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1777年，法國化學家拉瓦錫提出燃燒的氧化學說，指出物質只能在含氧的空氣中進行燃燒，燃燒物重量的增加與空氣中失去的氧相等，從而了全部的燃素說，并正式確立質量守恒定律。從嚴格意義上講，發現氧元素的為瑞典化學家舍勒，而確定氧元素化學性質的為法國化學家拉瓦錫。 [3]
在1608年，Cornelius Drebbel證明了加熱硝石（硝酸鉀，KNO?）能釋放氣體。這就是氧氣，然而并沒有對它進行鑒定。

氧的化合價：氧的化合價很特殊一般為-2價和0價。而氧在過氧化物中通常為-1價。在超氧化物中為-1/2，臭氧化物中氧為-1/3，這里的化合價被稱為表觀化合價，就是表面上看出來的化合價沒有實際的含義，超氧化物中氧的化合價只能說是超氧根離子，不能單獨的看每個原子，因為電子是量子化的，即不連續的，不存在1/2個電子，自然化合價也就沒有0.5的說法，臭氧化物也一樣，在過氧根中相當于是有兩個電子組成了電子對，所以這兩個電子不表現出化合價，所以過氧根離子整體呈-2價。而氧的正價很少出現，只有在和氟的化合物，二氟化二氧和氟鉑酸氧（O?PtF?)中顯示+2價和+1價以及+0.5價，在中學化學中只要記住氧沒有正價。

氧的非金屬性和電負性僅次于氟，除了氦、氖、氬、氪，所有元素都
儲存氧氣的氧氣袋
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能與氧起反應。一般而言，絕大多數非金屬氧化物的水溶液呈酸性，而堿金屬或堿土金屬氧化物則為堿性。此外，大多數有機化合物，可在氧氣中燃燒生成二氧化碳與水蒸氣，如酒精，甲烷。部分有機物不可燃，但也能和氧氣等氧化劑發生氧化反應。

構成有機體的所有主要化合物都含有氧，包括蛋白質、碳水化合物和脂肪。構成動物殼、牙齒及骨骼的主要無機化合物也含有氧。由藍藻、藻類和植物經過光合作用所產生的氧氣化學式為O2，幾乎所有復雜生物的呼吸作用都需要用到氧氣。動物中，除了極少數之外，皆無法終身脫離氧氣生存。但是對于厭氧性生物比如破來說，氧氣是有毒的。這類厭氧型生物曾經是早期地球上的主要生物，直到25億年前氧氣開始在大氣層中逐漸積累。氧元素的另一個同素異形體是臭氧。在高海拔形成的臭氧層能夠隔離來自太陽的紫外線輻射。但是接近地表的臭氧則是一種污染，這些臭氧主要存在于光化學煙霧中。

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