维持生命的氧

16.00

氧

oxygen

原子序数：8

类型：非金属

沸点：-183 ℃（-297 ℉）

颜色：无色

发现时间：1770年

熔点：-219 ℃（-362 ℉）

与碳一样，氧是地球生物最重要的组成部分之一。我们吸入氧气，呼出二氧化碳。我们的大脑、DNA和细胞，以及体内几乎所有的分子维持生命活动都需要依赖氧气。氧在人体内的含量约为60%，其主要以水或者水分子的形式存在。

氧气是宇宙中第三丰富的元素，是一场意外让我们的星球最终得到了如此丰富的氧气。在大型动物出现以前，植物和蓝藻从太阳那里获取能量，吸收二氧化碳，呼出氧气。因为氧是一种活性很高的元素，所以它与其他元素反应可以生成种类繁多的化合物。

你知道吗？氧在地壳中的含量高达48.6%，细小的沙子主要成分是二氧化硅。很多金属都是从氧的氧化物中提取的。例如：铁通常提取自赤铁矿，铝提取自铝土矿。像石灰岩这样的碳酸盐中也含有氧。

此外，当大气中的氧气含量逐渐达到约21%，便能有效地将行星环境地球化。氧气溶解在水中，这样水中的物种就可以生长，随着时间的推移，陆地上的生命也在不断进化。

15世纪，达·芬奇发现蜡烛离开空气就无法燃烧，因此他推测空气里包含了一些维持生命的物质。1770年，三名化学家分别发现了氧气的存在。1774年，约瑟夫·普里斯特利把阳光聚焦在氧化汞上，他发现产生的气体使蜡烛燃烧得更明亮（他的同事亨利·卡文迪什将该气体称之为“脱燃素气体”）。1777年，瑞典科学家卡尔·威尔海姆·舍勒通过实验发现了氧气，并发表了一份报告。安托尼·拉瓦锡也发现了氧，他意识到这确实是一种新的元素，但并不是什么“脱燃素气体”，他将其命名为“氧”，意思是“酸的形成”，这个名字源于他对氧不正确的假设——他认为氧元素存在于所有的酸中。尽管如此，这个名字仍然被保留了下来。

由于氧气具有很强的活性，因此它还有一个不太讨人喜欢的特性——容易滋生出大量微生物，引起食物等多种物质的腐烂。多年来，科学家们一直在努力研究让食物与氧气隔离的各种方法。例如：将水果储存于氮气中或者采用掩埋、罐装以及真空包装的形式。这些冷冻、干燥、固化或罐装的处理方式都是为了防止氧气进入食物致其腐烂。

重燃火焰

这是一个很经典的化学实验。首先，在一个燃烧瓶里放一些纯氧（或氧气浓度较高的空气），然后在空气中点燃一块木板，晃动木板使火焰熄灭，这个时候，木板会微微发光。

如果你在上面吹气，它会发出一点橙色的光，但是不会重新燃烧。接着立即把木板放入充满氧气的燃烧瓶中，它会立刻重新燃烧。这个实验表明氧气非常活泼，能够促进物质燃烧。

在高海拔地区，我们的呼吸会变得困难，这是因为高海拔地区的大气中所含的氧气浓度较低。氧元素不只能形成我们呼吸所需的双氧分子（由两个氧原子结合），它还可以形成三氧分子（由三个氧原子结合），也就是我们常说的臭氧。

在平流层，氧分子不断受到紫外线的轰击，分裂成单个原子，这些原子与双氧分子化合形成臭氧分子，然后臭氧经紫外线照射又发生分裂，周而复始地循环。臭氧层可吸收太阳光中对人体有害的短波光线，保护我们不受紫外线的伤害。如果我们有幸看到极光，应该明白那美丽的漩涡图案就是太阳风在大气中与氧分子碰撞产生的。