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氧 元素名称：氧（拼音：yǎng）
元素符号：O
元素原子量：15.9994
晶体结构：晶胞为简单立方晶胞
声音在其中的传播速率：330m/s
原子体积:14.0(立方厘米/摩尔)
相对原子质量:16
元素在太阳中的含量:9000ppm
地壳中含量：474000（ppm）
氧化态：
Main O-2
Other O-1, O0, O+1, O+2
化学键能： (kJ /mol)
146 O-O
498 O=O
200 O-N
360 O-C
743 O=C
电离能 (kJ/ mol)
M - M+ 1313.9
M+ - M2+ 3388.2
M2+ - M3+ 5300.3
M3+ - M4+ 7469.1
M4+ - M5+ 10989.3
M5+ - M6+ 13326.2
M6+ - M7+ 71333.3
M7+ - M8+ 84076.3
晶胞参数：
a = 540.3 pm
b = 342.9 pm
c = 508.6 pm
α = 90°
β = 132.530°
γ = 90°
热导率: W/(m·K)
26.58
元素类型：非金属
发现人：舍勒、普利斯特里
发现年代：1773至1774年
发现过程： 1774年，英国的普利斯特里，在玻璃容器中加热氧化汞而得；1773年，瑞典的舍勒分解硝酸盐和利用浓硫酸与二氧化锰作用亦制得氧。
元素描述：
通常条件下呈无色、无臭和无味的气体。密度1.429克/升，1.419克/厘米3（液），1.426克/厘米3（固）。熔点-218.4℃，沸点-182.962℃，在-182.962℃时液化成淡蓝色液体，在-218.4℃时凝固成雪状淡蓝色。固体在化合价一般为0和-2。电离能为13.618电子伏特。除惰性气体外的所有化学元素都能同氧形成化合物。大多数元素在含氧的气氛中加热时可生成氧化物。有许多元素可形成一种以上的氧化物。氧分子在低温下可形成水合晶体O2.H2O和O2.H2O2，后者较不稳定。氧气在空气中的溶解度是：4.89毫升/100毫升水（0℃），是水中生命体的基础。氧在地壳中丰度占第一位。干燥空气中含有20.946%体积的氧；水有88.81%重量的氧组成。除了O16外，还有O17和O18同位素。
元素来源：
实验室制氧可在玻璃容器中加热氧化汞或分解硝酸盐和利用浓硫酸与二氧化锰作用亦制得氧。实验室中通常用加热高锰酸钾的方法制取氧气,还可用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法制取氧气；用催化剂催化过氧化氢(双氧水)分解也可方便地制取氧气。大规模地生产氧而且对纯度要求不高时使用空气的液化和分馏来进行的，少量氧或纯度较高的氧由电解水制取。
元素用途：
氧被大量用于熔炼、精炼、焊接、切割和表面处理等冶金过程中；液体氧是一种制冷剂，也是高能燃料氧化剂。它和锯屑、煤粉的混合物叫液氧炸药，是一种比较好的爆炸材料，氧与水蒸气相混，可用来代替空气吹入煤气气化炉内，能得到较高热值的煤气。液体氧也可作火箭推进剂；氧气是许多生物过程的基本成分，因此氧也就成了担负空间任何任务是需要大量装载的必需品之一。医疗上用氧气疗法，医治肺炎、煤气中毒等缺氧症。石料和玻璃产品的开采、生产和创造均需要大量的氧。
元素辅助资料：
氧气是空气的主要组成部分。许多氧化合物，例如硝酸钾、氧化汞等在加热后都会放出氧气。氧是所有元素在地壳中含量最大的。这些都说明，氧气很早就可能被人们取得。但由于氧气是在平常状态下以气体状况存在，和可接触到的、可见的固体、液体不同，使人们单纯用直觉观察，是不能认清它的。
从16世纪开始，在西欧，不少研究者们对加热含氧化合物获得的气体，对空气在物质燃烧和动物呼吸中所起的作用，进行了初期的科学的化学实验，从而才发现了氧气。也就是在人们正确认识到燃烧现象，发现氧气后，才彻底推翻了燃素说。
