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氣體巨星

**氣態巨行星**（英語：Gas Giant、**類木行星**）是主要由氫和氦組成的巨行星。太陽系的木星和土星是氣態巨行星。「氣態巨行星」起初原本是「巨行星」的代名詞（同義詞），但是 1990 年代學界意識到天王星和海王星是與氣態巨行星不同性質的巨行星，主要是較重的揮發性物質（其性質與冰類似），因此稱它們是冰巨行星。木星和土星主要由氫和氦組成，更重的其它元素大約分別佔 3% 和 13%。它們被認為外層是分子氫包圍著液態的金屬氫，可能有著熔融的岩石核心。最外面的一層是氫的大氣層，其特點是可見多層由水和氨組成的雲。金屬氫組成了每顆巨大的氣態巨行星，之所以會被稱為金屬是因為非常大的壓力使氫變成導電體。氣態巨行星有著「外冷內熱」的特質，他們的核心被認為有高溫（20,000K）和高壓，但對它們的屬性了解甚少。

## 專門名詞

「氣態巨行星」這個名詞是科幻小說家詹姆斯・布利希在 1952 年創造出來的，當時是指所有的巨行星，但這個名詞不完全精確，因為所有體積巨大的巨行星內部都有很高的壓力，所以物質不會全部都是氣體的形態；除了在核心的固體和大氣層的上層，所有的物質都是在臨界點以上，在那裏沒有液體和氣體之間的區別。在敘述上之所以使用這個名詞是因為行星科學家通常使用岩石、氣體和冰的速記符號來描述所發現行星的元素、成分和分類，而不管那些物質的位相；在外太陽系的屬性歸類上，氫和氦為氣體，水、甲烷和氨為冰，矽酸鹽和金屬為岩石。此外，天王星和海王星的成分主要是在此分類中所謂的冰，而不是氣體，所以越來越多的科學家將它們歸類為冰巨行星，與氣態巨行星有所區別。

## 系外行星

### 冷氣態巨星

低溫、富含氫氣的氣態巨行星，但質量低於 500 地球質量（1.6 木星質量），體積只會略大於木星。質量超過 500 地球質量，重力會導致行星的收縮（參見簡併物質）。

開爾文 - 亥姆霍茲加熱會導致一顆氣體巨行星輻射出比從母恆星接收到的更多的能量。

### 氣態矮行星

雖然是氣態和巨大兩個單詞的結合，但氫行星家族並不都需要像太陽系的氣態巨行星一樣的巨大。然而較小的氣態巨行星和行星，接近它們的母恆星時會比大的行星更快的流失其大氣層的質量。

氣態矮行星可以定義為有著由氫、氦、和其它揮發物的濃厚大氣層，和有岩石的核心，其總半徑在 1.7 至 3.9 地球半徑。

已知最小的系外行星，可能是一顆氣態行星克卜勒 138d，它的質量大約是地球的 60%，因此這顯示它有著濃厚的大氣層。

一顆低質量的氣態巨行星如果有適宜的溫度，仍然可以有類似氣態巨行星的半徑。

## 分類

理論上，氣態巨行星可以按其建模的大氣物理特性，從其外觀分為五類：（I）氨雲、（II）水雲、（III）無雲、（IV）鹼金屬、和（V）矽雲。木星和土星都是第 I 類；熱木星是 IV 或 V。

## 參考文獻

## 參見

* 類地行星
* 太陽系流體靜力平衡天體列表
* CVSO 30
氣體常數

**氣體常數**（又稱**理想氣體常數**、**普適氣體常數**，符號為 $R$ ）是一個在物態方程式中連繫各個熱力學函數的物理常數。

## 使用的方程式

理想氣體常數出現於最簡單的物態方程式，理想氣體定律，如下：

　
: $p={RT \over {\tilde {V}}}$

其中：

 * $p$ 為一理想氣體的壓力
* $T$ 為其溫度
* ${\tilde {V}}$ 為其莫耳體積

此式亦能被寫成：

　
: $\qquad pV=nRT$

其中：

 * $V$ 為氣體佔有的體積
* $n$ 為氣體的物質的量

 _$R$_ 同時也出現在能斯特方程式及勞侖茲 - 勞侖次方程式中。

在國際單位制基本單位的重新定義後，其值為一精準數字：

　
: $R=8.31446261815324$ **J/(K·mol)**。

## 波茲曼常數

波茲曼常數 $K_{B}$ （多記為 $K$ ）可以被用作其他形式的理想氣體常數，在純用粒子而不用莫耳計算時適用；其因數僅為亞佛加厥數，寫成：

　
: $k_{B}={\frac {R}{N_{A}}}$

可以將理想氣體定律寫成直接用波茲曼常數表示的形式：

　
: $\qquad PV=Nk_{B}T$

其中 $N=nN_{A}$ 是實際的粒子數。

## 個別氣體常數

一種或多種氣體混合物的_個別氣體常數_（ ${\bar {R}}$ ）可從通用氣體常數求出，只需除以氣體或混合物的莫耳質量（ $M$ ）。

　
: ${\bar {R}}={\frac {R}{M}}$

只用符號 _R_ 去代表個別氣體常數也是相當普遍的。在這種情況下看 _$R$_ 的內容與單位應該可以弄清它是哪種氣體常數。例如在音速的方程式中，通常是用個別氣體常數表示的。

空氣的個別氣體常數為：

　
: $R_{\mathrm {dry\,air} }=287.05{\frac {\mbox{J}}{{\mbox{kg}}\cdot {\mbox{K}}}}$

## 美國標準大氣層模型

美國標準大氣層模型 1976 (USSA1976) 將通用氣體常數（ _$R$_ ）定為：

　
: $R=8.31432\times 10^{3}{\frac {\mathrm {N\cdot m} }{\mathrm {kmol\cdot K} }}$

但是 USSA1976 亦指出這個值不符合亞佛加厥常數及波茲曼常數的引用值。但是，USSA1976 仍然使用這個 R 值去計算標準大氣壓。這個差在準確度上並不重要。當使用 ISO 的 R 值時，計算出的氣壓於 11,000 米時只多出了 0.62 帕斯卡（即相等於只是 0.172 米的差）及 20,000 米時多了 0.292 帕斯卡（即相等於只是 0.338 米的差）。

## 另見

* 波茲曼常數

## 外部連結
氣體擴散法

**氣體擴散法**是一種利用不同分子間在熱運動中具有不同的速度而分離出鈾 235 的富集（濃縮）方法。

## 原理

兩種不同分子質量的氣體混合物在熱平衡時擁有相同的平均動能，相對速度與分子量成反比。當這兩種分子通過擴散膜時，較輕分子通過擴散膜的機會較大，從而能夠實現不同分子間的分離。同時還要求分子之間儘量不要發生碰撞。因此擴散膜的孔徑應該小於分子運動的平均自由程。實際中分離六氟化鈾時，應該滿足：氣體壓力足夠低，薄膜足夠薄，孔徑約為 0.01～0.03μm。由於鈾 235 與 238 之間相對分子量差別很小。所以理論分離係數 $\alpha _{0}={\sqrt {\frac {^{238}UF_{6}}{^{235}UF_{6}}}}=1.0043$ ，而實際分離係數大概只有 1.003。因此同離心法不同的是，要想分離出鈾 235 需要將大量的擴散分離機串聯起來，逐級提高鈾的富集程度。為製得 3% 的鈾 235，大約需要 1200 多台分離機。

擴散廠由於需要不斷重複分離氣體，能耗十分巨大。每單位分離功大約需耗能 2500～3000kw。

## 參見

* 氣體離心法

## 外部連結

* 中國核工業的創建與核燃料循環體系
* 鈾同位素分離
氣體放電燈

**氣體放電燈**（英語：Gas-discharge lamps）是指應用電漿的發光放電效應去產生人造光源的照明器具。通常，這類燈具會使用稀有氣體來作為發光之用，如氖、氬、氪、氙。其中大多數也會使用一些金屬，例如鈉。日光燈是最普遍的氣體放電燈。

## 歷史

1705 年，Francis Hauksbee 創造了第一個氣體放電燈。

## 相關條目

* 弧光燈
* 高強度氣體放電燈（HID）
氣體液化

**氣體液化**是指將氣體轉變為液體（凝結）的過程。氣體液化是複雜的程序，為了達到高壓以及非常低的溫度，需要許多的壓縮和膨脹過程，其中也可能會用到渦輪膨脹機。

## 用途

液化過程可以用在科學、工業或是商業的應用上。許多氣體在一般氣壓下冷卻就可以成為液體，有些氣體（例如二氧化碳）需要在冷卻時再加壓。氣體液化會用在分析氣體分子的基本特性（分子間作用力），或是將氣體液化後儲存（例如液化石油氣），或是用在製冷和空氣調節（暖通空調，HVAC）。氣體會在冷凝管中液化，釋放汽化熱，之後再蒸發器中蒸發，再吸收汽化熱。氨是最早使用的製冷劑，仍常常用在工業冷凍中，不過在住家和商業應用上，已被由石油和鹵素製成的冷媒（例如氟氯碳化合物）所取代。

在醫院中，液氧是用來提供給有呼吸問題的病患，液氮會用在需要低溫手術的場合，例如在授精器中冷凍精液，科學家和實驗室也會用液氮來保存樣本。液氯會用在水處理的最後方案，也用在水的淨化、工業廢料、污水和泳池的淨化，紙漿和紡織品的漂白、製造四氯化碳、二元醇以及其他的有機化合物（例如光氣）。

氦的液化（4He）是用林德－漢普遜循環進行預冷，這使得海克・卡末林・昂內斯在 1913 年獲得諾貝爾獎。一般大氣壓力下，液氦的沸點是 4.22 K（−268.93 °C）。若低於 2.17 K，液態的 4He 會變成超流體（超流體氦 - 4，彼得・列昂尼多維奇・卡皮察在 1978 年因此獲得諾貝爾獎），而且有特殊的特性，例如透過第二類聲進行熱傳、零黏度、噴泉效應等。

空氣的液化也可以得到氮、氧、氬以及其他大氣中的稀有氣體，方式是透過空氣分離裝置進行分餾。

## 液態空氣

### 林德過程

空氣可以透過林德－漢普遜循環液化，在循環中會反覆將空氣壓縮、冷卻再膨脹，每一次膨脹後的空氣溫度都會下降。在溫度較低時分子的活動較慢，所佔的體積也比較小，因此最後會液化成液態空氣。

### 克洛德過程

也可以透過克洛德過程來液化空氣，其中會將空氣在二個腔室中進行二次等熵膨脹。在膨脹過程中，空氣會對外作功，因此帶動膨脹渦輪。此時的空氣還不是液態，因為液態的空氣會破壞渦輪。商用的空氣液化裝置會直接在超臨界壓力下壓縮空氣，以避免液態空氣破壞渦輪的問題。最後空氣會在熱膨脹閥中進行等焓膨脹，並且液化。

## 相關條目

## 參考資料

## 外部連結

* Liquefaction of Gases （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* History of Liquefying Hydrogen - NASA （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
氣體煮食爐

**瓦斯爐**是一種以天然氣、丙烷或其他可燃性氣體作為燃料以產生火焰的廚房煮食用具。

## 歷史

最早的煮食用爐具，可追溯至中國歷史的秦朝，西方的爐具更於 1735 年才出現，瓦斯爐面世前，當時的人一直使用煤及木材作為燃料的用具，直至 1826 年第一具瓦斯爐誕生，但當時這種爐具並非用在煮食上，而是用於實驗上，即類似今日的本生燈。真正用於煮食上的爐具於 1851 年的倫敦世博上展示，但當時的氣體管路的鋪設技術並不成熟，難以每家每戶裝設瓦斯爐，因此瓦斯爐並未能商業化地大量生產。至 1880 年代，瓦斯爐才走向商業化。同時間第一代電磁爐亦於 1893 年的芝加哥世博上展示，瓦斯爐的市場開始被電磁爐侵蝕。時至今日瓦斯爐與電磁爐並列是普遍全多人使用的烹飪用具。

