氧的性质 - 无机与分析化学.DOCVIP

氧的性质 虞桂君 5071109066 F0711003 引言 氧族包括氧、硫、硒、碲和钋五种元素，统称为氧族元素。同时硫硒碲又常称为硫族元素。其中钋是一种稀有的放射性元素。① 关键词：发现史、氧、臭氧 氧的基本性质： 氧的发现简史 ? 氧气的发现经历过一段曲折的历史。18世纪初，德国化学家施塔尔(Stahl G E，1660—1734)等人提出“燃素理论”，认为一切可以燃烧的物质由灰和“燃素”组成，物质燃烧后剩下来的是灰，而燃素本身变成了光和热，散逸到空间去了。这样一来，燃烧后物质的质量应当减轻，但人们发现，炼铁时燃烧过的铁块的质量不是减轻，而是增加了，锡、汞等燃烧后，也都比原先重。为什么燃素跑掉后，物质反而会增加呢？随着欧洲工业革命的发展，金属的冶炼和煅烧在生产实践中给化学提出了许多新问题，冲击着燃素理论。 1771—1772年间，瑞典化学家舍勒(Scheele K W，1742—1786)在加热红色的氧化汞、黑色的氧化锰、硝石等时制得了氧气，把燃着的蜡烛放在这个气体中，火烧得更加明亮，他把这个气体称为“火空气”。他还将磷、硫化钾等放置在密闭的玻璃罩内的水面上燃烧，经过一段时间后，钟罩内的水面上升了1/5高度，接着，舍勒把一支点燃的蜡烛放进剩余的“用过了的”空气里去，不一会儿，蜡烛熄灭了。他把不能支持蜡烛燃烧的空气称为“无效的空气”。他认为空气是由这两种彼此不同的成分组成的。 1774年8月，英国科学家普利斯特里( Priestley J，1773—1804 )在用一个直径达一英尺的聚光透镜加热密闭在玻璃罩内的氧化汞时得到了氧气，他发现物质在这种气体里燃烧比在空气中更强烈，他称这种气体为“脱去燃素的空气”。 舍勒和普利斯特里虽然先后独立地发现了氧气，但由于他们墨守陈旧的燃素学说，使他们不知道自己找到了什么。 1774年，法国著名的化学家拉瓦锡(Lavoisier A L，1743—1794)正在研究磷、硫以及一些金属燃烧后质量会增加而空气减少的问题，大量的实验事实使他对燃素理论发生了极大怀疑，正在这时，10月份普利斯特里来到巴黎，把他的实验情况告诉了拉瓦锡，拉瓦锡立刻意识到他的英国同事的实验的重要性。他马上重复了普利斯特里的实验，果真得到了一种支持燃烧的气体，他确定这种气体是一种新的元素。1775年4月拉瓦锡向法国巴黎科学院提出报告──金属在煅烧时与之相化合并增加其重量的物质的性质──公布了氧的发现，他说这种气体几乎是同时被普利斯特里、舍勒和他自己发现的。 正是拉瓦锡的实验和结论，使当时的化学研究者们正确地认识了空气的组成成分和氧气对物质燃烧所起的作用，才击破了燃素学说，发现了氧。拉瓦锡一生虽然没有发明过什么新化合物和新化学反应，但他是历史上最杰出的化学家之一，他杰出的天才表现在他能看到旧理论的主要弱点，并能把有用的事实和更正确、更全面的新理论结合起来。 1777年，拉瓦锡命名此种气体为Oxygen(氧)，是由希腊文oxus-(酸)和geinomai(源)组成，即“成酸的元素”的意思。它的化学符号为O。我国清末学者徐寿把这种气体称为“羊气”，后来为了统一，取了其中的“羊”字，因是气体，又加了部首“气”头，成为今天我们使用的“氧”字。 1998年6月19日《中国科学报》刊载了由顾关元同志撰写的“漫话氧的发现”一文。文章指出：“在我国，对于氧的提炼和研究，早在唐朝就开始了。”作者进一步指出：“鉴于我国南北朝的时候，炼丹术已经很流行，当时的人就知道用火硝加热等方法，所以我国对氧气的最早发现，时间可能更早，会是在6世纪。”② 在科学史上经常有着有真理擦肩而过的例子，比如碘的发现就是一例。对待科学实验一定不能有一丝的不假思索。也真理就在那一刹那露出笑容。 单质氧 氧是地球上含量最多，分布最广的元素。约占地壳总质量的46.6%。它遍及岩石层、水层和大气层。在岩石层中，氧主要以氧化物和含氧酸盐的形式存在。在海水中，氧占海水质量的89%。在大气层中，氧以单质状态存在，约占大气质量的23%。 自然界中的氧含有三种同位素，即16O、17O、18O，在普通氧中，16O的含量占99.76%，17O占0.04%，18O占0.2%。18O是一种稳定同位素，常作为示踪原子用于化学反应机理的研究中。 单质氧有氧气O2和臭氧O3两种同素异形体。在高空约25km高度处，O2分子受到太阳光紫外线的辐射而分解成O原子，O原子不稳定，与O2分子结合生成O3分子： 当O3的浓度在大气中达到最大值时，就形成了厚度约20km的环绕地球的臭氧层。O3能吸收波长在220~330nm范围的紫外光，吸收紫外光后，O3又分解为O2 因此，高层大气中存在着O3和O2互相转化的动态平衡，消耗了太阳辐射到地球上的能量。正是臭氧层吸收了大量紫外线，才使地球上的生物免遭这种高能