化学元素 · 参考页
8O

氧

氧(O)是原子序数为 8 的化学元素,位于第 2 周期、第 16 族、p 区。室温下为气态。 原子序数等于原子核中的质子数,因此能够唯一确定元素。

原子序数8
标准原子量[15.99903, 15.99977]
族16
周期2
区p
电子排布[He] 2s2 2p4
电子结构

决定其化学性质的因素

“氧”位于第 16 族,通常有六个价电子。该族元素常形成两个键或得到两个电子,较重成员还能表现多种正氧化态。

电子排布 [He] 2s2 2p4 有助于理解氧化物、含氧阴离子及共价化合物的形成,以及同族向下的性质变化。

化学形态

化合物、离子与材料

氧单质主要以 O₂ 存在,另一种重要分子形态是臭氧 O₃。氧在化合物中形成氧化物、氢氧化物、含氧阴离子和多种共价键,−2 是最常见的氧化态。

物理性质

状态与相变

室温下单质为气态。密度为 1.429 g/L。熔点为 54.37 K (-218.8 °C)。沸点为 90.19 K (-183 °C)。实际测得的物理量还会受到压力、纯度、同素异形体或晶体结构等条件影响。

存在与应用

氧在哪里出现,又有哪些用途?

氧在大气中以 O₂ 存在,也结合在水和矿物中。它是呼吸、燃烧以及许多氧化过程的核心元素。

实际应用

实际用途示例

呼吸作用

在这一领域中,“氧”或其化合物因相应的化学、物理或同位素性质而得到应用;具体作用取决于材料和装置。

冶金

在冶金和表面工程中,“氧”可用于合金化、镀层、连接材料或改善表面性能。

钢铁

在部分合金中加入“氧”,可调节强度、耐腐蚀性、耐高温性或其他材料性能。

水处理

在这一领域中,“氧”或其化合物因相应的化学、物理或同位素性质而得到应用;具体作用取决于材料和装置。

周期表位置

相邻元素说明了什么

“氧”位于第 2 周期、第 16 族、p 区,分类为双原子非金属。与同族元素比较可以看出价电子结构的相似性,而沿周期移动则能观察原子半径、电离能、电负性和成键性质的规律变化。

参考数据

物理与原子性质

分类双原子非金属
室温下状态气态
电子层2 · 6
密度1.429 g/L
熔点54.37 K (-218.8 °C)
沸点90.19 K (-183 °C)
鲍林电负性3.44
第一电离能1 314 kJ/mol
电子亲和能141 kJ/mol

这些数值在适用时描述元素本身或中性原子。实际物理量可能随同素异形体、压力、纯度和测量条件而变化。

历史

发现与鉴定

“氧”的发现史包括认识其独立的化学性质、分离或制备相应物质,并最终把它准确描述为原子序数 8 的元素。

同位素与原子量

同位素组成如何影响数值

标准原子量以区间 [15.99903, 15.99977] 表示。天然样品的同位素组成会略有变化,因此用单一小数值会掩盖这种真实差异。

“氧”至少有一种稳定同位素。所有同位素的质子数相同,但中子数和原子质量不同。

安全

操作与暴露

“氧”相关风险取决于化学形态、剂量和暴露途径。单质、离子和不同化合物的生物与环境效应可能差异很大,因此应依据具体物质的安全数据进行处理。