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你真的了解氧气吗

科普中国2015-12-30 21:10我要吐槽

氧气每时每刻都在参与我们体内的生物化学反应,氧气就在我们身边、氧气就在我们体内,不过,你真的了解氧气吗?

你知道么,最早发现氧气的不是舍勒、不是普利斯特里、也不是拉瓦锡,而是唐代堪舆家马和。马和在他的著作《平龙认》中提到:空气中存在“阴阳二气”,用火硝、青石等物质加热后就能产生“阴气”;水中也有“阴气”,它和“阳气”紧密结合在一起,很难分解。马和所说的“阴气”,就是氧气。

通常,氧气是无色、无味的气体,在0℃、1.01×105 Pa时氧气的密度为1.429 g/L,比空气略大。氧气不易溶于水,在通常状况下,1 L 水中只能溶解约30 mL 氧气。在1.01×105 Pa 时,氧气在-183 ℃液化为液体,在-218 ℃变为雪花状固体。液氧和固态的氧气由于吸收红色光,所以是淡蓝色的物质。

氧气的化学性质比较活泼,具有助燃性。蜡烛在空气和氧气中均能燃烧,但在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈;木炭在空气中燃烧产生红热现象,在氧气中燃烧会发出白光;细铁丝在空气中加热,只能发生红热现象,不能燃烧,在氧气中会剧烈燃烧,火星四射;硫在空气中燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰,在氧气中燃烧得更旺,发出明亮的蓝紫色火焰。为什么在空气中和氧气中燃烧现象的不同呢?

因为通常当其他条件相同时,反应物的浓度越大反应速率越快,氧气浓度越高,石蜡、碳、硫等物质燃烧越剧烈。也正因如此,在焊接或切割金属、金属冶炼、火箭发射等,则需要使用含氧量更高的富氧空气甚至纯氧。另外,带火星的木条在氧气的体积浓度约为50%以上时会复燃,所以在初中化学实验室中通常用带火星的木条来检验氧气。

氧气可以供给呼吸,对人来说短时间缺氧就会引发缺氧症状,严重缺氧时,数分钟内就可能窒息死亡。因此,抢救病人、登山、潜水、宇宙航行等需要用到氧气。但氧气含量过高时也会发生氧中毒,人如果在在0.1MPa(1个大气压)的纯氧环境中,只能存活24小时左右,就会发生肺炎,最终导致呼吸衰竭、窒息而死。此外,过量吸氧还会促进生命衰老,引起智力下降,记忆力衰退,人变得痴呆,形成老年斑。

在工业上通常采用分离液态空气法来制氧气,即在低温条件下加压,使空气转变为液态,然后蒸发,由于液态氮的沸点是-196℃,比液态氧的沸点(-183℃)低,因此氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧。除此之外,工业上还会采用膜分离技术、分子筛制氧法(吸附法)、电解法来制氧气。

在初中化学实验室中通常采用高锰酸钾、过氧化氢溶液、氯酸钾来制取氧气。

作者:张旭忠

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