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氧氣，空氣主要組分，比空氣重，標準狀況（0℃，101325帕）下密度為1.429克/升。無色、無味。在水中溶解度很小，273k時溶解度為49.1mol/L。壓強為101kPa時，氧氣在約-183攝氏度時變為淡藍色液體，在約-218攝氏度時變成雪花狀的淡藍色固體。氧分子具有順磁性。

氧的同位素已知的有十七種，包括氧-12至氧-28，其中氧-16、氧-17和氧-18三種屬于穩定型，其他已知的同位素都帶有，其半衰期全部均少于三分鐘。利用回旋加速器產生的質子，轟擊重氧水之中的氧-18，通過(p,n)核反應，從而獲得可以發射正電子的同位素氟-18離子，用于合成正電子發射計算機斷層掃描檢查所需的示蹤劑氟代脫氧葡萄糖。

分離液態空氣法 
在低溫條件下加壓，使空氣轉變為液態，然后蒸發，由于液態氮的沸點是‐196℃，比液態氧的沸點（‐183℃）低，因此氮氣首先從液態空氣中蒸發出來，剩下的主要是液態氧。
空氣中的主要成分是氧氣和氮氣。利用氧氣和氮氣的沸點不同，從空氣中制備氧氣稱空氣分離法。首先把空氣預冷、凈化（去除空氣中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氫化合物等氣體和灰塵等雜質）、然后進行壓縮、冷卻，使之成為液態空氣。然后，利用氧和氮的沸點的不同，在精餾塔中把液態空氣多次蒸發和冷凝，將氧氣和氮氣分離開來，得到純氧（可以達到99.6%的純度）和純氮（可以達到99.9%的純度）。如果增加一些附加裝置，還可以提取出氬、氖、氦、氪、氙等在空氣中含量極少的稀有惰性氣體。由空氣分離裝置產出的氧氣，經過壓縮機的壓縮，后將壓縮氧氣裝入高壓鋼瓶貯存，或通過管道直接輸送到工廠、車間使用。使用這種方法生產氧氣，雖然需要大型的成套設備和嚴格的安全操作技術，但是產量高，每小時可以產出數千、萬立方米的氧氣，而且所耗用的原料僅僅是不用買、不用運、不用倉庫儲存的空氣，所以從1903年研制深冷空分制氧機以來，這種制氧方法一直得到廣泛的應用。

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。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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