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氧元素:生命的元素

已有 514 次阅读 2026-5-24 11:33 |个人分类:《元素的文明征程》化学诗歌集|系统分类:观点评述

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原始大气中并不含氧气,

只是通过微生物、植物的光合作用,

以及矿物-水表面反应和二氧化硫分解,

才有寒武纪氧增加、生物爆发。

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生物进化出呼吸系统,

人类用火烹饪、冶金、烧制器皿。

氧气与木材、煤炭的化学反应,

让人占据食物链的顶端。

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地壳里元素中氧占近半。

多数元素以氧化物存在。

氧锈蚀了铁等金属,

在无尽的岁月中见证历史。

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锈痕侵匣剑,

润气蠹囊书。

曾经熠熠生辉的金属合金,

变成沉淀时光的斑驳锈迹。

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百室之醅,醇碧惟师。

发酵粮食酿成酒,

兰陵美酒郁金香,

氢氧醇基琥珀光。

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贾湖文化时期的陶器残留物,

证实中国酿酒活动可追溯至9000年前。

酒由酵母菌发酵产生,

糖类在无氧条件下分解为乙醇等产物。

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铜、铁矿石的冶炼用木炭作还原剂,

氧化态的铜、铁被还原为金属。

硫磺燃烧制造硫酸,

西欧各国派出硝石官搜集氧化的硝土制成硝石、火药。

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舍勒加热氧化锰、硝石等,

得到纯净的氧气“火空气”。

普里斯特利用炽镜加热氧化汞得到氧,

拉瓦锡命名氧气“酸的生成者”。

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燃烧给蒸汽机提供动力源,

工业革命势不可挡。

拉瓦锡提出氧化燃烧学说,

误认为“酸中必含氧”。

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新发现的多个元素其实是氧化物,

直到用更强的还原剂才得到单质。

法国卡诺提出热机循环,

热力学三大定律依次提出。

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鹦鹉螺号潜艇使用高压缩空气供氧,

下潜时间只有3小时。

1856年贝塞麦发明了底吹空气转炉炼钢法,

这是近代炼钢法的开端。

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1818年,法国化学家泰纳尔用硫酸处理氧化钡,

意外生成了过氧化钡,

进而生成过氧化氢(H₂O₂)水溶液,称为“氧气水”,

用于漂白、消毒。

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1839年施翁贝(Schönbein)在电解水时,

阳极产生特殊气味,

与电弧灯产生的气味相同。

他命名为“OZONE”猜测是一种卤族元素。

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1867年瑞士化学家索雷(Soret)在本生实验室学习时,

证明臭氧的密度是氧气的1.5倍,

因此臭氧分子应该有3个氧原子。

施翁贝随后确认了这一点。

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1862年霍佩塞勒(Hoppe-Seyler)结晶血红蛋白,

发现血红蛋白与氧的关系。

1896年特斯拉(Nikola Tesla)用高频谐振电路高压放电生成臭氧,

他在1900 年创办特斯拉臭氧公司推销臭氧发生仪。

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1895年林德(Linde,德国)与汉普森(Hampson,英国),

分别发明空气液化与精馏技术,

实现大规模、低成本、高纯度工业氧气生产,

标志现代氧气体工业诞生。

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1895年法国化学家夏特列尔(Le Chatelier)发明了氧-乙炔火焰,

1900年氧-乙炔火焰切割/焊接柜走向实用,

火焰温度达3100℃,

可高效切割 / 焊接厚钢板。

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1926 年美国发明家戈达德(Goddard)首次用液氧

与汽油制备燃料发射液体火箭。

1942年布劳恩(von Braun)研发德国V2导弹,

推进方式以乙醇(酒精)与液态氧作为燃料。

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1931年鲍林(Pauling)提出超氧化物概念,

两年后被证明超氧化钾有自由基的磁性。

1935年,德国医生马蒂斯(Matthes)使用红外光分光计,

发明血氧饱和度测量仪。

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1940年代美国医生米利坎(Millikan)用同样的原理,

测定耳部皮肤,

发明了便携式血氧计,

他还创造了血氧饱和度这一术语。

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1952年纯氧顶吹法炼钢技术发明,

成为现代炼钢常用技术。

1968年超氧化物歧化酶被发现,

催化超氧阴离子自由基(·O₂⁻)歧化为过氧化氢(H₂O₂)和氧气(O₂)。

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乙烯氧化制环氧乙烷、

丙烯氨氧化制丙烯腈、

对二甲苯氧化制 PTA,

纯氧替代空气提升有机化工效率。

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煤气化用纯氧制合成气(CO+H₂),

用于制甲醇、合成油、化肥,

潜艇内用氧气瓶,

并使用氧烛提供应急氧气。

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集成电路制造时要控制“氧污染”,

否则影响芯片的良品率。

二氧化碳温室效应让地球变暖,

臭氧层被破坏紫外线增多。

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潜艇用电解法制备氧气,

载人航天器上通过二氧化碳制取氧气的技术,

利用人体代谢产生的二氧化碳再生氧气,

猎鹰火箭使用的燃料主要是液态氧和火箭级煤油

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家庭用品多用氧化剂,

漂白、净化与消毒。

有机氧化合物,

醇、醛、酮、醚、酸……

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氧的应用伴随生命全过程,

涵盖冶金、化工、能源、医疗……

纯氧等离子体用于芯片光刻、蚀刻,

“超碳一号”二氧化碳超临界发电机组。

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氧是生命的气息,

每一次呼吸都供给能量。

氧是时光的使者,

把一切老去的锈蚀剥落。



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