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19世纪前，人们认为空气中仅有氮气（N2）与氧气（O2）。直到1892年，英国物理学家雷利发现从空气中分离氧气后得到“氮气”的密度（1.2572g/L）与分解含氮物质所得的氮气密度（1.2505g/L）之间总是存在着微小的差异。

氧气是无色无味气体，是氧元素常见的单质形态。熔点-218.4℃，沸点-183℃。不易溶于水，1L水中溶解约30mL氧气。在空气中氧气约占21% 。液氧为天蓝色。固氧为蓝色晶体。氧在自然界中分布，占地壳质量的48.6%，是丰度高的元素。

氧气的中文名称是清朝徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气，所以就命名为“养气”即“养气之质”，后来为了统一就用“氧”代替了“养”字，便叫这“氧气”。O2分子内的化学键通常是共价键。从实验上来说，顺磁共振光谱证明O有顺磁性，还证明O有两个未成对地电子。说明原来的以双键结合的氧分子结构式不符合实际。

每小时可以产出数千、万立方米的氧气，而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气，所以从1903年研制出台深冷空分制氧机以来，这种制氧方法一直得到的应用。膜分离技术得到迅速发展。利用这种技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，可得到含氧量较高的富氧空气。