型兩個O?分子弱相互作用D?h對稱性分子間距約3.5?四聚氧的性質亞穩(wěn)態(tài)存在壽命短暫高能量密度結構中儲存能量強氧化性超過普通氧氣四聚氧的潛在應用火箭燃料高能推進劑能量存儲高能量密度材料化學合成特殊氧化劑固態(tài)氧α相β相γ相δ相ε相ζ相α相氧晶體結構單斜晶系存在溫度0-23.9K分子排列有序排列β相氧晶體結構三方晶系菱面體單元緊密堆積溫度范圍23.9-43.8K液氦溫區(qū)相變明顯γ相氧晶體結構立方晶系溫度范圍43.8-54.4K分子運動分子旋轉自由度增加δ相氧結構類型菱形結構壓力范圍9-10GPa特點壓力誘導相變發(fā)現(xiàn)時間1990年代ε相氧（紅氧）1壓力范圍10-96GPa極高壓力2顏色特征深紅色晶體3電學性質半導體特性ε相氧的結構1O?分子簇四聚體對接構型2晶格排列菱形結構單元3分子間作用強相互作用ζ相氧金屬相表現(xiàn)金屬性質壓力條件大于96GPa電子結構能帶重疊導電性類金屬導電固態(tài)氧的顏色變化1低壓淡藍色2中壓橙色到紅色3高壓深紅色4超高壓暗紅金屬光澤固態(tài)氧的導電性壓力(GPa)電阻率(相對值)其他氧單質形態(tài)O?五聚氧O?六聚氧O?七聚氧更高聚合物理論預測中單線態(tài)氧電子態(tài)激發(fā)態(tài)氧分子1Δg態(tài)1Σg+態(tài)特性化學活性強壽命短能量高單線態(tài)氧的產(chǎn)生光化學反應光敏劑吸收光能能量傳遞激發(fā)態(tài)向氧傳能激發(fā)態(tài)形成氧分子電子躍遷單線態(tài)氧的應用光動力治療癌癥治療新方法有機合成特殊氧化反應殺菌消毒光敏消毒技術單線態(tài)氧的危害生物分子損傷氧化DNA、蛋白質細胞凋亡誘導程序性死亡組織損傷引起炎癥反應衰老加速累積性氧化損傷氧原子（O）高活性極易與其他原子結合短暫存在常溫下迅速形成O?3基態(tài)結構2p軌道兩個未配對電子氧原子的產(chǎn)生高能輻射紫外線分解O?高溫裂解熱能斷裂O?鍵電離放電電場使O?離解氧原子在大氣化學中的作用臭氧生成O+O?→O?1污染物氧化去除有害分子2輻射平衡吸收紫外線3OH自由基形成大氣自凈能力4氧離子（O2?）形成方式得到兩個電子與金屬反應電子轉移特性離子半徑大1.40?半徑穩(wěn)定電子構型超氧化物離子（O??）電子結構含一個未配對電子形成化合物KO?等超氧化物順磁性自旋磁矩生物作用氧化應激反應過氧化物離子（O?2?）結構特點O-O單鍵常見化合物H?O?、Na?O?電子構型所有電子成對氧的同素異形體比較性質O?O?O?穩(wěn)定性穩(wěn)定不穩(wěn)定極不穩(wěn)定反應活性中等強很強結構線性彎曲環(huán)狀/風車氧單質在生物系統(tǒng)中的作用呼吸作用能量釋放氧化應激自由基損傷信號分子調節(jié)基因表達氧單質在工業(yè)中的應用鋼鐵冶煉氧氣噴吹1化工合成氧化反應2焊接切割氧-乙炔焰3廢水處理臭氧氧化4氧單質在環(huán)境中的作用大氣成分維持生命活動呼吸所需燃燒條件水體溶解氧水生態(tài)系統(tǒng)健康指標支持水生生物凈化水質氧單質的檢測方法化學法堿性焦性沒食子酸吸收電化學法氧電極測量光學法熒光猝滅原理順磁共振法氧分子的順磁性氧單質的儲存和運輸高壓氣瓶150-200巴壓力低溫液態(tài)大容量儲存安全注意事項遠離油脂和可燃物氧單質的歷史發(fā)現(xiàn)1CarlScheele1772年首先發(fā)現(xiàn)2JosephPriestley1774年獨立發(fā)現(xiàn)并發(fā)表3AntoineLavoisier命名并確定氧的作用氧單質研究的里程碑氧單質研究的前沿領域高壓新相態(tài)超高壓下新結構發(fā)現(xiàn)超導性研究金屬氧超導特性納米氧簇新型氧分子團簇量子態(tài)氧極低溫量子效應氧單質在宇宙中的分布恒星大氣核聚變產(chǎn)物1行星大氣氣態(tài)包圍層2彗星冰核水冰和固態(tài)氧3星際介質分子云成分4氧單質與生命起源1無氧時期原始還原性大氣2光合作用出現(xiàn)藍細菌釋放氧氣3大氧化事件氧氣含量劇增4現(xiàn)代大氣形成穩(wěn)定氧含量氧單質與人類健康氧單質與能源技術燃料電池氧氣作為氧化劑氧化還原流電池大規(guī)模能量儲存金屬空氣電池利用空氣中氧氣氧單質與材料科學氧化物陶瓷高硬度耐高溫氧化物半導體光電性能優(yōu)異超導氧化物零電阻特性氧單質的未來研究方向新型氧簇發(fā)現(xiàn)新氧同素異形體極端條件研究超高壓