地球氧气：源源不断的潮流

27.取之不尽的氧气

氧气的产生及发现

1774年英国化学家J·普里斯特利用一个大凸透镜将太阳光聚焦后加热氧化汞，制得纯氧，并发现它助燃和帮助呼吸，称之为“脱燃素空气”。瑞典C·W·舍勒用加热氧化汞和其他含氧酸盐制得氧气虽然比普里斯特利还要早一年，但他的论文《关于空气与火的化学论文》直到1777年才发表。1774年，普里斯特利访问法国，把制氧方法告诉A·L·拉瓦锡，后者于1775年重复这个实验，把空气中能够帮助呼吸和助燃的气体称为oxygene，这个字来源于希腊文oxygenēs，含义是“酸的形成者”。因此，后世把这三位学者都确认为氧气的发现者。

氧气的中文名称是一个叫徐寿的人命名的。他认为人的生存离不开氧气，所以就命名为“养气”即“养气之质”，后来为了统一就用“氧”代替了“养”字，便叫“氧气”。

地球的大气层形成初期是不含氧气的。原始大气是还原性的，充满了甲烷、氨等气体。大气层氧气的出现源于两种作用。一个是非生物参与的水的光解，一个是生物参与的光合作用。生物的光合作用对大气层的影响巨大。它造成了大气层由还原环境向氧化环境的转变。使得水光解产生的氢气能重新被氧化为水回到地球而不至于扩散到外层空间去，从而防止了地球上的水的流失。同时光合作用也加速了大气层氧气的积累，深刻地改变了地球上物种的代谢方式和形态。

大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定。据估计，全世界所有生物通过呼吸作用消耗的氧和燃烧各种燃料所消耗的氧，平均为10000吨每秒。以这样的消耗氧的速度计算，大气中的氧大约只需二千年就会用完。然而，这种情况并没有发生。这是因为绿色植物广泛地分布在地球上，不断地通过光合作用吸收二氧化碳和释放氧，从而使大气中的氧和二氧化碳的含量保持着相对的稳定。

那么，如何人工制氧呢？实验室小规模制氧一般会加热氯酸钾和催化剂二氧化锰的混合物，生成氧气和氯化钾；或者直接加热高锰酸钾来制备。也有人用过氧化氢稀溶液加二氧化锰的方法，制得氧气和水。工业上则普遍利用氮气、氧气沸点的不同，用低温分馏的方法大量制备氧气。

大规模生产氧气的方法是分馏液态空气。(www.xing528.com)

1.首先将空气压缩，待其膨胀后又冷冻为液态空气。

2.由于稀有气体和氮气的沸点都比氧气低，经过分馏，剩下的便是液氧。

所有的氧化反应和燃烧过程都需要氧，例如炼钢时除硫、磷等杂质，氧和乙炔混合气燃烧时温度高达3500摄氏度，用于钢铁的焊接和切割。玻璃制造、水泥生产、矿物焙烧、烃类加工都需要氧。液氧还用作火箭燃料，它比其他燃料更便宜。在低氧或缺氧的环境中工作的人，如潜水员、宇航员，氧更是维持生命所不可缺少的。

知识链接

氧在地壳中的含量为48.6%，居首位，氧在地球上分布极广，大气中的氧占21%，海洋和江河湖泊中到处都是氧的化合物水，氧在水中占88.8%。地球上还存在着许多含氧酸盐，如土壤中所含的铝硅酸盐，还有硅酸盐、氧化物、碳酸盐的矿物。大气中的氧不断地用于动物的新陈代谢，人体中氧占65%，植物的光合作用能把二氧化碳转变为氧气，使氧得以不断地循环。虽然地球上到处是氧，但氧主要是从空气中提取的，有取之不尽的资源。

随着人们对新鲜氧气的需求愿望与日俱增，在大城市，一种氧气喷泉吧随之设立。在氧气喷泉吧里，人们手持透明氧气罐，其上插上了精巧的外接吸收装置，轻轻一吸，罐内的纯氧即喷涌而出。带着柠檬或其他香味的氧气可连续输送20分钟。除此之外，其他与氧有关的产品不断涌现，如各种含氧水、含氧汽水、含氧胶丸等。新兴的氧气消费，已形成一股新潮流。