《氧的几种单质》课件

氧的几种单质目录引言氧元素概述氧气O₂形态特性臭氧O₃特性应用其他形态引言氧元素概述原子序数化学符号8O位于元素周期表第二周期来源于希腊语酸生成物周期表位置族16氧元素的重要性地壳含量空气成分12含量最丰富元素占

20.8%体积化学基础生命元素参与无数化学反应所有生物必需43氧的同位素同位素相对丰度特点最常见¹⁶O

99.76%稀有¹⁷O

0.04%常用示踪剂¹⁸O

0.2%氧气（₂）O最常见氧单质二原子分子地球大气主要成分O=O双键结构常温性质无色无味气体氧气的物理性质℃℃-

182.96-

218.79沸点熔点常压下液化温度固化温度

1.429g/L密度标准状况下氧气的化学性质强氧化性助燃性能与多种元素直接化合支持其他物质燃烧•金属氧化•燃烧更剧烈•非金属燃烧•火焰更明亮氧气的制备方法实验室制备高锰酸钾热分解工业制备空气深冷分离自然产生植物光合作用氧气的用途医疗工业航空航天环保氧疗、急救冶炼、焊接呼吸系统污水处理液态氧淡蓝色液体由于吸收红光顺磁性被磁场吸引低温特性沸点-

182.96℃危险性与有机物接触可能爆炸臭氧（₃）O弯曲三原子分子1键角约117°不稳定单质2室温下逐渐分解同素异形体3氧的另一种单质形态臭氧的物理性质颜色淡蓝色气体气味特殊刺激性沸点-

111.9℃溶解性微溶于水臭氧的化学性质不稳定性强氧化性易分解为氧气比氧气氧化性更强•热分解•氧化有机物•催化分解•漂白作用臭氧层位置平流层15-35公里作用吸收有害紫外线破坏氟氯烃等污染物导致臭氧的制备高压电弧紫外线照射电解法通过氧气放电光化学反应冷电解水臭氧的应用水处理空气净化饮用水消毒去除异味工业漂白医疗消毒4纸浆处理杀菌灭毒臭氧对健康的影响高空臭氧地表臭氧有益保护作用有害污染物•阻挡紫外线•刺激呼吸道•防止皮肤癌•损伤肺部组织四聚氧（₄）O理论预测深入研究1924年Lewis预测低温固态氧中检测123首次发现2001年实验确认四聚氧的结构变形正方形构型风车状构型O-O-O-O环状结构两个O₂分子弱相互作用•D₂d对称性•D₂h对称性•键长约

1.46Å•分子间距约

3.5Å四聚氧的性质亚稳态存在高能量密度强氧化性寿命短暂结构中储存能量超过普通氧气四聚氧的潜在应用火箭燃料能量存储高能推进剂高能量密度材料化学合成特殊氧化剂固态氧相氧α晶体结构存在温度单斜晶系0-

23.9K分子排列有序排列相氧β晶体结构温度范围三方晶系

23.9-

43.8K•菱面体单元•液氦温区•紧密堆积•相变明显相氧γ晶体结构温度范围分子运动立方晶系分子旋转自由度增加

43.8-

54.4K相氧δ结构类型菱形结构压力范围9-10GPa特点压力诱导相变发现时间1990年代相氧（红氧）ε压力范围110-96GPa极高压力颜色特征2深红色晶体电学性质3半导体特性相氧的结构ε₈分子簇O四聚体对接构型1晶格排列2菱形结构单元分子间作用3强相互作用相氧ζ金属相压力条件表现金属性质大于96GPa电子结构导电性能带重叠类金属导电固态氧的颜色变化低压高压淡蓝色深红色1234中压超高压橙色到红色暗红金属光泽固态氧的导电性其他氧单质形态₅₆₇O OO五聚氧六聚氧七聚氧更高聚合物理论预测中单线态氧电子态特性激发态氧分子化学活性强•¹Δg态•寿命短•¹Σg+态•能量高单线态氧的产生光化学反应光敏剂吸收光能能量传递激发态向氧传能激发态形成氧分子电子跃迁单线态氧的应用光动力治疗有机合成癌症治疗新方法特殊氧化反应杀菌消毒光敏消毒技术单线态氧的危害生物分子损伤细胞凋亡氧化DNA、蛋白质诱导程序性死亡组织损伤衰老加速引起炎症反应累积性氧化损伤氧原子（）O高活性极易与其他原子结合短暂存在常温下迅速形成O₂基态结构32p轨道两个未配对电子氧原子的产生高能辐射紫外线分解O₂高温裂解热能断裂O₂键电离放电电场使O₂离解氧原子在大气化学中的作用臭氧生成污染物氧化1去除有害分子O+O₂→O₃2自由基形成辐射平衡OH4大气自净能力3吸收紫外线氧离子（⁻）O²形成方式特性得到两个电子离子半径大•与金属反应•

1.40Å半径•电子转移•稳定电子构型超氧化物离子（₂⁻）O电子结构形成化合物含一个未配对电子KO₂等超氧化物顺磁性生物作用自旋磁矩氧化应激反应过氧化物离子（₂⁻）O²结构特点常见化合物电子构型O-O单键H₂O₂、Na₂O₂所有电子成对氧的同素异形体比较性质O₂O₃O₄稳定性稳定不稳定极不稳定反应活性中等强很强结构线性弯曲环状/风车氧单质在生物系统中的作用呼吸作用氧化应激信号分子能量释放自由基损伤调节基因表达氧单质在工业中的应用钢铁冶炼化工合成氧气喷吹12氧化反应废水处理焊接切割43臭氧氧化氧-乙炔焰氧单质在环境中的作用大气成分水体溶解氧维持生命活动水生态系统健康指标•呼吸所需•支持水生生物•燃烧条件•净化水质氧单质的检测方法化学法碱性焦性没食子酸吸收电化学法氧电极测量光学法荧光猝灭原理顺磁共振法氧分子的顺磁性氧单质的储存和运输高压气瓶低温液态150-200巴压力大容量储存安全注意事项远离油脂和可燃物氧单质的历史发现1Carl Scheele1772年首先发现2Joseph Priestley1774年独立发现并发表3Antoine Lavoisier命名并确定氧的作用氧单质研究的里程碑氧单质研究的前沿领域高压新相态超高压下新结构发现超导性研究金属氧超导特性纳米氧簇新型氧分子团簇量子态氧极低温量子效应氧单质在宇宙中的分布恒星大气行星大气1核聚变产物气态包围层2星际介质彗星冰核4分子云成分3水冰和固态氧氧单质与生命起源无氧时期1原始还原性大气光合作用出现2蓝细菌释放氧气大氧化事件3氧气含量剧增现代大气形成4稳定氧含量氧单质与人类健康氧单质与能源技术燃料电池氧气作为氧化剂氧化还原流电池大规模能量储存金属空气电池利用空气中氧气氧单质与材料科学氧化物陶瓷氧化物半导体超导氧化物高硬度耐高温光电性能优异零电阻特性氧单质的未来研究方向新型氧簇发现新氧同素异形体极端条件研究超高压超低温行为量子效应原子级氧行为应用拓展医疗、能源新领域总结氧单质的多样性结构形式1从O到O₈的丰富形态物理状态2气态、液态到固态相变空间分布3从地球到宇宙的普遍存在结语认识氧，了解生命生命之源化学之基支持地球生命活动无数化学反应参与者未来之钥新材料、新能源关键。