## 類型

瓦斯爐大約可以分為三類：

* 第一類是嵌入式，這類爐具會裝嵌於櫥櫃上，並以喉管接駁氣體供應，一般這類型的爐具均是以天然氣、煤氣為燃料發熱。
* 第二類是外置式，這類型的爐具可以接駁喉管以煤氣為燃料，或是購買罐裝石油氣作為燃料。
* 第三類是手提式，即平時火鍋時及露營時使用的那種，類似的爐具需配以液態丁烷氣作為燃料。

## 使用

瓦斯爐其實是一個氣態燃料的持續供應器，開關扭開後氣態燃料會不斷輸出，同時爐具的點火器會因磨擦而產生火焰，當氣態燃料遇到火焰時便會燃燒，持續的氣體供應能維持爐具火焰的燃燒。

## 藍色火焰

瓦斯爐所產生的火焰與一般所見的火焰並不相同，如燒烤或點蠟燭時，所產生的火焰是黃色的，而瓦斯爐所產生的火焰為藍色，因為瓦斯爐所使用氣態燃料在產生熱能的過程中會被完全燃燒，其火焰較熱，燃料分子因此會發出藍光和綠光，由於人類的眼睛對藍光比較敏感，因此人類所見的火焰是藍色的。

## 安全性

使用爐具時應避免爐頭積聚油污及食物殘渣，以免使用爐具時燃起爐頭上多餘的物質。同時，要注意火焰不應超過煮食器皿的範圍，以免點燃其他雜物引起火災。最後要緊記不應以水喉噴向爐具，因為會破壞爐具的結構及零件。每次使用後應把氣閘關閉，並且在空氣流通的地方使用，如發現氣體洩漏，更要通知代理公司修理，還有，要使用合標準的喉管傳送氣體燃料，不要摺曲喉管。

## 參考文獻

## 外部連結
氣體燃料

**燃氣**是可用作燃料的氣體，可指：

* 石油氣
* 煤氣
* 天然氣
* 可燃氣體
* 合成氣
* 木煤氣
* 生物氣體

雖然「石油氣」很多時俗稱「煤氣」（例如「煤氣瓶」其實指液化石油氣瓶），但兩者成份不同，爐具並不通用。

## 另見

* 可燃性
氣體環

**氣體環**是環繞著行星的環形氣體雲或電漿。在地球所在的太陽系，氣體環是因為衛星的大氣層和行星的磁場交互作用形成的。最著名的是艾歐電漿環，它是由木星的火山衛星艾歐從稀薄的大氣層中每秒噴出 1 噸電離的氧氣和硫造成的。其他的例子包括由土星的衛星恩塞拉都斯造成的氫和氧的巨大中性環，並提出（雖然沒有觀測上的支持）泰坦可以形成氮氣的氣體環。

在科幻小說中引用氣體環最著名的例子是拉瑞・尼文的完整樹（ The Integral Trees）和煙圈（ The Smoke Ring），其中描述在環繞中子星軌道上的氣體巨星引起的氣體環允許生物（包括人類）生存，但是這樣的情況在真實的世界中是不可能的。
氣體離心法

**氣體離心法**是一種製造濃縮鈾的機械式方法，用以從天然鈾中將鈾 - 238 分離出鈾 - 235。離心機是依靠離心力原理運作，可以加速分子以上大小的物質。當圓筒狀物體開始旋轉，六氟化鈾氣體就逐一通過各離心筒，逐漸累積純化。氣體離心法是取代早期氣體擴散法的核原料濃縮技術。此方法的最大優點是取得濃縮鈾 - 235 的過程可以比氣體擴散法節省相當多的能量。

## 早期發展

最初在 1919 年被提出，首次成功於 1934 年。J.W.Beams 和一些助手在維吉尼亞大學研發分開兩種氯同位素利用真空高速離心機的方案。最初曼哈頓計劃放棄用這種方法研發首顆原子彈，但是後來證明此方法更好。

## 如何作用

氣體離心法利用離心力分離鈾的分子，可以用於鈾的氣體或液體。利用高速強行分離鈾 - 235 的原子。鈾 - 238 同位素重分子氣體比鈾 - 235 輕分子氣體更容易在圓筒的近壁處得到聚集。在近軸處聚集的氣體被導出，並輸送到另一台離心機進一步分離。隨著氣體（液體）穿過一系列離心機，其鈾 - 235 同位素分子被逐漸聚集濃度。通常一個氣體離心廠需要上千組離心機才能濃縮到所需的濃度。

## 氣體離心原理

氣體離心法使用獨特設計的離心機使氣體或液體能不間斷的在各離心筒中流動。不同於其他工業用的離心法需要批量處理，此設備可以連續運轉加工「鈾流」，也因為需要極多個離心筒才能把鈾濃縮到武器用程度，鈾也具有放射性不同於其他工業產品所以有此設計。

一組氣體離心機單元組成有：筒狀旋轉槽，套管，電動馬達，三條物質流動用管線。設計中有一圈套管套住整台離心機。防止有任何物體流出噴出傷害到工作人員。筒狀旋轉槽定位在套管正中心，可以隔離任何空氣。電動馬達持續旋轉，施加離心力在筒中的任何物質上。

外部有兩條輸出管線，一條在離心機上部一條在下部。輕分子將從上方管線被抽出；重分子將從下方管線被抽出。輸出管線可以把濃縮過的鈾傳送到下一個離心機組繼續濃縮。

### 公式（SWU）

離心機單元（SWU）的測量標準質量單位（公制單位公斤 - SWU）。必須達成下列公式效果：

SWU = WV(xw) + PV (xp) – FV (xf)

代數：

W = 消耗質量（xw）

P = 產出質量（xp）

F = 輸入質量（xf）

V(x) = (1-2x)ln((1-x)/x)

## 相關條目

* 核武器
* 濃縮鈾
* 核動力
* 擁有核武器的國家列表

## 參考文獻

* "Basics of Centrifugation." Cole-Parmer Technical Lab. 14 Mar. 2008 <http://www.coleparmer.com/techinfo/techinfo.asp?htmlfile=basic-centrifugation.htm&ID=30 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）>.
* "Gas Centrifuge Uranium Enrichment." Global Security.Org. 27 Apr. 2005. 13 Mar. 2008 <http://www.globalsecurity.org/wmd/intro/u-centrifuge.htm （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）>.
* "What is a Gas Centrifuge?" 2003. Institute for Science and International Security. 14 Mar. 2008 <https://web.archive.org/web/20030512093801/http://www.exportcontrols.org/centrifuges.html>.

## 外部連結

* Annotated bibliography on the gas centrifuge from the Alsos Digital Library
* History of the Centrifuge （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
氣高郡

**氣高郡**是過去位於鳥取縣東部的一郡，已於 2004 年 11 月 1 日因轄下所有町併入鳥取市後，因無管轄町村而廢除。

現轄有以下 3 町：

* 青谷町
* 氣高町
* 鹿野町

過去的範圍為現在的鳥取市千代川以西的地區。

## 歷史

### 沿革

* 1896 年 3 月 29 日：氣多郡和高草郡合併為**氣高郡**，下轄：青谷村、日置村、日置谷村、中鄉村、勝部村、鹿野村、勝谷村、小鷲河村、寶木村、光元村、酒津村、瑞穗村、正條村、八束水村、逢坂村、砂見村、岩坪村、大和村、美穗村、蒲野部村、海德村、福富村、東鄉村、明治村、穩治村、豐實村、湖山村、松保村、千代水村、賀露村、吉岡村、大鄉村、末恆村。（33 村）
* 1899 年 3 月 20 日：鹿野村改制為鹿野町。（1 町 32 村）
* 1914 年 2 月 1 日：（1 町 30 村）
  * 明治村和穩治村合併為新設置的明治村。
  * 寶木村和光元村合併為新設置的寶木村。
* 1914 年 4 月 1 日：青谷村改置為青谷町。（2 町 29 村）
* 1915 年 6 月 1 日：正條村和八束水村合併為新設置的正條村。（2 町 28 村）
* 1917 年 9 月 1 日：東鄉村福富村合併為新設置的東鄉村。（2 町 27 村）
* 1917 年 10 月 1 日：海德村和蒲野部村大正村。（2 町 26 村）
* 1918 年 1 月 1 日：砂見村和岩坪村合併為神戶村。（2 町 25 村）
* 1937 年 2 月 15 日：賀露村被併入鳥取市。（2 町 24 村）
* 1948 年 4 月 1 日：正條村改制並改名為濱村町。（3 町 23 村）
* 1953 年 7 月 1 日：（3 町 7 村）
  * 神戶村、大和村、美穗村、豐實村、大正村、東鄉村、吉岡村、明治村、大鄉村、末恆村、千代水村、湖山村、松保村被併入鳥取市。
  * 青谷町、日置谷村、勝部村、中鄉村合併為新設置的青谷町。
* 1955 年 3 月 31 日：日置村被併入青谷町。（3 町 6 村）
* 1955 年 7 月 1 日：（3 町）
  * 濱村町、寶木村、酒津村、瑞穗村、逢坂村合併為氣高町。
  * 鹿野町、小鷲河村、勝谷村合併為新設置的鹿野町。
* 2004 年 11 月 1 日：青谷町、氣高町、鹿野町被併入鳥取市，同時氣高郡因無管轄町村而廢除。

### 變遷表

## 參考資料
氣龍

**氣龍**（屬名：_Gasosaurus_，發音：/ɡˈæsəˈsɔːrəs/，意為「天然氣蜥蜴」）是一屬堅尾龍類的獸腳亞目恐龍，生存於約 1 億 7160 萬至 1 億 6120 萬年前的侏羅紀中期。

## 發現及命名

第一具也是目前唯一一具氣龍化石是缺乏頭骨的顱後骨骼，標本包括橫向收縮的牙齒、4 個頸椎、7 個胸椎、5 個薦椎和 7 個尾椎、成對的肱骨、大幅受損並被重建的骨盆、以及含有左髂骨的後肢材料。目前僅知道一個物種：模式種**建設氣龍**（_Gasosaurus constructus_）於 1985 年由中國古生物學家董枝明和唐治路所命名、敘述。屬名是由英語的汽油（gasoline）加上希臘語的蜥蜴（σαῦρος／sauros）所組成。屬名跟種名都紀念發現大山鋪恐龍化石群遺址（即沙溪廟組）的汽油公司，他們當年在建設天然氣設備時發現了氣龍標本。

## 敘述

氣龍是種擁有粗壯後腿和短手臂的肉食性獸腳類。身長約 3.5 至 4 公尺，體重約 150 公斤。但因對牠所知甚少，有些體重估計值較大，為 400 公斤。

從出版的敘述論文及圖片中很難評估一些正模標本 **IVPP V7264** 所潛在的特徵資訊。根據髂骨的恥骨柄明顯長於坐骨柄，代表牠是種堅尾龍類。檢視照片後發現小轉子未高於股骨頭，而是股骨頭近端受損，小轉子達到其中層位置，如同非虛骨龍類堅尾龍類的情況。

氣龍的鑑定特徵包含：頸椎椎體為兩平椎骨（amphiplatyan，前後端平坦），腹側骨突初步發育、程度弱；胸椎也是兩平椎骨，神經弓低矮、神經棘呈板狀；胸椎神經棘尖端缺乏膨起；五個薦骨的椎體和椎弓癒合牢固，神經棘則未癒合；肱骨有一個孔；髂骨低矮，前突發育弱；恥骨和坐骨遠端擴張，但缺乏靴狀突起。