拉瓦锡通过实验确定了空气中促进物质燃烧的气体物质是一种元素，称它为oxygène（法文，英文为oxygen）。这一词来自希腊文oxys（酸）和gene（产、生、源），即“酸之源”的意思。空气中的另一部分称为azote，来自希腊文a（没有）和zoe（生命），是“不能维持生命”的意思。
“oxygen”，我们今天称为氧。它的拉丁名称是oxygenium，元素符号为O。
氧
拼音名：Yang
英文名：Oxygen
书页号：2000年版二部－706
O2 32.00
本品含O<[2]>不得少于99.0％(ml/ml)。
【性状】 本品为无色气体；无臭，无味；有强助燃力。
本品1 容在常压20℃时，能在乙醇7 容或水32容中溶解。
【鉴别】 本品能使炽红的木条突然发火燃烧。
【检查】 酸碱度 取甲基红指示液与溴麝香草酚蓝指示液各0.3ml,加水400ml ，
煮沸5 分钟，放冷，分取各100ml,置甲、乙、丙3 支比色管中，乙管中加盐酸滴定液（
0.01mol/L ）0.20ml，丙管中加盐酸液(0.01mol/L)0.40ml；再在乙管中通本品2000ml
（速度为每小时4000ml），乙管显出的颜色不得较丙管的红色或甲管的绿色更深。
一氧化碳 取甲、乙2 支比色管，分别加微温的氨制硝酸银试液25ml，甲管中通本
品1000ml（速度为每小时4000ml）后，与乙管比较，应同样澄清无色。
二氧化碳 取甲、乙2 支比色管，分别加5％氢氧化钡溶液100ml ，乙管中加0.04％
碳酸氢钠溶液1.0ml ，甲管中通本品1000ml（速度为每小时4000ml）后，所显浑浊与乙
管比较，不得更浓（0.01％）。
其他气态氧化物质 取新制的碘化钾淀粉溶液（取碘化钾0.5g，加淀粉指示液100ml
溶解，即得）100ml ，置比色管中，加醋酸1 滴，通本品2000ml（速度为每小时4000ml
）后，溶液应无色。
【含量测定】 仪器装置 如图：Ａ、Ｃ为总容量约300ml 的吸收器，Ｂ为适宜的
塞子，Ｄ、Ｅ及Ｉ为细玻璃导管，Ｆ为刻度精密至0.1ml 、容量为100ml 的量气管主体
，Ｇ为三通活塞，Ｈ为气体进出口，Ｊ为平衡瓶。临用前用橡胶管将吸收器与量气管连
接，后者再与平衡瓶连接。
测定法 先将铜丝节（取直径约0.8mm 的紫铜丝缠成直径约4mm 的铜丝卷并剪成长
约10mm的小节）装满于吸收器Ａ中，用塞Ｂ塞紧，再将氨－氯化铵溶液（取氯化铵150g
，加水200ml ，随搅随小心加浓氨溶液200ml ，混匀）导入，使充满Ａ并部分留于Ｃ中
，再将饱和氯化钠溶液注入平衡瓶Ｊ中，提高平衡瓶，使饱和氯化钠溶液充满Ｆ，多余
溶液由Ｈ流出，转动Ｇ接通量气管与吸收器，下降平衡瓶使吸收器中的溶液全部充满导
管Ｄ、Ｅ、Ｉ和活塞Ｇ的入口，立即关闭活塞，如有气体和部分氨－氯化铵溶液进入量
气管时，可提高平衡瓶转动活塞，使由Ｈ排出。
将供试品钢瓶接上减压阀（专供氧气用），后者出口接上橡胶管，小心微开钢瓶气
阀，再开减压阀使氧气喷放1 分钟后，调整至较弱的气流。
将橡胶管另一端连接在气体进出口Ｈ上，俟量气管装满本品后，关闭Ｇ并立即拆去
气体进出口Ｈ上的橡胶管，静置数分钟，转动Ｇ接通气体进出口Ｈ，将平衡瓶徐徐升降
（为防止吸入外界空气，应注意使平衡瓶内的液面略高于量气管内的液面），使量气管
内的液面恰达刻度100ml 处。转动Ｇ接通量气管与吸收器，举起平衡瓶使供试品进入吸
收器Ａ中，当饱和氯化钠溶液流经导管Ｉ并充满导管Ｄ时，关闭Ｇ并将吸收器Ａ小心充
分振摇5 ～10分钟，俟气体被吸收近完毕时（所剩者为氮或其他不被吸收的气体），转
动Ｇ接通量气管与吸收器，降低平衡瓶，将剩余气体由吸收器转入量气管中，当氨－氯
化铵溶液充满吸收器Ａ并经导管Ｄ、Ｅ与Ｉ通过活塞Ｇ时，关闭活塞。
约5 分钟后，调节平衡瓶的液面使量气管内的气体压力与大气压力一致，读出量气
管内的液面刻度，算出供试品的含量。
为了检查氧是否完全被吸收，应重复上述操作，自“转动Ｇ接通量气管与吸收器，
