元素家族

    氧，元素周期表第8号元素，是地壳中含量最丰富的元素。

    1774年，英国科学家约瑟夫·普里斯特利用透镜把太阳光聚焦在氧化汞上，从而发现并称其为“火空气”，还提议将这种新的气体叫做oxy-gène，希腊文意思是“酸素”，日文里氧气的名称也是“酸素”。但清朝科学家、翻译家徐寿认为，人的生存离不开氧气，因此把这种气体翻译为“养气”即“养气之质”，后来为了统一将“氧”代替“养”，就是我们今天的中文名“氧气”了。

    更早一点的史料中，也有中国人对氧气研究的记载。1870年，克拉普罗特在他的一篇论文《第八世纪中国人的化学知识》中提到，在一本名叫《平龙认》的汉文手抄本中，揭示了一个科学道理：空气和水里都有氧的存在，其作者是一位名叫马和的堪舆家。马和认为，空气中存在“阴阳二气”，用火硝、青石等物质加热后就能产生“阴气”；水中也有“阴气”，它和“阳气”紧密结合在一起，很难分解。克拉普罗特还指出，马和所说的“阴气”，就是氧气，从而证明中国早在唐朝就知道氧气的存在并且能够分解它了。

    阳光、空气、水，是我们熟知的生命所需三大要素。空气和水中都有氧元素的身影：空气中约含有21%的氧气，水则是氧元素与氢元素化合而成。如果出现了缺氧，人就会呼吸急促，判断力减弱。很多感冒或患鼻炎的人都深有感触，在呼吸不畅的时候，会特别难受。除此以外，氧气还广泛应用于工业领域，例如冶炼工艺中，利用提高氧浓度缩短冶炼时间，提高钢材、有色金属的冶炼质量；在化学工业中用于原料气的氧化，提高化肥产量；在国防工业中，液氧更是现代火箭最好的助燃剂；在潜水、登山、高空飞行、宇宙航行、医疗救助等领域中都少不了氧气。

    氧气虽然好，对人来说却不是越多越好。空气中并不是百分之百纯氧，还有79%是氮气和其他气体。早在19世纪中叶，英国科学家保尔·伯特就最先发现，如果让动物呼吸纯氧会引起中毒，人类也是如此。在0.1MPa（1个标准大气压）的纯氧环境中，人只能存活24小时，随后会发生肺炎，最终导致呼吸衰竭，更严重的居然会窒息而死。可见，缺氧和富氧都不是好事，只有21%左右的正常浓度，才是人类最好的生存状态。

    这个神奇的21%，让科学家们把目光聚焦在了大气的组成上，空气中的氧气为什么刚好就是21%呢？

    众所周知，植物光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，似乎二氧化碳和氧气之间有所关联。很多人认为大气中的氧气或许就来源于植物的光合作用。但是中国科学技术大学田善喜教授研究组发现了“氧气起源”，揭示了早期地球上氧气产生的全新机制，表明氧气并非光合作用而来。而且各国都在研究如何减少二氧化碳排放的时候，科学家们也发现，就在二氧化碳浓度增加的同时，氧气的浓度却没有太大的改变，那么增加的二氧化碳中的氧元素从哪儿来的呢？看来，氧元素还有很多需要我们去探索的谜团呢！

    （作者系武汉市第二十中学化学教师、武汉市科学家科普团成员）