## 分類

傳統上被認為是斑龍超科。湯瑪斯・霍茨（2000）認為牠是種基礎虛骨龍類，但之後霍茨等人（2004）根據尚未敘述的標本所提供的資訊，將觀點修正為基礎肉食龍下目（可能是中棘龍科）。氣龍實際上可能是已知最基礎的虛骨龍類，或與前述兩個類群的共同祖先近緣；無論如何，牠都是已確認最古老的堅尾龍類。2004 年的研究將氣龍放置在較廣泛的定義類群鳥獸腳類。曾有某些學者提出另一種沙溪廟組獸腳類開江龍其實與氣龍為同一物種。

因為標本過於破碎，氣龍的確切分類位置很難有個共識，並很可能被排除於虛骨龍類之外。一個針對正模標本的詳細研究已在進行，將來其分類位置很有可能再有變動。

## 古生態學

氣龍生存於侏儸紀中期巴柔階至／或卡洛維階，約 1 億 6400 萬年前。牠與其他中間程度的獸腳類如川東虛骨龍、開江龍（皆來自下沙溪廟組）共享棲地。此三屬都為中型至大型獸腳類，所知皆來自部分顱後骨骼。中國在侏羅紀獸腳類有著目前已知最高度的多樣性，而來自該地區的獸腳類幾乎都為中等體型，如同同時代世界其他地區的獸腳類的普遍情況。

這些彼此類似的獸腳類都同時具有進階型堅尾龍類的共有衍徵、加上與原始非堅尾龍類的共有特徵這樣特殊的組合，代表牠們位於堅尾龍類的基礎位置。研究這些侏羅紀中國獸腳類的生理解剖構造等同於一窺原始堅尾龍類的特徵，並有助於解決關於此類群早期演化狀況的疑問。進一步的侏羅紀中期中國獸腳類發現，可能對堅尾龍類的多樣性、體型較大的進階獸腳類起源、以及中侏羅紀古生物地理學研究帶來新的見解。

## 參考資料

* Creisler B. Chinese Dinosaurs:Naming The Dragons. The Dinosaur Report. Fall 1994: pp16–17.  引文格式 1 維護：冗餘文本 (link)
* "Fantastic Facts About Dinosaurs" (ISBN 978-0-7525-3166-3)

## 外部連結

* 維基物種上的相關資訊：氣龍屬
* 維基共享資源上的相關多媒體資源：氣龍屬
* Bristol University, England; source for the high weight estimate
* _Thescelosaurus_!
氦-2

在物理學中，**雙質子**，是指僅含有 2 個質子、不包含任何中子的核種，可以視為一種假想的氦同位素，因此又稱為**氦 - 2**（Helium-2，2 
He 
）。一般認為雙質子（或氦 - 2）無法穩定存在，是由於核力的自旋－自旋間耦合（spin-spin interaction）和包立不相容原理，導致 2 
He 
的兩個質子自旋角動量相反，使得其可能擁有負的結合能。雖然不穩定，但仍有許多相關研究。亦有研究認為，若雙質子能穩定存在，則恆星的核反應將會變得更激烈，導致宇宙成為難以孕育生命的宇宙，對大霹靂和恆星核合成也會造成影響。

## 觀測

2002 年，在 GSI 和 GANIL 的實驗中，從鐵 - 45 原子核觀察到兩個質子同時發射，有別於質子發射，這可能是一種新型放射性衰變，發射出來的可能原本是氦 - 2 的原子核。

## 質子﹣質子連鎖反應

2 
He 
是質子﹣質子連鎖反應最初的中間體。 質子﹣質子連鎖反應的第一步可以分為兩個階段，首先，兩個質子熔合形成一個雙質子（氦 - 2）：

　
: 1 
1H 
  + 1 
1H 
  + 1.25 MeV → 2 
2He 
,

接著發生正電子發射，氦 - 2 衰變成氘：

　
: 2 
2He 
  → 2 
1D 
  + 
e+ 

 + 
ν 
e
 + 1.67 MeV,

完整的反應為：

　
: 1 
1H 
  + 1 
1H 
  → 2 
1D 
  + 
e+ 

 + 
ν 
e
 + 0.42 MeV.

R. A. W. Bradford 考慮了雙質子若能穩定與大霹靂和恆星核合成的結合探討其所造成的假設效應。

## 參見

* 三質子
* 雙中子

## 參考文獻
氦-3

**氦 - 3**，是氦的同位素之一，元素符號為 3He。它的原子核由二顆質子和一顆中子所組成。是穩定同位素。其相對豐度是 0.000137%。一般相信，月球表面的風化層（表皮土）富含著大量的氦 - 3。

## 用途和分布

因為使用氦 - 3 的熱核反應爐中沒有中子產生（純氦 - 3 融合熱核反應只會產生帶正電的質子），故使用氦 - 3 作為能源時不會產生無法屏障的輻射，不會為環境帶來危害。而且在核融合反應中，氫的三種同位素與氦 - 3 聚變釋放出的能量是所有核融合反應中最大的。因此氦 - 3 是核融合最理想的燃料。但是因為地球上的氦 - 3 儲量稀少，無法大量用作能源。氦 - 3 通常在無大氣層或者大氣極其稀薄、磁場不能太強並離恆星較近的天體中相對分布較多，這是因為恆星風中的氕核與氘核融合生成的氦 - 3 容易被拋射到行星表面土層上。而根據月球探測的結果，月球上的氦 - 3 含量估計約 100 萬噸以上。預計水星的氦 - 3 資源約為月球的 9 倍。

1995 年，伽利略號探測器直接將探頭伸入木星大氣，進行質譜分析的結果表明：氦 - 3 與氦 - 4 的比例約為 1:10000。太陽大氣中的氦 - 3 僅占其氦元素的 0.0142%。

## 相關條目

* 聚變核燃料
* 能源安全

## 有關科幻作品

* 2009 月球漫游
* 宇宙世紀科技列表
* 鋼鐵蒼穹
* 月亮的距離
* 機動戰士鋼彈系列
* LIMIT 極限 小說
* 太空使命

## 參見

## 參考文獻
氦-3表面自旋回声

**氦 - 3 自旋迴聲（HeSE）** 是表面科學中的一種原子散射技術，可用於測量超高真空中晶體表面的微觀動力學。氦 - 3 自旋迴聲補充和擴展了其他非彈性散射技術，例如中子自旋迴聲和傳統的氦原子散射技術 (HAS)。

## 原理

氦 - 3 自旋迴聲的實驗原理類似於中子自旋迴聲。概括地說，氦 - 3 自旋迴聲技術利用磁場和核自旋的相互作用將氦 - 3 原子束一分為二，並使這兩束氦原子在不同的時刻和樣品相互作用，並收集反射的氦原子束的自旋數據，以此測量表面或者表面吸附物在皮秒量級的時間尺度之內的變化。

### 氦 - 3 自旋迴聲觀測表面吸附粒子運動的半經典理論詮釋

氦 - 3 原子的核自旋為 $1/2$ ，在任意方向上會有自旋向上或者自旋向下兩個自旋分量。氦 - 3 自旋迴聲技術使用自旋起偏器產生在 x 方向向上的自旋

可以發現，x 方向上的自旋可以表示成 z 方向自旋向上和向下的和。這兩個自旋分量 $\psi _{z+}$ 和 $\psi _{z-}$ 會經過由螺線管產生的 z 方向上的磁場。在磁場中兩個自旋分量會有不同的速度，所以兩個自旋分量到達表面的時間會有一定的差，稱為自旋迴聲時間，或 $t_{SE}$ 。 $t_{SE}$ 與螺線管中的磁場強度成正比，可以在幾皮秒的時間尺度內精準調控。散射後的氦原子會進入另一個螺線管，這個螺線管中的磁場和第一個螺線管大小相等方向相反，所以兩束氦原子會重新「組合」成為一束。在由表面散射時，因為到達樣品表面的時間不同，兩束氦原子所「看到」的表面也有差異，這種差異會使得兩束氦原子的相位出現 $\phi $ 的偏差。重新組合後的氦原子的自旋會變為

x 方向上的自旋緊接著會由自旋偏振裝置檢測，結果為
在 $t_{SE}=0$ ，即螺線管中不通電，磁場為零時，兩束氦原子不產生相位差， $\phi =0$ ，x 方向的自旋 $P_{x}=1$ 。隨著 $t_{SE}$ 的增大， $P_{x}$ 會逐漸衰減，從衰減信號就可以獲知表面吸附的分子或原子的運動模式。如果將第 $i$ 個吸附粒子在 $t_{SE}=0$ 中於表面產生的位移為 $\mathbf {R} _{i}(t_{SE})$ ，氦 - 3 原子在散射前後平行於表面的動量變化為 $\hbar \Delta \mathbf {K} $ ，那麼由第 $i$ 個吸附粒子產生的相位差可以表示為

如果要考慮所有 $N$ 個吸附粒子對最終的粒子數的 x 方向自旋的影響，則會得到
更一般地，如果用范霍夫關聯函數 $G(\mathbf {R} ,t)$ 來表示吸附粒子在時間 $t$ 內移動了 $\mathbf {R} $ 的概率，那麼
一般情況下，因為吸附粒子運動的對稱性， $G(\mathbf {R} ,t)=G(-\mathbf {R} ,t)$ 。所以

由此可得

所以 $P_{x}$ 即為 $G(\mathbf {R} ,t)$ 的空間二維傅立葉變換，一般稱其為中間散射函數（intermediate scattering function，或 ISF），記作 $I(\Delta \mathbf {K} ,t)$ 。
一般的吸附粒子運動模式包括二維布朗運動（隨機漫步）、在特定晶格位置間的跳躍、以及二維理想氣體（彈性運動）。

#### 二維布朗運動（隨機漫步）

#### 特定晶格位置間的跳躍

#### 二維理想氣體（彈性運動）

## 應用

氦原子散射可以大致分為彈性散射、准彈性散射和非彈性散射。彈性散射中，氦原子的動能在散射前後沒有變化，可以用於測量表面的結構信息和選擇吸附共振。准彈性散射中的氦原子在散射過程中的動能變化相對較小，適於觀測表面吸附分子或原子的運動。非彈性散射中氦原子的動能變化較大，可以此測量固體表面的准粒子，比如表面聲子。氦 - 3 自旋迴聲可以以超高的能量解析度來觀測准彈性散射和非彈性散射，所以適於微觀擴散和聲子壽命等需要精確測量能量的研究領域。

### 微觀擴散

氦 - 3 自旋迴聲已被用於研究原子和分子在固體表面的擴散速率和運動機制，如氫原子在表面擴散中的核量子效應， 對吸附物和表面相互作用能量進行測量， 吸附物與表面之間的能量交換，表面吸附物之間的相互作用。

### 選擇吸附共振

通過測量 LiF (001) 表面和氫化 Si (111) 表面上的選擇吸附共振（束縛態共振），氦 - 3 自旋迴聲可以用於測量氦和固體表面的相互作用勢能。

## 參考
氦-4

**氦 - 4**，是氦的同位素之一，元素符號為 4He。它的原子核由二顆質子和二顆中子所組成，其自旋量子數為 0，是玻色子。氦 - 4 是穩定同位素。其相對豐度是 99.999863%。

## 衰變產物

氦 - 4 的原子核即為 α 粒子，是 α 衰變的產物。許多放射性元素（如鈾和釷）都會 α 衰變，這也是地球上氦 - 4 的主要來源。許多恆星在進行核融合反應時，也會產生氦 - 4，生成的會馬上和電子結合，形成完整的原子。