举起平衡瓶”起，依法操作，至剩余的气体体积恒定为止（二次差不大于0.05ml）。
检查或测定前，应先将供试品钢瓶在试验室温度下放置6 小时以上。
【类别】 用于缺氧的预防和治疗。
【贮藏】 置耐压钢瓶内，在30℃以下保存。
氧，原子序数8，原子量为15.9994，元素名来源于希腊文，原意为“酸形成者”。1774年英国科学家普里斯特利用透镜把太阳光聚焦在氧化汞上，发现一种能强烈帮助燃烧的气体。拉瓦锡研究了此种气体，并正确解释了这种气体在燃烧中的作用。氧是地壳中最丰富、分布最广的元素，在地壳的含量为48.6%。单质氧在大气中占23%。氧有三种稳定同位素：氧16、氧17和氧18，其中氧16的含量最高。
在常温常压下，氧为无色、无味的气体；熔点-218.4°C，沸点-182.962°C，气体密度1.429克/升。
除了惰性气体、卤素及一些不活泼的金属需要间接才能与氧化合外，其他所有的金属和非金属都能和氧直接作用，生成氧化物。最丰富的氧化物是水和二氧化硅。氧还能与活泼金属形成过氧化物和超氧化物。
氧不但是动物维持生命过程和燃烧过程中不可缺少的物质，而且在现代工业生产中也十分重要。
1．微生物的好氧和厌氧净化
微生物的代谢方式具有多样性，能从污水中摄取淀粉、糖、脂肪、蛋白质等高分子化合物及其他低分子化合物。
1．1 好氧净化 氧存在条件下，许多好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化，在把污水中的有机物氧化分解成CO2、H2O等的过程中，获得C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧净比处理，就是模拟这种生物净化原理，把微生物置于一定的构筑物内通气培养，达到高效率净化污水的目的。
活性污泥法或生物过滤法处理污水，已是国内外净化污水和工业废水的重要方法。当污水与悬浮的活性污泥接触时或通过以细菌为主形成的生物膜时，微生物便对污水中的有机物质进行吸附、吞噬、氧化、分解和转化，从而完成净化污水的过程。
1．2 厌氧净化 微生物在严格厌氧条件下，对有机物质发酵或消化过程中，大部分有机物被分解生成H2、CO2、H2S和CH4等气体。污水的微生物厌氧净化处理，就是根据污水经厌氧发酵后既得到净化，又获得了生物能源CH4的原理。微生物细胞能量转移的电子受体，由在好氧条件下的分子氧改变为厌氧条件下的有机物。在厌氧发酵中，难分解的大分子物质先在微生物的胞外酶（如纤维素酶、果胶酶、脂酶、蛋白酶）作用下，分解为可溶性物质，再通过非产甲烷氏氧细菌和产氢细菌降解成低分子的有机酸类和醇类，并放出H2和CO2；有机酸类和醇类在产甲烷细菌作用下，形成H2、CO2和CH4。甲烷细菌还可利用H2还原CO2形成CH4。
厌氧发酵法净化污水在密闭容器内进行，常被广泛应用于用好氧方法难以净化的有机污染物含量高或含不溶性有机物较多的污水和废水。国内已有在处理造纸、抗菌素发酵的废水中采用此法。
2．微生物在净化某些工业废水中的降解作用
工业废水和废料中所含的物质成分、温度、pH值等差异较大。有些有毒物质可被微生物降解，有些却不易被降解。
自然界中能降解烃类的微生物有几百种，多数为细菌、酵母菌和真菌，降解是由他们所产生的酶和酶系完成的。一般来说，直链化合物比支链化合物、饱和化合物比非饱和化合物、脂肪烃比芳香烃容易被较多种类的微生物降解和同化。直链烃的降解是末端甲基先被氧化形成醇、醛后再生成脂肪酸，由脂肪酸形成醋酸，最后氧化成CO2和H2O。微生物对单环芳烃及其衍生物的降解与直链烃有些类似。能降解苯和酚的微生物种类很多，有细菌中的许多属、放线菌等。
氰（腈）是剧毒物质。人们发现对氰有不同程度降解能力的微生物约50种，有茄病镰刀霉、假单孢菌属、诺卡氏菌属等属。它们能产生一种氰水解酶，把氰中的碳、氮转变为CO2、NH3；镰刀霉还可利用氰作为合成细胞所需要的碳源和氮源，使污水得到净化和解毒。早有人报道，用珊瑚色诺卡菌降解腈纶废水中的丙烯腈速度快效果好，1g菌体在25min内可降解250mg丙烯腈。
