氧氣（化學(xué)式：O2），化學(xué)式量：32.00，無色無味氣體，氧元素***常見的單質(zhì)形態(tài)。熔點(diǎn)-218.4℃，沸點(diǎn)-183℃。不易溶于水，1L水中溶解約30mL氧氣。在空氣中氧氣約占21% 。液氧為天藍(lán)色。固氧為藍(lán)色晶體。常溫下不很活潑，與許多物質(zhì)都不易作用。但在高溫下則很活潑，能與多種元素直接化合，這與氧原子的電負(fù)性僅次于氟有關(guān)。[1-2]
　　氧在自然界中分布***廣，占地殼質(zhì)量的48.6%，是豐度***高的元素。在烴類的氧化、廢水的處理、火箭推進(jìn)劑以及航空、航天和潛水中供動(dòng)物及人進(jìn)行呼吸等方面均需要用氧。動(dòng)物呼吸、燃燒和一切氧化過程（包括有機(jī)物的***）都消耗氧氣。但空氣中的氧能通過植物的光合作用不斷地得到補(bǔ)充。在金屬的切割和焊接中。是用純度93.5%~99.2%的氧氣與可燃?xì)猓ㄈ缫胰玻┗旌?，產(chǎn)生極高溫度的火焰，從而使金屬熔融。冶金過程離不開氧氣。為了強(qiáng)化硝酸和硫酸的生產(chǎn)過程也需要氧。不用空氣而用氧與水蒸氣的混合物吹人煤氣氣化爐中，能得到高熱值的煤氣。醫(yī)療用氣極為重要。[1]
　　分子結(jié)構(gòu)
　　編輯
　　O2分子內(nèi)的化學(xué)鍵通常是共價(jià)鍵。
　　氧氣的結(jié)構(gòu)
　　氧氣的結(jié)構(gòu)
　　從實(shí)驗(yàn)上來說，順磁共振光譜證明O有順磁性，還證明O有兩個(gè)未成對(duì)地電子。說明原來的以雙鍵結(jié)合的氧分子結(jié)構(gòu)式不符合實(shí)際。
　　氧氣的結(jié)構(gòu)如右圖所示，基態(tài)O2分子中并不存在雙鍵，氧分子里形成了兩個(gè)三電子鍵。
　　氧的分子軌道電子排布式是
　　，在π軌道中有不成對(duì)的單電子，所以O(shè)2分子是所有雙原子氣體分子中***的一種具有偶數(shù)電子同時(shí)又顯示順磁性的物質(zhì)。[5]
　　氧氣分子的分子軌道能級(jí)圖
　　氧氣分子的分子軌道能級(jí)圖
　　兩個(gè)氧原子進(jìn)行sp軌道雜化，一個(gè)單電子填充進(jìn)sp雜化軌道，成σ鍵，另一個(gè)單電子填充進(jìn)p軌道，成π鍵。氧氣是奇電子分子，具有順磁性。[5]
　　單線態(tài)氧和三線態(tài)氧
　　普通氧氣含有兩個(gè)未配對(duì)的電子，等同于一個(gè)雙游離基。兩個(gè)未配對(duì)電子的自旋狀態(tài)相同，自旋量子數(shù)之和S=1，2S+1=3，因而基態(tài)的氧分子自旋多重性為3，稱為三線態(tài)氧。[6]
　　在受激發(fā)下，氧氣分子的兩個(gè)未配對(duì)電子發(fā)生配對(duì)，自旋量子數(shù)的代數(shù)和S=0，2S+1=1，稱為單線態(tài)氧。
　　空氣中的氧氣絕大多數(shù)為三線態(tài)氧。紫外線的照射及一些有機(jī)分子對(duì)氧氣的能量傳遞是形成單線態(tài)氧的主要原因。單線態(tài)氧的氧化能力高于三線態(tài)氧。
　　單線態(tài)氧的分子類似烯烴分子，因而可以和雙烯發(fā)生狄爾斯-阿爾德反應(yīng)。
　　物化性質(zhì)
　　編輯
　　物理性質(zhì)
　　無色無味氣體，熔點(diǎn)-218.8℃，沸點(diǎn)-183.1℃，相
　　氧氣瓶
　　氧氣瓶
　　對(duì)密度1.14（-183℃，水=1），相對(duì)蒸氣密度1.43（空氣=1），飽和蒸氣壓506.62kPa（-164℃），臨界溫度-118.95℃，臨界壓力5.08MPa，辛醇/水分配系數(shù)：0.65。[2]  大氣中體積分?jǐn)?shù)：20.95%（約21%）。
　　同素異形體：臭氧（O3），四聚氧（O4），紅氧（O8）。
　　化學(xué)性質(zhì)
　　氧氣的化學(xué)性質(zhì)比較活潑。除了稀有氣體、活性小的金屬元素如金、鉑、銀之外，大部分的元素都能與氧氣反應(yīng)，這些反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)，而經(jīng)過反應(yīng)產(chǎn)生的化合物（有兩種元素構(gòu)成，且一種元素為氧元素）稱為氧化物。一般而言，非金屬氧化物的水溶液呈酸性，而堿金屬或堿土金屬氧化物則為堿性。此外，幾乎所有的有機(jī)化合物，可在氧中劇烈燃生成二氧化碳與水。化學(xué)上曾將物質(zhì)與氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)定義為氧化反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)指發(fā)生電子轉(zhuǎn)移或偏移的反應(yīng)。氧氣具有助燃性，氧化性。[5]
　　工業(yè)制法
　　1、分離液態(tài)空氣法