## 超流體

氦 - 4 在低於 2.17 K (−270.98°C) 時會變成超流體。

理論上，在 0.2 K 和 50 個大氣壓下，固體氦 - 4 可能是一種超玻璃（表現超流動性的非晶體）。

## 參見

## 參考文獻
氦-5

**氦 - 5**，是氦的同位素之一，元素符號為 5He。它的原子核由二顆質子和三顆中子所組成。並帶有放射性，會放出中子，其半衰期為 7.6×10−22 秒。

## 引用數據

* [1] ， 其中半衰期為 0.6 MeV 是錯誤的，因為 MeV 是能量單位，不是時間單位。

## 參見

## 參考文獻
氦-6

**氦**（原子量：4.002602）共有 8 個已知同位素，質量數介於 3-10 之間，其中有 2 個是穩定的，其他都具有放射性。天然存在的氦同位素有 2 個，分別是 4He 和 3He，皆為穩定同位素。其中 3He 豐度很低，僅占天然氦的 0.000137%。其他放射性同位素（5He 到 10He）都不出現在自然界中，只有在實驗室製造出來過，且半衰期都極短，非常不穩定。

## 氦 - 3

**氦 - 3** 是氦的同位素之一，元素符號為 3He。它的原子核由二顆質子和一顆中子所組成。是穩定同位素。其相對豐度是 0.000137%。

## 氦 - 4

**氦 - 4** 是氦的同位素之一，其原子核包含 2 個質子和 2 的中子。是穩定同位素，豐度為 99.999863%，為最常見的氦同位素。

## 氦 - 5

**氦 - 5** 是氦的人造放射性同位素之一，它的原子核由二顆質子和三顆中子所組成，半衰期為 7.6×10−22 秒，極為不穩定。

### 氦 - 5 的衰變過程

氦 - 5 會放出一個中子，衰變產物為氦 - 4。

　
: ${}_{2}^{5}\mathrm {He} \rightarrow \ {}_{2}^{4}\mathrm {He} +{}_{0}^{1}\mathrm {n} $ 因此，可以估計和氫 - 1 反應。

　
: ${}_{2}^{5}\mathrm {He} +{}_{1}^{1}\mathrm {H} \rightarrow \ {}_{2}^{4}\mathrm {He} +{}_{1}^{2}\mathrm {H} $

和氫 - 2 反應：

　
: ${}_{2}^{5}\mathrm {He} +{}_{1}^{2}\mathrm {H} \rightarrow \ {}_{2}^{4}\mathrm {He} +{}_{1}^{3}\mathrm {H} $

## 其他同位素

其他同位素都非常不穩定，而且在自然界中不存在，因此科學家對它們了解得不多。

**氦 - 2**：原子核只有 2 個質子，到目前為止只是假想粒子，但如果強核力增強 2%，它就有可能存在。

**氦 - 6**：原子核包含 2 個質子和 4 個中子，非常不穩定。

**氦 - 7**：原子核包含 2 個質子和 5 個中子，極為不穩定，會衰變成氦 - 6。

**氦 - 8**：原子核包含 2 個質子和 6 個中子，非常不穩定。

**氦 - 9**：原子核包含 2 個質子和 7 個中子，極為不穩定，會衰變成氦 - 8。

**氦 - 10**：原子核包含 2 個質子和 8 個中子，極為不穩定，會衰變成氦 - 8。

## 圖表

**備註**：畫上 #號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測，而用括號括起來的代表數據不確定性。

 

## 註釋

## 參考文獻
氦三聚体

**氦三聚體**是一個由三個氦原子組成，靠范德華力鍵合的化合物。它比氦二聚體更穩定。氦 - 4 原子的三聚體處於埃菲莫夫態。 氦 - 3 推測可以三聚，儘管含有氦 - 3 的氦二聚體在基態完全不穩定。

氦三聚體分子很大，大於 100 Å（1x10-8m), 甚至比氦二聚體更大。三個氦原子不是以正三角形排列，而是任意形狀的三角形。

## 參考資料

## 參見

* 氦二聚體

## 擴展閱讀

* Suno, Hiroya. Geometrical structure of helium triatomic systems: comparison with the neon trimer. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 14 January 2016, **49** (1): 014003. Bibcode:2016JPhB...49a4003S. doi:10.1088/0953-4075/49/1/014003.
氦二聚体

**氦二聚體**是一種由范德華力鍵合的化合物，化學式 He2。它包含了 2 個氦原子。它是最大的雙原子分子，有 5200 皮米大。（上圖所示）。氦二聚體的鍵能非常弱，只要分子一旋轉或震動到一定程度，氦二聚體分子就可能分解。因此，它只能在低溫存在。

## 參見

* 氦三聚體

## 參考資料
氦化钠

**氦化鈉**是一種鈉的稀有氣體化合物，化學式為 Na2He，其結構可表示為 (Na+)2He(2e−)，於 2016 年由中國化學家製得。

## 製備

氦化鈉由鈉與氦在高溫與極高壓（>113GPa）下合成。

## 性質

Na2He 在接近 1,500K 的高溫下熔化，遠高於鈉的熔點。

## 參考資料
氦合氢离子

**氦合氫離子**，又稱**氦氫分子離子**，化學式為 HeH+，是一種帶正電的離子。它首次發現於 1925 年，通過質子（或氫離子）和氦原子在氣相中反應製得。氦合氫離子是已知最強的布朗斯特質子酸，質子親和能為 177.8 kJ/mol。有人認為，這種物質可以存在於自然星際物質中。氦合氫離子是最簡單的異核離子，可以與同核的氫分子離子 H2+ 相比較。與 H2+ 不同的是，它有一個永久的鍵偶極矩，因此更容易表現出光譜特徵。《自然》雜誌於 2019 年發表的研究顯示，人類首次在太空中檢測到了氦合氫離子。

## 性質

HHe+ 不能在凝聚相中製備，因為在凝聚態中它會與所有的陰離子、分子或是原子發生作用。它可以使 O2、NH3、SO2、H2O 和 CO2 質子化，分別形成 O2H+、NH+ 
4、HSO+ 
2、H3O+ 和 HCO+ 
2。諸如一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、硫化氫、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、甲醇和乙腈等分子也會與之反應，不過產物會因為能量太高而直接分解。但是，可以用蓋斯定律預測它在水溶液中的酸性：

電離過程–360 kJ/mol 的自由能變化相當於 p_K_a 為 - 63。

HeH+ 中共價鍵的長度是 0.772Å。

其他的氦氫化物離子均已知或者已在理論上進行了研究。HeH2+ 已經能被微波光譜觀測到，經計算，它的親和能為 6 kcal/mol，而 HeH3+ 的親和能為 0.1 kcal/mol。

## 中性分子

不同於氦合氫離子，氫和氦構成的中性分子在一般情況下很不穩定。但是，它作為一個準分子在激發態時是穩定的，於 20 世紀 80 年代中期首次在光譜中觀測到。

## 參考文獻

### 引用

### 來源
氦合氫離子

**氦合氫離子**，又稱**氦氫分子離子**，化學式為 HeH+，是一種帶正電的離子。它首次發現於 1925 年，通過質子（或氫離子）和氦原子在氣相中反應製得。氦合氫離子是已知最強的布朗斯特質子酸，質子親和能為 177.8 kJ/mol。有人認為，這種物質可以存在於自然星際物質中。氦合氫離子是最簡單的異核離子，可以與同核的氫分子離子 H2+ 相比較。與 H2+ 不同的是，它有一個永久的鍵偶極矩，因此更容易表現出光譜特徵。《自然》雜誌於 2019 年發表的研究顯示，人類首次在太空中檢測到了氦合氫離子。

## 性質

HHe+ 不能在凝聚相中製備，因為在凝聚態中它會與所有的陰離子、分子或是原子發生作用。它可以使 O2、NH3、SO2、H2O 和 CO2 質子化，分別形成 O2H+、NH+ 
4、HSO+ 
2、H3O+ 和 HCO+ 
2。諸如一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮、硫化氫、甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、甲醇和乙腈等分子也會與之反應，不過產物會因為能量太高而直接分解。但是，可以用蓋斯定律預測它在水溶液中的酸性：

電離過程–360 kJ/mol 的自由能變化相當於 p_K_a 為 - 63。

HeH+ 中共價鍵的長度是 0.772Å。

其他的氦氫化物離子均已知或者已在理論上進行了研究。HeH2+ 已經能被微波光譜觀測到，經計算，它的親和能為 6 kcal/mol，而 HeH3+ 的親和能為 0.1 kcal/mol。

## 中性分子

不同於氦合氫離子，氫和氦構成的中性分子在一般情況下很不穩定。但是，它作為一個準分子在激發態時是穩定的，於 20 世紀 80 年代中期首次在光譜中觀測到。

## 參考文獻

### 引用

### 來源
氦星

**氦星**是具有異常強烈的氦線而氫線比正常微弱，恆星光譜 O 或 B 的藍色恆星，但有強的恆星風和包層的質量損失。極端氦星在他們的光譜完全缺乏氫。純氦星位於或靠近 "氦主序列" 的附近，類似於更常見的氫星形成的主序帶。

以前，"氦星" 在恆星光譜上與 B 是同義詞，但此用法現在已被視為過時。

_氦星_，在術語上也是假想恆星，如果兩顆質量至少為 0.5 太陽質量的白矮星合併則可能發生，然後開始氦核融合，可以維持數億年的壽命。僅當這兩顆恆星共用相同類型的包層時，才可能發生此種情況。據信這是極端氦星的起源。

多年來，天文學家一直在觀察氦星的強大能力如何轉化為其它類型的恆星。在螺旋星系 NGC 1309 中的非標準類型超新星 Iax:SN 2012Z，它的母恆星是類似銀河系的氦新星船尾座 V445，這表明 SN 2012Z 是一顆從膨脹的氦星伴星吸積質量的白矮星。天文學家觀察到，它正導致一顆氦星生成，這顆伴星在失去氫包層後，有可能演化成紅巨星。

## 相關條目

* 北冕座 R 型變星

## 參考資料
氦核作用

**氦核作用** （或 **α 作用、α 反應**，英語：alpha process, alpha reactions））是兩種核融合的類型之一，能將恆星的氦轉換成重元素，另一種即是 3 氦過程（3α 反應）。當 3 氦反應進行時三重 α 工藝僅消耗氦氣，並產生碳。當積累足夠的碳後，以下的反應將發生，所有反應僅消耗氦氣和先前反應的產物。

　
: $\mathrm {_{6}^{12}C} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{8}^{16}O} +\gamma +Q$ , Q = 7.16 MeV

　
: $\mathrm {_{8}^{16}O} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{10}^{20}Ne} +\gamma +Q$ , Q = 4.73 MeV

　
: $\mathrm {_{10}^{20}Ne} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{12}^{24}Mg} +\gamma +Q$ , Q = 9.31 MeV

　
: $\mathrm {_{12}^{24}Mg} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{14}^{28}Si} +\gamma +Q$ , Q = 9.98 MeV

　
: $\mathrm {_{14}^{28}Si} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{16}^{32}S} +\gamma +Q$ , Q = 6.95 MeV

　
: $\mathrm {_{16}^{32}S} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{18}^{36}Ar} +\gamma $

　
: $\mathrm {_{18}^{36}Ar} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{20}^{40}Ca} +\gamma $

　
: $\mathrm {_{20}^{40}Ca} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{22}^{44}Ti} +\gamma $

　
: $\mathrm {_{22}^{44}Ti} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{24}^{48}Cr} +\gamma $

　
: $\mathrm {_{24}^{48}Cr} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{26}^{52}Fe} +\gamma $

　
: $\mathrm {_{26}^{52}Fe} +\mathrm {_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {_{28}^{56}Ni} +\gamma $

反應的過程是：

氦 - 4 → 鈹 - 8 → 碳 - 12 → 氧 - 16 → 氖 - 20 → 鎂 - 24 → 矽–28 → 硫–32 → 氬–36 → 鈣–40 → 鈦–44 → 鉻–48 → 鐵–52 → 鎳–56