某些污染物对人体有致癌性，如多环芳烃就是一类致癌性物质。许多细菌能降解多种多环芳烃，如产碱杆菌、棒状杆菌、诺卡氏菌、假单胞菌属的某些种就能降解蒽和菲。活性污泥中的许多细菌对多环芳烃有较缓慢的降解作用。硝基化合物对人类也有致癌作用，我国应用肠杆菌、克氏杆菌和假单胞菌等属的细菌，降解制造三硝基甲苯炸药过程中的污水，效果很好。
塑料、合成纤维等许多制品的废物，生活污水中的洗涤剂、表面活性剂等，都难以利用普通活性污泥中的微生物进行降解和去除。有人培育出一种体内具有两种酶的假单胞菌O－3号细菌，该菌可利用聚乙烯醇作碳源并对其进行降解。活性污泥中投入此菌时，能大大提高净化含聚乙烯醇污水的效率。
人们早已能合成有机化合物，但自然界中的微生物体内却未有分解这些人工合成的化合物的酶系。经探索已选育出一些经过驯化、诱导后具有降解人工合成物质的酶系的特殊功能微生物。例如，2，4－D、DDT等一些农药，就可以被微生物降解而消除污染。
3．遗传工程菌在净化工业废水中的降解作用
为了提高污水生物净化的效率，人们应用分子遗传学技术不仅对现有的微生物进行改造，而且在研究创造具有新的特殊功能的微生物。由于分子遗传学的发展，人们发现假单胞杆菌属中许多种的细胞里，具有调控多种性状的质粒，这些质粒基因控制着烃化合物分解的酶系合成。应用质粒工程技术把分别降解芳烃、多环芳烃、萜烃的质粒接合到降解酯烃的细菌体内，创造出一种具有多质粒的所谓“超级菌”新菌种。这种菌在消除石油污染中，不仅能把60％的烃降解，而且只在几小时内就可达到自然菌种要用一年多时间的净化效果。人们采用把一种细菌的调控还原酶的质粒转移到另一种菌体中的技术，使得到新质粒的细菌对汞的还原能力大大增强。用这种细菌既解除含汞废水中的汞毒，又可回收到汞。总之，遗传工程菌的研究和应用，必将对生物净化污水起到变革性作用。
4．污水中微生物种类变化与净化的关系
污水中生活的微生物，由极为适应于污水的多种微生物类群组成。它们在污水中的生物膜上或活性泥中形成一个小的生态系统和食物链的缩影。食物链中的每一步都有一部分有机物被转变为CO2，使污水逐渐得到净化。
活性污泥中主要有细菌，还有酵母菌、霉菌、单细胞藻类等。此外，还有大量原生动物和少数后生动物。当然，污水性质和污染程度的不同，微生物种类和数量会有很大差别。
原生动物中有的种类及数量对水质因素的变化（如氧溶量、pH值等）较敏感，原生动物可以作为指示生物鉴定污水的污染程度。如草履虫、小口钟虫、板壳虫等大量出现于受重污染和有机物很多的水中，在中度污染和有机物较多的水中，原生动物种类及数量最多，清彻有机物很少的水则种类也少。
污水中原生动物的种类和数量与生物处理的效果有着密切关系，故又可作为污水处理的指示生物，进行处理效果的预报。一般说来, 游动鞭毛虫类或自由生活的纤毛虫类占较大优势时，往往说明净化效果较差或废水处于培育活性污泥初期。当发现有固定纤毛虫类时，活性污泥已经形成。轮虫对水有自净作用。如活性污泥中有大量轮虫和多种纤毛虫出现，说明净化度较高，污水处理效果好。水蚯蚓对水也有自净作用，其种类与数量随污染的减轻而减少。在净化效果较好的污水中，还会出现线虫及颤蚯蚓等后生动物。
溶解氧 空气中的分子态氧溶解在水中成为溶解氧。水中的溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度都有密切关系。在自然情况下，空气中的含氧量变动不大，故水温是主要的因素，水温愈低，水中溶解氧的含量愈高。
溶解氧是指溶解在水里氧的量，通常记作DO，用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。它跟空气里氧的分压、大气压、水温和水质有密切的关系。在20℃、100kPa下，纯水里大约溶解氧9mg／L。有些有机化合物在喜氧菌作用下发生生物降解，要消耗水里的溶解氧。如果有机物以碳来计算，根据C+O2=CO2可知，每12g碳要消耗32g氧气。当水中的溶解氧值降到5mg／L时，一些鱼类的呼吸就发生困难。水里的溶解氧由于空气里氧气的溶入及绿色水生植物的光合作用会不断得到补充。但当水体受到有机物污染，耗氧严重，溶解氧得不到及时补充，水体中的厌氧菌就会很快繁殖，有机物因腐败而使水体变黑、发臭。