　　在低溫條件下加壓，使空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，然后蒸發(fā)，由于液態(tài)氮的沸點(diǎn)是‐196℃，比液態(tài)氧的沸點(diǎn)（‐183℃）低，因此氮?dú)馐紫葟囊簯B(tài)空氣中蒸發(fā)出來，剩下的主要是液態(tài)氧。
　　空氣液化裝置示意圖
　　空氣液化裝置示意圖
　　空氣中的主要成分是氧氣和氮?dú)?。利用氧氣和氮?dú)獾姆悬c(diǎn)不同，從空氣中制備氧氣稱空氣分離法。首先把空氣預(yù)冷、凈化（去除空氣中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳?xì)浠衔锏葰怏w和灰塵等雜質(zhì)）、然后進(jìn)行壓縮、冷卻，使之成為液態(tài)空氣。然后，利用氧和氮的沸點(diǎn)的不同，在精餾塔中把液態(tài)空氣多次蒸發(fā)和冷凝，將氧氣和氮?dú)夥蛛x開來，得到純氧（可以達(dá)到99.6%的純度）和純氮（可以達(dá)到99.9%的純度）。如果增加一些附加裝置，還可以提取出氬、氖、氦、氪、氙等在空氣中含量極少的稀有惰性氣體。由空氣分離裝置產(chǎn)出的氧氣，經(jīng)過壓縮機(jī)的壓縮，***后將壓縮氧氣裝入高壓鋼瓶貯存，或通過管道直接輸送到工廠、車間使用。使用這種方法生產(chǎn)氧氣，雖然需要大型的成套設(shè)備和嚴(yán)格的安全操作技術(shù)，但是產(chǎn)量高，每小時(shí)可以產(chǎn)出數(shù)千、萬立方米的氧氣，而且所耗用的原料僅僅是不用買、不用運(yùn)、不用倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存的空氣，所以從1903年研制出***臺(tái)深冷空分制氧機(jī)以來，這種制氧方法一直得到***廣泛的應(yīng)用。
　　2、膜分離技術(shù)
　　膜分離技術(shù)得到迅速發(fā)展。利用這種技術(shù)，在一定壓力下，讓空氣通過具有富集氧氣功能的薄膜，可得到含氧量較高的富氧空氣。利用這種膜進(jìn)行多級(jí)分離，可以得到百分之九十以上氧氣的富氧空氣。
　　3、分子篩制氧法（吸附法）
　　利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子篩把空氣中的氧離分出來。首先，用壓縮機(jī)迫使干燥的空氣通過分子篩進(jìn)入抽成真空的吸附器中，空氣中的氮分子即被分子篩所吸附，氧氣進(jìn)入吸附器內(nèi)，當(dāng)吸附器內(nèi)氧氣達(dá)到一定量（壓力達(dá)到一定程度）時(shí)，即可打開出氧閥門放出氧氣。經(jīng)過一段時(shí)間，分子篩吸附的氮逐漸增多，吸附能力減弱，產(chǎn)出的氧氣純度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子篩上面的氮，然后重復(fù)上述過程。這種制取氧的方法亦稱吸附法.利用吸附法制氧的小型制氧機(jī)已經(jīng)開發(fā)出來，便于家庭使用。
　　4、電解制氧法
　　把水放入電解槽中，加入氫氧化鈉或氫氧化鉀以提高水的電解度，然后通入直流電，水就分解為氧氣和氫氣。每制取一立方米氧，同時(shí)獲得兩立方米氫。用電解法制取一立方米氧要耗電12～15千瓦小時(shí)，與上述兩種方法的耗電量（0.55～0.60千瓦小時(shí)）相比，是很不經(jīng)濟(jì)的。所以，電解法不適用于大量制氧。另外同時(shí)產(chǎn)生的氫氣如果沒有妥善的方法收集，在空氣中聚集起來，如與氧氣混合，容易發(fā)生極其劇烈的爆炸。所以，電解法也不適用家庭制氧的方法。
　　主要用途
　　編輯
　　冶煉工藝：在煉鋼過程中吹以高純度氧氣，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反應(yīng)，這不但降低了鋼的含碳量，還有利于清除磷、硫、硅等雜質(zhì)。而且氧化過程中產(chǎn)生的熱量足以維持煉鋼過程所需的溫度，因此，吹氧不但縮短了冶煉時(shí)間，同時(shí)提高了鋼的質(zhì)量。高爐煉鐵時(shí)，提高鼓風(fēng)中的氧濃度可以降焦比，提高產(chǎn)量。在有色金屬冶煉中，采用富氧也可以縮短冶煉時(shí)間提高產(chǎn)量。
　　化學(xué)工業(yè)：在生產(chǎn)合成氨時(shí)，氧氣主要用于原料氣的氧化，以強(qiáng)化工藝過程，提高化肥產(chǎn)量。再例如，重油的高溫裂化，以及煤粉的氣化等。
　　國(guó)防工業(yè)：液氧是現(xiàn)代火箭***好的助燃劑，在超音速飛機(jī)中也需要液氧作氧化劑，可燃物質(zhì)浸漬液氧后具有強(qiáng)烈的爆炸性，可制作液氧炸藥。
　　醫(yī)療保?。汗┙o呼吸：用于缺氧、低氧或無氧環(huán)境，例如：潛水作業(yè)、登山運(yùn)動(dòng)、高空飛行、宇宙航行、醫(yī)療搶救等時(shí)。
　　其它方面：它本身作為助燃劑與乙炔、丙烷等可燃?xì)怏w配合使用，達(dá)到焊割金屬的作用，各行各業(yè)中，特別是機(jī)械企業(yè)里用途很廣，作為切割之用也很方便，是***的一種切割方法。