其中從氦 - 4 開始到矽 - 28 的反應過程叫氦融合，從矽 - 28 開始至鎳 - 56 的反應過程叫矽燃燒過程。所有這些反應在恆星內部發生的比率都不高，因此對於能量的貢獻並不大；比氖（原子量 > 10）重的元素，由於庫侖障壁的增加，因此不太容易產生。

所謂的 **α 作用元素** （或 **α 元素**）是質量為氦核（α 粒子）整數倍的同位素，它們的豐度是最高的。

α 元素的原子序數≤ 28：He、Be、C、O、Ne、Mg、Si、S、Ar、Ca、Ti、Cr、Fe、Ni。它們在 II 型超新星的矽融合過程中經由 α 捕獲而形成，鎳 - 56 是大質量恆星以核融合能產生的最後一種元素。

矽和鈣是純粹的 α 作用元素，鎂可以由氫核捕獲的燃燒過程中產生。至於氧，有些人認為是 α 作用元素，但也有人認為不是，在金屬量低的第二星族星中，氧確實是 α 作用元素；其他的在第二型超新星中產生的 α 作用元素，它們增加的質量都和氦的質量有很好的關聯性。有時候碳和氮也會被視為 α 作用元素，因為它們是經由 α 捕獲所形成的元素。

在恆星內的 α 作用元素豐度通常都以對數的形式來表達：

　
: $[\alpha /Fe]=\log _{10}{\left({\frac {N_{\alpha }}{N_{Fe}}}\right)_{Star}}-\log _{10}{\left({\frac {N_{\alpha }}{N_{Fe}}}\right)_{Sun}}$ ,

此處 $N_{\alpha }$ 和 $N_{Fe}$ 分別是每單位體積內 α 作用元素和鐵原子的數量。理論的星系演化模型預測在宇宙的早期，相對於鐵有更多的 α 作用元素。第二型超新星主要合成的元素是氧和 α 作用元素（氖、鎂、矽、硫、氬、鈣和鈦），而 Ia 超新星在鐵峰頂產生元素（V、Cr、Mn、Fe、Co 和 Ni）。

## 參閱

* 3 氦過程

## 參考資料

## 外部連結

* （英文）The Age, Metallicity and Alpha-Element Abundance of Galactic Globular Clusters from Single Stellar Population Models
氦气球

**熱氣球**（英語：hot air balloon）是娛樂性航空器的一種，它配備有用來填充氣體的袋狀物，當充入氣體的密度小於其周圍的環境的氣體密度，且由此壓力差產生的靜浮力大於氣球本身與其搭載物的重量時熱氣球就可浮升。熱氣球作為一種娛樂性交通工具可用來運載觀測儀器和遊客，只裝載設備的無載人氣球經常用於對高空大氣環境的科學研究，有時也用於測定射線。另外，用作娛樂性熱氣球的例子有海洋公園。

## 歷史

### 同源理

無法載人的熱氣球最早出現在中國三國時期，由諸葛亮發明，稱為天燈或孔明燈，被用來傳達軍事信號。學者李約瑟指出，1241 年蒙古人在李格尼茲戰役中也使用過龍形天燈傳遞信號。

### 現代熱氣球

1783 年，法國造紙商孟格菲兄弟在歐洲運用相同原理而發明了熱氣球。他們受碎紙屑在火爐中不斷升起的啟發，用紙袋把熱氣聚集起來做實驗，使紙袋能夠隨著氣流不斷上升。1783 年 6 月 4 日，孟格菲兄弟在里昂安諾內廣場做公開表演，一個圓周為 110 英尺的模擬氣球升起，飄然飛行了 1.5 英里。同年 9 月 19 日，在凡爾賽宮前，孟格菲兄弟為國王、王后、宮庭大臣及 13 萬巴黎市民進行了熱氣球的升空表演，並首次將生物放到熱氣球上，首批熱氣球的乘客是一隻公雞、一隻鴨和一頭綿羊，之所以選擇這三種動物，是因為綿羊的生理狀態與人類近似，鴨子能夠飛行，而非高海拔生物的公雞則做為對照組。同年 11 月 21 日下午，若望 - 法蘭索瓦・皮拉特爾・德・羅齊埃使用孟格菲兄弟的氣球在犬舍城堡進行了史上第一次載人空中航行，熱氣球飛行了 25 分鐘，在飛越半個巴黎之後降落在義大利廣場附近。這次飛行比萊特兄弟的飛機飛行早了整整 120 年。在充氣氣球方面，法國的羅伯特兄弟是最先乘充滿氫氣的氣球飛上天空的。

第二次世界大戰以後，高科技使球皮材料以及致熱燃料得到普及，熱氣球成為不受地點約束、操作簡單而方便的公眾體育項目。1978 年 8 月 11 日至 17 日，「雙鷹 3 號」成功飛越了大西洋，而在 1981 年它又成功跨越太平洋。

1980 年代西方的熱氣球被引入中國。

今天，熱氣球作為一個體育項目正日趨普及，它曾創造上升 34668 公尺高的記錄。

## 原理

作為航空器的氣球可分為**熱氣球**和**充氣氣球**兩類。兩者原理相同，即使氣囊內的氣體密度小於氣囊外的空氣密度，藉此產生浮力；當浮力大於氣球及負載的物體兩者合起來之總重量時，氣球就可以向上飛行。

更仔細的來看，熱氣球是藉由：「調控熱氣球上的加熱器，以調整氣囊中的空氣溫度，從而達到控制氣球升降的目的。」當氣囊內的空氣溫度愈高時，氣囊內氣體的密度就愈小，但體積不變，這代表氣囊內氣體重量變小，若此時浮力大過熱氣球總重，就能使熱氣球向上飛行；當氣囊內的空氣溫度漸漸降低時，氣囊內氣體的密度就漸漸變大，氣體重量變大，此時若浮力小於熱氣球及其上負載物的總重量時，滯留於空中的熱氣球，便會因所受的向下重力，漸漸大於向上的浮力，而緩緩降落。浮力從頭到尾都不變，變化的是氣囊內氣體的重量。

飛行用的充氣氣球藉由調整氣囊內的外界空氣比例，改變氣囊內氣體密度，來控制氣球升降；必要的時候，還可採用拋棄壓艙物的方法，減輕氣球的載重，讓氣球獲得更多向上的力量，而不致下降。

### 安全問題

熱氣球慢起慢落，一般相信是安全的，除非超載。但加熱器與其傳送氣體燃料的管線仍需定時保養，並告知遊客與相關操作人員避免拉扯管線，以避免發生氣體燃料泄漏。

雖然熱氣球大多做為休閒娛樂用途，極少做為商業航線航班，但大多數國家將其列入民用航空器管理，需註冊取得航空器註冊編號且獲得適航證明後才可升空飛行。

## 結構

氣球一般不附帶推進裝置，主體為氣囊，在氣囊下方通常懸掛吊籃或吊艙。附帶動力機構的則被稱作熱氣飛艇。

## 材質

常見的熱氣球材質有橡膠、牛津布。

## 參考文獻

## 參見

* 航空器
* 無線電探空儀
* 飛艇
* 天燈
* 氣球母艦
* 惠靈頓郊區卡特頓
氦的同位素

**氦**（原子量：4.002602）共有 8 個已知同位素，質量數介於 3-10 之間，其中有 2 個是穩定的，其他都具有放射性。天然存在的氦同位素有 2 個，分別是 4He 和 3He，皆為穩定同位素。其中 3He 豐度很低，僅占天然氦的 0.000137%。其他放射性同位素（5He 到 10He）都不出現在自然界中，只有在實驗室製造出來過，且半衰期都極短，非常不穩定。

## 氦 - 3

**氦 - 3** 是氦的同位素之一，元素符號為 3He。它的原子核由二顆質子和一顆中子所組成。是穩定同位素。其相對豐度是 0.000137%。

## 氦 - 4

**氦 - 4** 是氦的同位素之一，其原子核包含 2 個質子和 2 的中子。是穩定同位素，豐度為 99.999863%，為最常見的氦同位素。

## 氦 - 5

**氦 - 5** 是氦的人造放射性同位素之一，它的原子核由二顆質子和三顆中子所組成，半衰期為 7.6×10−22 秒，極為不穩定。

### 氦 - 5 的衰變過程

氦 - 5 會放出一個中子，衰變產物為氦 - 4。

　
: ${}_{2}^{5}\mathrm {He} \rightarrow \ {}_{2}^{4}\mathrm {He} +{}_{0}^{1}\mathrm {n} $ 因此，可以估計和氫 - 1 反應。

　
: ${}_{2}^{5}\mathrm {He} +{}_{1}^{1}\mathrm {H} \rightarrow \ {}_{2}^{4}\mathrm {He} +{}_{1}^{2}\mathrm {H} $

和氫 - 2 反應：

　
: ${}_{2}^{5}\mathrm {He} +{}_{1}^{2}\mathrm {H} \rightarrow \ {}_{2}^{4}\mathrm {He} +{}_{1}^{3}\mathrm {H} $

## 其他同位素

其他同位素都非常不穩定，而且在自然界中不存在，因此科學家對它們了解得不多。

**氦 - 2**：原子核只有 2 個質子，到目前為止只是假想粒子，但如果強核力增強 2%，它就有可能存在。

**氦 - 6**：原子核包含 2 個質子和 4 個中子，非常不穩定。

**氦 - 7**：原子核包含 2 個質子和 5 個中子，極為不穩定，會衰變成氦 - 6。

**氦 - 8**：原子核包含 2 個質子和 6 個中子，非常不穩定。

**氦 - 9**：原子核包含 2 個質子和 7 個中子，極為不穩定，會衰變成氦 - 8。

**氦 - 10**：原子核包含 2 個質子和 8 個中子，極為不穩定，會衰變成氦 - 8。

## 圖表

**備註**：畫上 #號的數據代表沒有經過實驗的証明，僅為理論推測，而用括號括起來的代表數據不確定性。

 

## 註釋

## 參考文獻
氦融合

**氦融合**是核融合的一種，參與此一反應的原子核是氦。

這種由氦 4（α 粒子）融合的反應就是所謂的是 3 氦過程（3α 過程），因為這項反應先由兩個氦核融合成為鈹 8，但是這種同位素很不穩定，半衰期只有 2.6×10-16 秒，隨即又分裂成兩個氦。如果這顆恆星的核心溫度高達一億 K，並且又在紅巨星或紅超巨星末期的演化階段，則第三顆氦原子能在鈹衰變之前參與反應，於是形成碳 12。取決於溫度和壓力，額外的氦核也可能參與反應形成氧 16；在非常高的溫度下，另外的氦核也可能和氧融合而產生更重的元素（參考氦核作用）。

氦 3 本身或氦 4 主要形成於主序星（參考質子 - 質子鏈反應），並且一般還不會進行氦融合。

## 相關條目

* 融合能
* 冷融合

## 參考資料

Alak K. Ray (2004) Stars as thermonuclear reactors: their fuels and ashes (arxiv.org article) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
氦行星

**氦行星**是通過低質量白矮星的質量損失，可能形成的一種理論上假設的行星類型。普通氣體巨星（如木星、土星）組成的主要成分是氫，而氦則是次要成分。但氦行星可能在氫已經通過核融合完全形成氦或其它更重元素的環境中生成。

## 起源

一種方案涉及獵犬座 AM 型變星，這是一種由兩顆氦核白矮星組成的共生聯星，被吸積盤所包圍的環聯星系統，且低質量的白矮星向大質量的白矮星傳輸質量。當它失去了大部分的質量之後，質量較小的白矮星可能接近行星的質量。

## 特性

氦行星被預測與相同質量的氫 - 氦行星有著大致相同的直徑。

## 相關條目

* 星雲假說
* 系外行星
* 碳行星
* 鐵行星

## 參考資料

## 外部連結

* All Planets Possible. Astrobiology Magazine. 2007-09-30 [2014-08-25]. （原始內容存檔於 2014-01-01）.
氦閃