溶解氧值是研究水自净能力的一种依据。水里的溶解氧被消耗，要恢复到初始状态，所需时间短，说明该水体的自净能力强，或者说水体污染不严重。否则说明水体污染严重，自净能力弱，甚至失去自净能力。
碘量法测定水中溶解氧
一、原理
水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰，生成四价锰的氢氧化物棕色沉淀。加酸后，氢氧化物沉淀溶解，并与碘离子反应而释放出游离碘。以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘，据滴定溶液消耗量计算溶解氧含量。
二、试剂
1、硫酸锰溶液：称取480g硫酸锰（MnSO4•4H2O）溶于水，用水稀释至1000mL。此溶液加至酸化过的碘化钾溶液中，遇淀粉不得产生蓝色。
2、碱性碘化钾溶液：称取500g氢氧化钠溶解于300—400mL水中；另称取150g碘化钾溶于200mL水中，待氢氧化钠溶液冷却后，将两溶液合并，混匀，用水稀释至1000mL。如有沉淀，则放置过夜后，倾出上层清液，贮于棕色瓶中，用橡皮塞塞紧，避光保存。此溶液酸化后，遇淀粉应不呈蓝色。
3、1＋5硫酸溶液。
4、1％（m/V）淀粉溶液：称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，再用刚煮沸的水稀释至100mL。冷却后，加入0.1g水杨酸或0.4g氯化锌防腐。
5、0.02500mol/L（1/6K2Cr2O7）重铬酸钾标准溶液：称取于105—110℃烘干2h，并冷却的重铬酸钾1.2258g，溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。
6、硫代硫酸钠溶液：称取6.2g硫代硫酸钠（Na2S2O3•5H2O）溶于煮沸放冷的水中，加0.2g碳酸钠，用水稀释至1000mL，贮于棕色瓶中，使用前用0.02500mol/L重铬酸钾标准溶液标定。
7、硫酸，ρ=1.84。
三、测定步骤
1、溶解氧的固定：用吸液管插入溶解氧瓶的液面下，加入1mL硫酸锰溶液，2mL碱性碘化钾溶液，盖好瓶塞，颠倒混合数次，静置。一般在取样现场固定。
2、打开瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。盖好瓶塞，颠倒混合摇匀，至沉淀物全部溶解，放于暗处静置5min。
3、吸取100.00mL上述溶液于250mL锥形瓶中，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色，加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色刚好退去，记录硫代硫酸钠溶液用量。
四、计算
式中：M——硫代硫酸钠标准溶液的浓度（mol/L）；
V——滴定消耗硫代硫酸钠标准溶液体积（mL）。
五、注意事项
1、当水样中含有亚硝酸盐时会干扰测定，可加入叠氮化钠使水中的亚硝酸盐分解而消除干扰。其加入方法是预先将叠氮化钠加入碱性碘化钾溶液中。
2、如水样中含Fe3+达100—200mg/L时，可加入1mL40％氟化钾溶液消除干扰。
3、如水样中含氧化性物质（如游离氯等），应预先加入相当量的硫代硫酸钠去除。 |
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发表于 2009-3-7 19:16:16
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