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探索大自然的奥秘: 对于氧气的知识你了解多少?

更新时间:2024-01-30 08:42:20

氧(Oxygen),元素周期表第二周期第16族非金属元素,元素符号O,原子序数8,相对原子质量15.9994。

氧是地壳中最丰富、分布最广的元素,也是构成生物界与非生物界最重要的元素,在地壳的含量为48.6%。单质氧在大气中占20.9%。 [1]氧密度为1.404g/L,液态相对密度为1.149(-183℃),固态相对密度为1.426(-252.5℃),熔点-218.79℃,沸点-182.95℃。氧不易溶于水、乙醇和有机溶剂,电负性仅次于氟,所有化学元素都能与氧直接或间接化合生成各类氧化物;除惰性气体、卤素及一些不活泼金属(如金、铂等)外,氧能与所有的金属和非金属直接反应。可与活泼金属形成过氧化物和超氧化物。实验室可用氯酸钾或硝酸钾热分解制备,也可用重金属氧化物热分解或金属过氧化物与水和酸反应制备;工业上采用液态空气分馏方法制备。
氧气是动物维持生命过程和燃烧过程的必要物质,还广泛应用于冶金、化工、环保等领域。

2023年,科学家首次创造出含有8个质子和20个中子的氧同位素:氧-28。


氧元素是由英国化学家约瑟夫·普利斯特里与瑞典药剂师及化学家舍勒于1774年分别发现。但是普利斯特里却支持燃素学说。 另有说法认为氧气首先由中国人马和首先发现。
1608年,Cornelius Drebbel证明了加热硝石(硝酸钾,KNO₃)能释放气体。这就是氧气,然而并没有对它进行鉴定。
1615年,荷兰化学家C.J.Drebbel曾通过加热硝酸钾制得氧气,并且把氧气用在水下潜艇中。
1678年,英国化学和物理学家R.Boyle以及O.Borch曾分别加热硝石制得氧气。
1731年,Halec通过加热硝石制取氧气,并在水上收集之。
1774年,法国医药视察员P.Bayen在曲颈甑中加热氧化汞获得了氧气。
1774年,英国科学家约瑟夫·普里斯特利(J.Joseph Priestley)用透镜把太阳光聚焦在氧化汞上,发现一种能强烈帮助燃烧的气体。安托万-洛朗·拉瓦锡(Antoine-Laurent de Lavoisier)研究了此种气体,并正确解释了这种气体在燃烧中的作用。
舍勒
1777年,法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说,指出物质只能在含氧的空气中进行燃烧,燃烧物重量的增加与空气中失去的氧相等,从而推翻了全部的燃素说,并正式确立质量守恒定律。从严格意义上讲,发现氧元素的为瑞典化学家舍勒,而确定氧元素化学性质的为法国化学家拉瓦锡。
因发现氧而获得的荣誉由3位化学家分享:一个英国人,一个瑞典人,还有一个法国人。约瑟夫·普里斯特利是第一位发布氧元素声明的人,在1774年由聚焦阳光到氧化汞(HgO),然后收集释放出的气体实现。他注意到蜡烛在这里燃烧的更明亮了,而且能使呼吸变得更简单。普里斯特利不知道的是,卡尔·威尔海姆·舍勒(Carl Wilhelm Scheele)在1771年6月就制取了氧。他写下了他的发现说明,但直到1777年才发布。拉瓦锡也声称发现了氧,并且他提议这种新的气体叫做oxy-gène,意思是形成酸的,因为他认为这种元素是所有酸性物质的基础。
2018年5月16日,大阪产业大学、日本国立天文台及名古屋大学等组成的团队宣布,使用南美智利的ALMA射电望远镜发现距地球132.8亿光年的狮子座方向银河中存在氧。