**氦閃**是低質量恆星（0.8～2.0 太陽質量）在紅巨星階段非常短暫的熱失控核融合，大量的氦經由 3 氦過程成為碳 。預測太陽在演化成紅巨星階段時，將在離開主序帶 12 億年後經歷氦閃。另一種更為罕見的熱失控氫融合過程也可能發生在白矮星表面發生，叫作「吸積」。

低質量恆星不能產生足夠的重力壓力啟動正常的氦融合。當核心中的氫耗盡後，留在核心的氦會被壓實成簡併態物質，以量子力學壓力支撐，而不是熱壓力支撐，來對抗重力塌縮；這使核心的密度和溫度持續增加。當溫度達到一億 K，就有足夠的熱，導致氦融合（或氦燃燒）在核心進行。然而，簡併態物質的一種基本性質是在熱壓力變得非常高，超過簡併壓力之前，溫度的變化不會產生體積的變化。在主序星階段，恆星以熱膨脹調節核心的溫度，但在簡併態物質的核心沒有這種機制。氦融合增加了溫度，從而增加了核融合的速率，進而使反應中的溫度失去控制，形成熱失控的核反應。這產生非常快速的氦融合，但只持續了幾分鐘，產生一個非常強烈的閃光。短暫的時間內釋放出能量的功率相當於整個銀河系。

在正常狀態下，低質量恆星的巨大能量釋放，會導致核心的大部分脫離簡併態，從而能夠因熱而膨脹。然而，消耗的能量與氦閃釋放的總能量一樣多，而且任何多餘能量都會被外層吸收。因此，氦閃大多無法經由觀測探測到，而只能經由天體物理模型描述。核心在膨脹之後開始冷卻，大約只要經歷 10,000 年的時間，光度和半徑都將只有原先的 2%。據估計，電子簡併態的氦核心質量約為恆星質量的 40%，而核心的 6% 被轉化成碳。

## 紅巨星

質量低於 2.0 太陽質量的恆星，在紅巨星演化的階段，氫的核融合隨著氫的枯竭而在核心中停止，留下富含氦的核心。然而，氫的融合在核心外圍的殼層中仍繼續進行，產生的氦會繼續累積到核心，使核心的密度增加。但不同於大質量恆星的是溫度始終不能達到氦融合的水準，因此氦融合反應不會開始。這導致核融合產生的熱壓力已不足以對抗重力塌縮，與創造出在大多數恆星中發現的流體靜力平衡。這將導致恆星開始收縮並使溫度升高，直到它最終被壓縮到足以使氦芯成為簡併態物質。這種簡併壓力終於足以阻止最中心物質的進一步塌陷，但核心的其它部分仍繼續收縮，溫度也繼續上升，直到可以點燃氦融合反應的點（≈1×108 K），並開始氦融合。

爆炸性的氦閃源於簡併態物質中。一旦溫度達到 1 億至 2 億 K，氦融合就會開始以 3 氦過程進行，溫度會迅速上升，進一步提高氦融合率，而因為簡併態物質是很好的熱傳導體，會使反應區域擴大。

然而，由於簡併壓力（純粹是密度的函數）相對於熱壓力（與密度和溫度的乘積成比例）更占主導作用，使總壓力與溫度的依賴度相當薄弱。因此，溫度的急遽升高只會導致壓力輕微增加，因此核心不會以穩定的膨脹來降溫。

這種失控的反應速率在幾秒鐘內就能攀升至正常能量產量的 1,000 億倍左右，但要直到溫度升高到熱壓再次佔據主導地位的程度，簡併態物質才會被消除。
然後，核心可以膨脹而冷卻，氦的燃燒也會穩定與持續進行。

質量大於太陽 2.25 倍的恆星，核心可以達到燃燒氦所需要的溫度，而其核心不會成為簡併態物質，因此不會展現出這種類型的氦閃。質量非常低的恆星（不到 0.5 太陽質量），核心溫度永遠不會熱到可以點燃氦燃料的溫度，因此，簡併態物質的核心會繼續收縮，最終會成為一顆氦白矮星。

氦閃不能通過在恆星表面輻射的電磁波觀測到。因為氦閃發生在恆星核心的深處，淨效應是所有釋放的能量被整個核心吸收，並使簡併態物質恢復成一般的物質。早期的計算顯示，在某些情況下，可能會有非核融合的質量損失，但後來的恆星模型考慮到微中子的能量損失，表明沒有這樣的質量損失。

在 1 太陽質量的恆星，估計氦閃會釋放約 5×1041 J 的能量，或約 Ia 超新星釋放能量 1.5×1044 J 的 0.3% ，它的引發類似於碳 - 氧白矮星的碳融合點火。

## 白矮星聯星

當氫氣從聯星的伴星吸積到 "白矮星" 上時，氫氣可以融合成氦，產生範圍較狹隘的吸積率，但大部分的氫氣在簡併態物質的白矮星內部形成一層氫氣，這種氫可以在恆星表面形成氫氣殼。當氫氣的質量足夠多時，失控的核融合會造成新星。在少數一些氫在表面融合的聯星系統，積累的氦質量可以不穩定的燃燒產生氦閃。在某些聯星系統，伴星可能已經失去大部分的氫，並將富含氦的物質捐贈給緻密型的主星。請注意中子星也會出現類似的閃光。

## 殼層氦閃

**殼層氦閃**是有點類似但沒有那麼劇烈，發生在非簡併態物質的非失控氦燃燒事件。這是在恆星生命後期的巨星階段，在漸近巨星分支恆星的殼層中定期發生。恆星已經耗掉核心中大部分的氦，現在的核心由碳和氧組成。氦融合繼續在核心周圍的薄殼中進行，但會隨著氦的耗盡而結束；同時在氦殼層上方的氫殼層也會進行氫融合成氦的反應。在累積到足夠多的氦之後，氦融合會被再次點燃，導致熱脈衝，進而導致恆星暫時膨脹和變亮（因為重新開始的氦融合產生的能量到達表面可能需要數年的時間，所以光度的脈衝會延遲）。通常認為這種脈衝可能每 10,000 年至 100,000 年發生一次，每次可能會持續數百年。 
在閃耀之後，氦閃的迴圈可能會使氦殼層中的氦以指數每次衰減 40%，熱脈衝可能會導致恆星發展出氣體和塵埃的拱星殼層 。

## 相關條目

* 碳引爆

## 參考資料
氦－3

**氦 - 3**，是氦的同位素之一，元素符號為 3He。它的原子核由二顆質子和一顆中子所組成。是穩定同位素。其相對豐度是 0.000137%。一般相信，月球表面的風化層（表皮土）富含著大量的氦 - 3。

## 用途和分布

因為使用氦 - 3 的熱核反應爐中沒有中子產生（純氦 - 3 融合熱核反應只會產生帶正電的質子），故使用氦 - 3 作為能源時不會產生無法屏障的輻射，不會為環境帶來危害。而且在核融合反應中，氫的三種同位素與氦 - 3 聚變釋放出的能量是所有核融合反應中最大的。因此氦 - 3 是核融合最理想的燃料。但是因為地球上的氦 - 3 儲量稀少，無法大量用作能源。氦 - 3 通常在無大氣層或者大氣極其稀薄、磁場不能太強並離恆星較近的天體中相對分布較多，這是因為恆星風中的氕核與氘核融合生成的氦 - 3 容易被拋射到行星表面土層上。而根據月球探測的結果，月球上的氦 - 3 含量估計約 100 萬噸以上。預計水星的氦 - 3 資源約為月球的 9 倍。

1995 年，伽利略號探測器直接將探頭伸入木星大氣，進行質譜分析的結果表明：氦 - 3 與氦 - 4 的比例約為 1:10000。太陽大氣中的氦 - 3 僅占其氦元素的 0.0142%。

## 相關條目

* 聚變核燃料
* 能源安全

## 有關科幻作品

* 2009 月球漫游
* 宇宙世紀科技列表
* 鋼鐵蒼穹
* 月亮的距離
* 機動戰士鋼彈系列
* LIMIT 極限 小說
* 太空使命

## 參見

## 參考文獻
氧-13

**氧**（原子量：15.9994）共有 18 個已知同位素，質量數介於 11-28 之間，其中有 3 個是穩定的，其他都具有放射性。天然存在的氧同位素有 3 個，分別是 16O、17O、18O，皆為穩定同位素，其中以 16O 占天然氧的絕大部分，豐度為 99.76%。其他放射性同位素都不出現在自然界中，只有在實驗室製造出來過，且半衰期都極短，非常不穩定。

## 圖表

**備註：**畫上 #號的數據代表沒有經過實驗的証明，只是理論推測而已，而用括號括起來的代表數據不確定性。

## 穩定同位素

氧的 3 種穩定同位素是 16O、17O、18O，其中 16O 最多，豐度為 99.762 %。

16O 的豐度最大可以由恆星演化論解釋。大爆炸產生宇宙時僅形成了氫和氦元素，其他元素都是透過後來的恆星中進行的核融合反應合成的。在恆星內，質子 - 質子鏈反應與碳氮氧循環首先進行，「燃燒」氫產生氦。隨著燒氫的進行，核在自身重力下收縮，中心溫度上昇，當溫度超過約 1 億 K 時，「燃燒」氦的 3 氦過程開始，由此產生 12C，然後又與氦（4He）原子核反應生成 16O。大部分的 16O 由此產生。

17O 的豐度為 0.037%，18O 為 0.204%，是微量的穩定同位素。17O 主要是在恆星的碳氮氧循環中，氫燃燒產生氦時合成的。而 18O 是 14N 捕獲 4He 合成的（14N 由碳氮氧循環產生）。因此，17O 主要於恆星的氫殼富集，18O 主要於恆星的氦殼富集。

## 放射性同位素

氧有十三種放射性同位素已獲得表徵，其中最穩定的是半衰期 122.24 秒的 15O 和半衰期 70.606 秒的 14O。剩下的放射性同位素的半衰期都小於 27 秒，大部分甚至小於 83 毫秒。舉個例子，24O 的半衰期只有 61 毫秒。對於輕於穩定同位素的氧同位素，它們最常見的衰變模式是 β+ 衰變成氮，而較重的同位素則透過 β−衰變衰變成氟。

### 氧 - 15

氧 - 15 是氧的放射性同位素，常以氧 - 15 水的形式用於正電子斷層掃描（PET）的心肌灌注成像和腦成像。它有 8 個質子和 7 個中子，原子量為 15.0030654 amu，半衰期 122.24 秒。氧 - 15 可以由在回旋加速器中用氘轟擊氮 - 14 而成。

氧 - 15 和氮 - 13 分別由 γ 射線把大氣中的氧 - 16 和氮 - 14 的一個中子轟掉而成：

　
: 16O + γ → 15O + n

　
: 14N + γ → 13N + n

氧 - 15 會以約兩分鐘的半衰期衰變成氮 - 15，並放出一個正電子。這個正電子迅速和一個電子湮滅，並產生兩個能量約為 511 keV 的 γ 射線。這些低能量的 γ 射線只能在空氣中移動 90 米。它和來自氮 - 13 的正電子產生的 γ 射線一樣只能在一分鐘內左右檢測到，因為 15O 和 13N 的「雲」會隨風飄散。

 

## 註釋

## 參考文獻

* Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in _Nuclear Physics_ A729 (2003).
* Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）. _Pure Appl. Chem._ Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）.
* Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
  * Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
  * National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (retrieved Sept. 2005).
  * David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in _CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition_, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.
氧-16

**氧 - 16**，為氧的一個穩定同位素，擁有 8 個質子和 8 個中子，在氧化態為 0 時有 8 個電子，氧 - 16 的豐度約為 99.76%，約佔地殼含量的 48.5%。

## 形成

**氧 - 16**，可於約攝氏兩億度的 3 氦過程後形成碳 - 12 後再撞擊一個氦 - 4 原子核後形成，或是在老年恆星的氧殼中生成。

 

