但是,氧在地殼裏不是以純氧的形態存在的,它與好多元素化合,構成化合物,例如氧化鋁、氧化矽、碳酸鈣……它們都是土壤和岩石的主要成分,氧為什麼能生成那麼多化合物呢?這是因為氧的性質很活潑,就好象一個人善於廣交朋友一樣,氧的朋友多極了,它能和許多元素結合成化合物。這些豐富多采的化合物,除了構成土壤、岩石和我們熟悉的水以外,還是許多重要礦藏的主要成分,如磁鐵礦是四氧化三鐵,石英砂是二氧化矽,錫礦是二氧化錫……
實驗室裏製造氧,是靠富有氧而又不太穩定的物質分解出氧來。平常用加熱氯酸鉀(在催化劑存在下)或高錳酸鉀的辦法來製取氧。
工業上製備氧,主要是用液態空氣,在低溫下(<-183℃)把空氣壓縮成液體,利用氧的沸點與其他氣體元素不同分離出氧,再在一百多個大氣壓的壓力下,把分出來的純氧壓進鋼瓶裏貯存起來,成瓶出售。
氣體氧是無色的,液體氧呈淺藍色;在0℃時,100體積水中能溶解約5體積氧氣,這對水中的生物有重要的意義,金魚缸為什麼要常換水,就是因為水中的氧是金魚生存必不可少的。每當換過新鮮的水後,金魚就會歡快地遊動起來,並且大口大口地吸水。
從化學角度來看,呼吸的本質是生物體內的碳和氫與空氣裏的氧相化合,同自然界裏各處進行的氧化過程沒有什麼兩樣。登山運動員經常需要呼吸純氧,因為高山上空氣稀薄;危重病人也要呼吸純氧,因為病人呼吸功能差。
簡單地說,氧化就是物質和氧的化合,假如伴隨著氧化發出大量的熱和光,那就是燃燒。一切氧化過程,在純氧裏都要比在空氣中進行得更劇烈,下麵的實驗可以證明這一點:如果往一個盛滿純氧的玻璃瓶裏伸進一支燒紅的鐵絲,鐵絲就會劇烈地燃燒起來,發出麥黃色的火花,如同焰火一樣,而常溫下鐵在空氣裏是不能燃燒的。
氧是重要的工業原料,氣焊需要純氧,用氧氣和乙炔(一種可燃氣體)形成的“氧炔焰”溫度可達3000℃,那真是削鐵如泥,可以順利地切割厚鋼板。煉鋼也要用純氧,在煉鋼爐頂吹氧,鐵水裏過多的碳可以燒掉,生鐵就能煉成鋼,過多的矽燒成二氧化矽,進入爐渣裏除去,鋼水就變得更加純淨,鋼的質量就能提高。
除了普通的氧氣外,還有一種“臭氧”(臭讀成xiù,它的分子是由三個氧原子構成的,氣體臭氧呈天藍色,具有特殊的氣味,有很強的殺菌力,醫院和研究所的無菌室常用它來滅菌消毒。臭氧不穩定,容易自發地轉化為氧。
大氣中的最主要成員
地球上白天的最高溫度和夜晚的最低溫度相差不大,就連夏季的最高氣溫和冬季的最低氣溫相差也不會超過80℃。月球就不同了,在赤道處中午為127℃,晚上最低可達零下183℃,溫差竟有310℃!
為什麼地球和月球有這麼大的差別呢,主要是在地球上有一層厚厚的大氣包圍著,調節著氣溫,而月球上卻基本上沒有大氣。
大氣裏最多的不是氧而是氮,氮氣約占大氣總體積的78%,它無色無味,在常溫下比較穩定,不愛和別的物質化合;隻是到了高溫時,它才活潑起來:在閃電中,氮和氧能化合成氧化氮,溶解在雨水裏就是很稀的硝酸,然後隨著雨水傾瀉到大地上。
大家都知道,氮、磷、鉀是植物生長的三要素,硝酸就是很好的氮肥,雷雨一年帶給大地的氮,約等於四億噸化肥。二十世紀初,德國化學家哈柏研究成功了用氮氣和氫氣直接合成氨的方法,開始在工廠裏生產氮肥。氨溶於水形成氨水,是速效氮肥;被硫酸吸收後就成為硫酸銨,用鹽酸吸收可做成氯化銨,這些都是常用的化肥。氨氧化後還可以製成硝酸,硝酸是含氮化合物中最重要的一員,它是製造炸藥、染料和塑料的原料,高濃度的硝酸會發出棕紅色的煙氣,叫做發煙硝酸,是火箭發射劑的燃料添加劑,當點燃火箭時,它受熱分解出充足的氧,供火箭燃料劇烈燃燒之用。
在人體內,氮也是重要的一員。人的身體主要由血液、骨骼、內髒和肌肉組成,而肌肉、血液和內髒裏的蛋白質就是氮的化合物。人通過飲食攝取動植物的蛋白質,把它們消化後重新合成人體的蛋白質,充實到血液、肌肉和髒器裏。可以認為,蛋白質是生命的基礎,它是由氮、氫、氧、碳等元素構成的。沒有氮,氫、氧和碳隻能合成水和糖類,而水和糖類是不能組成人的肌膚、毛發和血液的。可見,氮是蛋白質的基礎,也是生命的基礎。