2023年,东京工业大学近藤洋介团队及多国研究人员通过将氟原子高能束粉碎成液态氢,首次创造出含有8个质子和20个中子的氧同位素:氧-28。

50%致命/4~5分钟经治疗可痊愈(绝对密闭环境,如高压氧舱)
20.9%氧气浓度正常
15~19%降低工作效率,并可导致头部、肺部和循环系统问题
10~12%呼吸急促,判断力丧失,嘴唇发紫
8~10%智力丧失,昏厥,无意识,脸色苍白,嘴唇发紫,恶心呕吐
4~6%40秒内抽搐,呼吸停止,死亡
1、脑神经系统:对于轻微的长时间的缺氧,导致体内的血红蛋白携带的氧含量降低、肌肉无力,从而出现疲乏无力。脑组织对缺血缺氧是非常敏感的,轻度的缺氧首先表现的是头晕、昏昏沉沉、精神不振、反应迟钝等。
2、呼吸系统:长时间的较为明显的缺氧会导致呼吸出现代偿性的加深、加快,时间较长会导致肺通气能力下降、呼吸肌无力,从而出现呼吸抑制,出现胸闷、气短的情况,甚至最后发展为呼吸衰竭。
3、心血管系统:缺氧对于心肌也会有很明显的反应,引起心肌收缩与舒张能力下降,出现心动过缓、心率失常、心悸、胸闷等不适,甚至严重者会发生室颤等比较严重的情况。
除上述情况之外,对于神经系统以及消化系统也会有明显的不利影响,比如出现睡眠障碍、记忆力下降、嗜睡、恶心呕吐等。总之,一旦出现缺氧的情况,一定要及时就医进行治疗,避免对身体造成损害。
在工业作业过程中,因其工作场所的特殊性,如密闭空间内工作极易因氧气不足造成缺氧窒息,在化学工艺过程的场所氧气过多过少都会对结果造成影响,严重时可能会导致火灾或爆炸,因此安装氧气检测仪也是在一定程度上确保氧气处于一个相对平衡的状态下。
而对于一些相对空旷的车间,离心机、反应釜周围等一些需要实时监测氧气含量动态的场所,就需要安装固定式氧气检测仪,必要时配置控制器,以便工作人员及时收到报警信号。
作业环境缺氧检测一般采用电化学的方式。用氧气检测仪检测氧气浓度, 可防止作业环境缺氧和富氧。通常检测仪中氧气浓度用体积分数表示, 一般报警器设置的缺氧值为 18%, 富氧值为 23%, 出现富氧的作业环境还易发生着火爆炸事故。

吸氧的好处是帮助患者缓解缺氧,减少缺氧带来的伤害,提高患者的血氧饱和度,对患者病情的好转有一定的帮助,也有助于皮肤的新陈代谢。
1、吸氧的好处有很多,适当的吸氧还可以增强人体的细胞代谢,有助于皮肤的新陈代谢,可以改善肌肤,对爱美的女性朋友也是一个不错的选择。但是,切记不能过量吸氧,避免氧中毒。
2、对于生病的患者来说,吸氧可以缓解疾病带来的伤痛,缓解患者的缺氧情况,有利于病情的好转,比如患有哮喘病的患者,吸氧具有一定的好处,帮助提高病人身体的抵抗力。
3、对于正常人来说,吸氧也是有一定的好处的,可以缓解心绞痛,提高身体中的血氧饱和度,加强身体各个器官的供氧,使人有精神,改善疲惫。不过正常人一般也不会去吸氧。
氧气可以辅助呼吸,对于生病的患者,老年人,孕晚期的孕妇等都带来一定的帮助,正常人也可以适当的吸氧,所以说吸氧好处多多。

氧气具有非常广泛的用途。主要是供给呼吸,支持燃烧和反应放热三个方面:
1.供给呼吸:一般情况下,呼吸只需要空气即可。但在缺氧、低氧或无氧环境,例如:潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时,常需使用氧气。
2.支持燃烧:一般情况下,燃烧只需空气即可。但在某些需要高温、快速燃烧等特殊要求时,例如鼓风炼铁、转炉炼钢等,则需使用富氧空气或氧气。
3.反应放热:氧化反应特别是燃烧反应时,放出的大量热可被利用。如燃煤取暖、火力发电;工业上利用乙炔(C2H2)在氧气里燃烧时产生的氧炔焰来焊接或切割金属,氧炔焰能产生3000℃以上的高温。

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