首頁 元素周期表趣史

8 O 氧 獨行俠

氧元素是個激進分子,一個獨行俠,一個伺機製造混亂的叛逆者。充足的氧氣賦予我們活力,但這是有代價的。作為一種資源,氧氣的使用成本不低,需要嚴格的控製措施以限製它的損害。

氧作為元素周期表中的第8號元素,不該因其火爆的脾氣而受到非難,這不過是它的構造所決定的。每個氧原子有6個電子可以與其他原子裏的電子相互作用。兩個氧原子可以配對共享它們的電子,形成一個穩定的分子:O2。這是地球上最常見的氧元素形式,一種無色無味的氣體,占空氣的20%多一點。但這兩個原子的結合方式讓這個分子很不尋常。圍繞在兩個氧原子最外圍的12個電子,有些會兩兩配對,但每個原子上還會留下一個獨立電子。

具有未配對電子的分子稱為自由基(radical)。雖然這個名字最初源於拉丁語“radix”,意思是“根”,但在化學理論的演變中,它的意思發生了一些改變,它更現代的定義往往和“不穩定”或“極端”聯係在一起。電子討厭單獨存在,它們會想盡辦法去尋找伴侶,甚至會從其他分子中誘拐電子。有些自由基相比同類而言還算穩定;有一些碰到別的物質,就迫不及待地與之發生反應;還有些在奪取電子的時候,對奪取的分子挑三揀四,具有選擇性。具有兩個未配對電子的分子稱為雙自由基,它們通常具有很強的反應活性而很難被分離出來進行保存或觀察。氧氣(O2)算是一種相對穩定的雙自由基,這意味著我們可以安全地被它包圍,而不會自燃。但雙自由基氧氣仍然具有足夠的活性,能夠與食物結合從而為我們提供能量,與染料和色素結合讓它們褪色,與金屬結合導致它們生鏽。

隻有通過光合作用,這種活性元素才能在我們的大氣中如此豐富。如果沒有植物、細菌和藻類補充供我們呼吸的氧氣,那麽很久以前,大氣中所有的氧氣就會與地球上其他元素發生反應,地球上的生命就會走上一條完全不同的演化之路。