## 相關條目

* 氧
* 同位素
* 氧的同位素
* δ18O

## 參考來源
氧-17

**氧 - 17**，為氧的一個穩定同位素，擁有 8 個質子和 9 個中子，在氧化態為 0 時有 8 個電子，氧 - 17 的豐度約為 0.039%，約佔地殼含量的 0.018%。

## 核反應實驗

於 1919 年，拉賽福進行了第一次的人為核反應實驗，利用 α 射線放射物撞擊純氮 - 14，形成氧 - 17 和氫 - 1，公式如下:

$$
{\ce {^{14}_{7}N}}$ ${\ce {+}}$ ${\ce {^{4}_{2}He}}$ ${\ce {-> ^{17}_{8}O}}$ ${\ce {+}}$ ${\ce {^{1}_{1}H}}
$$

## 參見

* 氧
* 同位素
* 氧的同位素

## 參考來源
氧-18

**氧 - 18**，為氧的同位素，有 8 個質子和 10 個中子，在氧化態為 0 時，則有 8 個電子，豐度為大約 0.21%，佔地殼含量約 0.1%。

18 
O 是生產氟代脫氧葡萄糖 (FDG) 的原料，後者可用於正電子發射計算機斷層掃描 (PET)。 通常，在放射性藥物工業中，使用回旋加速器或線性粒子加速器發射 18 MeV 質子轟擊富重氧水（H 
218 
O，會生成氟 - 18。 然後將其合成為 FDG，注入患者體內。 它和氚反應，形成極重水：3 
H 
218 
O 或 T 
218 
O，分子量 24。極重水的密度比普通水大接近 30% 。

18 
O 的準確測量取決於正確的分析，樣品製備和存儲程序 。

## 參見

* 同位素
* 氧
* 氧的同位素
* δ18O

## 參考來源
氧4

**氧 4** 分子（O4），也被稱作**四聚氧**。1924 年，吉爾伯特・牛頓・路易斯首先預測了它的存在，以解釋液氧不符合居里定律（順磁性物質的磁化率與熱力學溫度成反比）的原因。現在看來路易斯的預測並不準確，但不是完全錯誤：計算機模擬表明，雖然液氧中沒有穩定的 O4 分子，O2 分子確實傾向於形成反平行自旋的雙聚體 O4。1999 年，科學家認為固態氧的 ε 相（壓強大於 10GPa 下存在）中氧的存在形式為 O4。然而 2006 年時，X 射線晶體學表明這種被稱作 **ε 氧**或**紅氧**的穩定相實際上是 O 
8。 然而，氧 4 作為一種存在時間很短的化學物質已經能用質譜法檢測到。

## 自由分子

理論計算表明可能以亞穩態存在的 O4 分子有兩種不同的結構：一種是變形的正方形（類似於環丁烷的穩定構象），另一種的形狀像風車，三個氧原子排列在中心氧原子周圍，形成平面正三角形的構型（類似於三氟化硼）。過去科學家指出風車形的 O4 分子可以看作一系列常見離子和分子的等電子體：BO33-、CO32-、NO3-，甚至包括類似的 SO3 分子。這些看法是上述理論計算的基礎。

2001 年，義大利羅馬大學的一支團隊進行了中和 - 再電離質譜實驗，以研究自由 O4 分子的結構。他們的實驗結構與上述推測的分子結構不符，但他們也認為兩個 O2 分子之間形成配合物，其中一個氧分子處於基態而另一個處於特定的激發態。

## 參考資料

## 參見

* 氮 4 (N4)
* 固態氧
* 液氧
* 氧
氧8

**固氧、固態氧**形成於正常大氣壓的 54.36K（-218.79°C）以下。固態的氧氣由於吸收紅色光，像液氧一樣，是淺藍色透明物質。
氧分子因它在分子磁化（molecular magnetization）上與晶體結構、電子排布、超導電性的關係而受到關注。氧分子是能承載磁矩的唯一的簡單雙原子分子（通常情況下縱使所有分子也只有少數能夠如此）。它被認為是「受自旋控制（spin-controlled）」的晶體，並因此展現出不尋常的磁性規律。在極高壓下，固氧從熱絕緣材料變成金屬的形態；而在極低溫下，它甚至能變成超導體。對固氧的結構研究始於 19 世紀 20 年代，目前，已確定六種明確的晶體相。

固氧的密度從 α 相的約 21 cm3/mol，到 γ 相的約 23.5 cm3/mol 。固氧的摩爾質量 來自美國國家標準技術研究所

## 相變

已知存在六種不同相態的固氧：

1. α 相：淺藍色，正常大氣壓下生成於 23.8K 以下，單斜晶系。
2. β 相：微弱的藍色至粉紅色，正常大氣壓下生成於 43.8K 以下，三方晶系。（室溫高壓下變為 O 
4）
3. γ 相：微弱的藍色，正常大氣壓下生成於 54.36K 以下，等軸晶系。
4. δ 相：橙色，室溫下施加 9GPa（9 千兆帕斯卡）以上的壓強時生成。
5. ε 相：深紅色至黑色，室溫下施加 10GPa 以上壓強時生成。
6. ζ 相：金屬，在 96GPa 以上壓強生成。

已知室溫下給氧氣施加壓強時，它會凝固成叫做 β 相的物態。繼續加大壓強後，9GPa 時，β 相相變為 δ 相，10GPa 時變為 ε 相。同時，隨著分子間斥力的增大，β 相的顏色從粉紅到橙色，再到紅色（穩定的 O 
8 形式），紅色隨壓強增大而逐漸變深直至黑色。96GPa 下 ε 相出現後繼續壓縮，將出現金屬形式的 ζ 相。

## 紅氧

隨著室溫下氧氣的壓強超過 10GPa，它將出人意料地相變為另一個同素異形體。它的體積驟減，顏色也從藍變成深紅。這種 ε 相發現於 1979 年，但當時它的結構並不清楚。基於它的紅外線吸收光譜，1999 年，研究人員推斷此相態是 O 
4 分子的晶體。但在 2006 年，X 射線晶體學表明這個被稱作 **ε 氧**或**紅氧**的穩定相態實為 O 
8。此結構在理論上不曾被預測：由四個 O 
2 分子組成的菱形的 O 
8 原子簇。

所有相態中，這個相態相當有趣。它顏色為深紅色，對紅外線吸收能力很強，並有磁場縮滅（magnetic collapse）。它在很大的壓強範圍內（10GPa 至 96GPa）穩定，已成為許多 X 射線衍射、光譜學和理論學者的課題。

* 它表現出單斜晶系中的 C2/m 對稱。
* 它對紅外線的吸收被認為是氧分子的聯合的堆砌的結果。
* 液氧已被用作火箭中的氧化劑，紅氧則被認為可能會是更好的氧化劑，因為它能量密度更高。
* 研究人員認為這種結構可能極大地影響對元素結構的研究。
* 600K 以上的溫度下，17GPa 的壓強亦能生成此相態。
* 11GPa 時，O 
8 原子簇內的鍵長為 0.234 奈米，原子簇之間距離為 0.266 奈米。而氧分子 O 
2 的鍵長是 0.120 奈米。
* 研究中 O 
8 原子簇的構成原理尚不清楚，研究人員認為氧分子間電荷的運動或者磁矩在這種構成中起重要作用。

## 金屬氧

ε 相的氧被繼續壓縮後，出現了 ζ 相。這種相態在 1990 年，給氧氣施加 132GPa 壓強時也出現了。已知金屬的、簇狀的 ζ 相在低溫下表現出超導性。

## 參見

* 氧氣
* 液氧
* 氧 4
* 晶體結構

## 參考
氧_(消歧義)

**氧**可以指：

* 氧，一種化學元素。
* 氧氣，生物呼吸所必須的氣體。
* 臭氧，存在於臭氧層的氣體。
* 液氧，液態的氧氣。

## 參見

* 氧循環
* 氧的同位素
* 名稱以「氧」開頭的所有條目
氧丙烯

**環氧乙烯**（或**氧丙烯**）是一種假想的雜環化合物，由二個形成雙鍵的碳原子和一個氧原子組成。目前還不確定此分子是否只會在化學反應的過渡態中出現，主要是利用分子模擬技術評估此物質。

在沃爾夫重排反應中，環氧乙烯可能以反應中間體或過渡態的形式短暫存在。

## 參考資料
氧代(苯基)乙酸

**苯甲醯甲酸**（英語：Benzoyl formate）或**苯乙醛酸**（英語：Phenylglyoxylic acid）是一種有機化合物，化學式為 C6H5C(O)CO2H。稱為苯甲醯甲酸是苯甲醯甲酸脫羧酶的底物，這是一種二磷酸硫胺素依賴性酶：

　
: 苯甲醯甲酸 + H+ ⇌ 苯甲醛 + CO2

它是一種無色固體，熔點為 64–66°C，呈中等酸性 (p_K_a = 2.15)。

苯甲醯甲酸可用高錳酸鉀氧化扁桃酸合成。另一種合成涉及苯甲醯氰的水解。

## 參考資料
氧代三氯双(三苯基膦)合铼(V)

**氧代三氯雙 (三苯基膦) 合錸 (V)** 是一種化合物，化學式為 ReOCl3(PPh3)2。這種對空氣不敏感的黃色固體是各種其他錸配合物的前體。在這個抗磁性的化合物中，錸原子具有八面體配位環境，有一個氧代、三個氯和兩個互相反式的三苯基膦配體。錸的氧化態為 + 5，構型為 d2 。

## 合成

ReOCl3(PPh3)2 可購得，但它可以通過高錸酸在鹽酸和乙酸的混合物中與三苯基膦反應合成。在反應過程中，Re (VII) 被還原成 Re (V)，而三苯基膦被氧化成其氧化物。

　
: HReO4 + 3 HCl + 3 PPh3 → ReOCl3(PPh3)2 + Ph3PO + 2 H2O

所需的高錸酸溶液可以由七氧化二錸原位製備。

## 用途

ReOCl3(PPh3)2 是各種其他氧代、氮替和氫化配合物的前體。它用 LiAlH4 處理時，會轉化成 ReH7(PPh3)2。

ReOCl3(PPh3)2 可以催化二甲基亞碸對仲醇的選擇性氧化，產生相應的縮酮。 

## 參考文獻
氧化

**氧化**又被稱為**氧化作用**、**氧化反應**。是還原劑（被氧化物）與氧化劑（被還原物）之間的氧化數升降。

還原劑可藉由獲得氧，失去氫離子，或者失去電子的過程，使得氧化數上升。
而氧化劑可通過失去氧，獲得氫離子，或者得到電子的過程，使得氧化數下降。

一般物質與氧氣發生氧化時放熱，個別可能吸熱，如氮氣與氧氣的反應。電化學中陽極發生氧化，陰極發生還原。

## 元素對氧的活性

**在空氣中**
: 鉀 > 鈉 > 鋇 > 鍶 > 鈣 > 鎂 > 鋁 > 錳 > 碳 > 鋅 > 鉻 > 鐵 > 鈷 > 鎳 > 錫 > 鉛 > 氫 > 銅 > 汞 > 銀 > 鉑 > 金

**在電化學中 (氧化還原電位)**
: 鋰 > 銣 > 鉀 > 銫 > 鋇 > 鍶 > 鈣 > 鈉 > 鎂 > 鋁 > 錳 > 鋅 > 鉻 > 鐵 > 鈷 > 鎳 > 錫 > 鉛 > 氫 > 銅 > 汞 > 銀 > 鉑 > 金

## 化工應用

「氧化」不僅是一種重要的化工單元過程，更影響大眾的日常生活。在化學工業生產中佔有非常重要的地位，用於許多化合物的製備：

* 硫化鐵氧化成二氧化硫，再將二氧化硫氧化成三氧化硫，以製備硫酸
* 氮氧化成一氧化氮（以鉑作為催化劑），再將一氧化氮氧化成二氧化氮以製備硝酸
* 磷氧化成五氧化二磷製備磷酸
* 乙烯氧化生成環氧乙烷
* 甲醇氧化被奪去氫生成甲醛
* 氯化氫氧化被奪去氫生成氯氣和水

## 參見

* 氧化還原反應

還原劑

* 還原
* 活性度
氧化三氟胺

**氧化三氟胺** (**F3NO**) 是有強氟化性的無機化合物，由六氟化銥或六氟化鉑與一氧化氮反應得到。

## 反應

氧化三氟胺不和水、玻璃和鎳反應，使它更容易運輸。

氧化三氟胺的加合物一般都是五氟化物，或是含有 F2NO+ 離子的六氟化物鹽。

## 參見

* 亞硝醯氟
* 三氟化氮

## 參考文獻
氧化三甲胺

**氧化三甲胺**（化學式：(CH3)3NO），又稱**三甲胺 - N - 氧化物**（TMAO），是三甲胺形成的 _N_- 氧化物。

## 性質

氧化三甲胺是一種無色針狀晶體，一般以二水合物的形式出現。易吸濕。溶於水，不溶於乙醚。

它是三甲胺的氧化產物。廣泛存在於海產動物的體內，由於鰓的不透性和細尿管的再吸收而保存於體內，具有維持細胞 - 體液間和體液 - 外界間浸透濃度平衡的作用，成為海魚體內緩衝體系的一部分。

氧化三甲胺通過酶降解生成三甲胺和二甲胺，這些化合物產生腐魚氣味。在產生二甲胺的同時還會生成甲醛，甲醛具有使蛋白質發生交聯的作用，使冷藏的魚肌肉變硬。十分新鮮的魚基本上不含三甲胺。

## 製取

三甲胺水溶液用過氧化氫處理可得二水合氧化三甲胺。

　
: ${\rm {\ H_{2}O_{2}+(CH_{3})_{3}N\rightarrow H_{2}O+(CH_{3})_{3}NO}}$

生物體內的氧化三甲胺是以膽鹼為原料，經由三甲胺合成的。

## 對人體的可能影響

紅肉的瘦肉中所含左旋肉鹼被腸道中的細菌分解後產生三甲胺，接著被肝臟的三甲胺氧化酶轉化為氧化三甲胺（TMAO），此氧化物會促進巨噬細胞堆積在血管壁、抑制膽固醇回收路徑、增強血小板凝集活性，可能進而導致粥狀動脈硬化與栓塞的形成，增加罹患心臟病的風險；因此，食用紅肉對健康有害。

## 三甲胺尿症

正常人吃下豆類、雞蛋等含膽鹼的食物後，膽鹼在大腸內先被分解為三甲胺，然後三甲胺在肝臟的三甲胺氧化酶作用下被氧化為無味的氧化三甲胺。當病人的三甲胺氧化酶不能正常將三甲胺氧化為氧化三甲胺時，腐魚氣味的三甲胺不能被肝臟代謝，在體內蓄積。因此，病人汗液、尿液和呼出氣體都含有大量魚腥味的三甲胺，故這種疾病被稱為三甲胺尿症，俗稱魚腥症候群。它是一種較為罕見的遺傳性疾病，出現缺陷的基因對應的酶為含黃素單加氧酶 3（FMO3）。

## 應用

氧化三甲胺對蛋白質起摺疊作用。

有機金屬化學中用作脫羰基試劑。

　
: ${\rm {\ M(CO)_{n}+(CH_{3})_{3}NO+L\rightarrow M(CO)_{n-1}L+(CH_{3})_{3}N+CO_{2}}}$

用作有機合成氧化試劑，可將碘代烴轉化為醛，用於醛的合成。

## 參考資料
氧化三苯基膦

**三苯基氧化膦**（英文：**Triphenylphosphine oxide**），或稱**三苯基氧膦**、**氧化三苯基膦**，是化學式為 OP (C6H5)3 的有機磷化合物。分子式常簡寫為 Ph3PO 或 PPh3O，Ph 代表 C6H5。室溫下為白色晶體，是三苯基膦的氧化產物，常用作化合物的結晶引發劑。

## 結構及性質

Ph3PO 與類似的 POCl3 都為四面體結構， 氧原子呈鹼性。其骨架的剛性及氧原子的鹼性，都致使三苯基氧化膦可以誘發結晶其他方法難以結晶的化合物，對於含酸性氫的物質，比如酚尤其有效。

## 有機合成中的副產物

有機合成中很多反應，如 Wittig、Staudinger 和光延反應都會產生 Ph3PO 副產物，PPh3Cl2 在轉化醇為氯代烴也會產生三苯基氧化膦：

　
: Ph3PCl2 + ROH → Ph3PO + HCl + RCl

氧化的三苯基膦可通過與三氯矽烷反應得到再生：

　
: Ph3PO + SiHCl3 → PPh3 + 1/n (OSiCl2)n + HCl

## 配位化學

Ph3PO 可以與很多「硬酸」金屬原子配合，典型的配合物例如四面體型的 NiCl2(OPPh3)2。

很多金屬離子都可催化 PPh3 氧化至 Ph3PO 的反應，因此三苯基膦樣品中常常含有雜質三苯基氧膦：

　
: 2 PPh3 + O2 → 2 Ph3PO

## 參考資料

## 深層閱讀

* 三苯基氧化膦 —Chemexper.com
氧化二苯基胂

**氧化二苯基胂**（**二苯基亞胂酸酐**）是一種有機化合物，化學式為 C24H20As2O。它可由二苯基胂酸在碘催化下被 L- 抗壞血酸還原得到，或通過苯基溴化鎂和三氧化二砷反應製得。它和氫碘酸反應，可以得到二苯基碘化胂。

## 參考文獻
氧化亚汞

**氧化亞汞**, 又稱**氧化汞 (I)**, 是一種無機金屬氧化物，化學式為 Hg2O。

它是一種不溶於水的褐色固體，有毒，但無臭無味。它較不穩定，會歧化成氧化汞和金屬汞。

## 參考資料
氧化亚钴

**一氧化鈷**（CoO）是一種無機化合物，以灰黑色的氧化物粉末或橄欖綠到紅色晶體存在。 它在陶瓷工業中被廣泛用作添加劑，以製造藍色釉料和搪瓷。氧化亞鈷在化學工業中用於生產鈷 (II) 鹽。

## 結構和性質

CoO 晶體是岩鹽結構，晶格常數為 4.2615 Å。

它在 16 °C 下是反鐵磁性的。

## 製備

一氧化鈷可藉由將四氧化三鈷加熱至 950℃時製得：
2 Co3O4 → 6 CoO + O2

儘管可商購獲得，但一氧化鈷可以在實驗室中通過電解氯化亞鈷溶液來製備。 

CoCl2 + H2O → CoO + H2 + Cl2

一氧化鈷也可以通過沉澱氫氧化鈷，然後進行熱脫水來製備：

　
: CoX2 + 2 KOH → Co(OH)2 + 2 KX

　
: Co(OH)2 → CoO + H2O

## 參見

* 三氧化二鈷
* 四氧化三鈷

## 參考來源
氧化亚铁

**氧化亞鐵**，是鐵的氧化物之一。其外觀呈藍灰色粉末，化學式為 **FeO**，由氧化態為 II 價的鐵與氧共價結合。它的礦物形式為方鐵礦。氧化亞鐵經常容易與鐵鏽混淆，但鐵鏽的主要成分為水合氧化鐵。氧化亞鐵屬於非整比化合物，其中鐵和氧元素的比例會發生變化，範圍從 Fe0.84O 到 Fe0.95O。

## 製備

FeO 可以在隔絕空氣條件下加熱草酸亞鐵製得。

$$
Fe{{C}_{2}}{{O}_{4}}{\underline {\underline {\Delta }}}{\text{ }}FeO{\text{ }}+{\text{ }}CO\uparrow {\text{ }}+{\text{ }}C{{O}_{2}}\uparrow
$$

加熱後的樣品需要被冷卻以防止歧化反應的發生。

 
整比的 FeO 可以通過加熱 Fe0.95O 與金屬鐵，在 770℃和 36kbar 壓力條件下生成。

 
FeO 也可以在 900℃條件下通過氧化鐵與一氧化碳反應（在還原焰中加熱氧化鐵）得到。

$$
F{{e}_{2}}{{O}_{3}}+{\text{ }}CO{\text{ }}{\underline {\underline {{{900}^{\text{o}}}{\text{C}}}}}{\text{ }}2{\text{ }}FeO{\text{ }}+{\text{ }}C{{O}_{2}}
$$

## 相關反應

FeO 在低於 575℃的條件下具有熱不穩定性，可以歧化生成金屬鐵和 Fe3O4：

$$
4{\text{ }}FeO{\text{ = }}Fe{\text{ }}+{\text{ }}F{{e}_{3}}{{O}_{4}}
$$

FeO 可與一些元素單質反應，而被還原為鐵單質：

$$
Si+{\text{ }}2{\text{ }}FeO{\text{ = }}Si{{O}_{2}}+{\text{ }}2{\text{ }}Fe
$$

$$
Mn+{\text{ }}FeO{\text{ = }}MnO{\text{ }}+{\text{ }}Fe
$$

$$
2P+{\text{ }}5{\text{ }}FeO{\text{ = }}{{P}_{2}}{{O}_{5}}+{\text{ }}5{\text{ }}Fe
$$

FeO 可溶於鹽酸或稀硫酸，並分別生成氯化亞鐵和硫酸亞鐵。

$$
FeO{\text{ }}+{\text{ }}2HCl{\text{ = }}FeC{{l}_{2}}+{\text{ }}{{H}_{2}}O
$$

$$
FeO{\text{ }}+{\text{ }}{{H}_{2}}S{{O}_{4}}{\text{= }}FeS{{O}_{4}}+{\text{ }}{{H}_{2}}O
$$

## 結構

氧化亞鐵屬於立方晶系（類似於氯化鈉晶體結構），每個鐵原子周圍連接著 6 個氧原子形成八面體型配位，每個氧原子周圍也以同樣的情況連接著 6 個鐵原子。出現非整比化合物的原因在於，由於二價鐵很容易被氧化為三價鐵，導致 FeO 中少量二價鐵被替換為三價鐵，占據晶格中的四面體空隙。

在低於 200K 時，氧化亞鐵的晶體結構會發生微小變化，變為菱方，並且具有反鐵磁性。

## 用途

氧化亞鐵可以被用作色素，在化妝品和刺青墨水中都有應用。氧化亞鐵也應用於瓷器製作中使釉呈綠色。

## 參考資料

## 參見

* 四氧化三鐵
* 氧化鐵
* 方鐵礦（方鐵礦）

## 外部連結

* 氧化亞鐵的性質簡介
氧化亚铊

**氧化亞鉈**是一種無機化合物，由鉈和氧組成，化學式 Tl2O。在這種化合物里，鉈擁有 + 1 氧化態。在水裡，氧化亞鉈會生成鹼性，黃色的氫氧化亞鉈 (TlOH)。氧化亞鉈用來製作高反射度的玻璃。氧化亞鉈和酸反應，形成鉈鹽。

氧化亞鉈和其他鉈化合物一樣，都有劇毒。

## 製備

氧化亞鉈可以由氫氧化亞鉈在 100 °C 下分解或是氧化鉈隔絕空氣加熱到 700 °C 而成。

　
: $\mathrm {2\ TlOH\longrightarrow Tl_{2}O+H_{2}O} $

　
: $\mathrm {Tl_{2}O_{3}\longrightarrow Tl_{2}O+O_{2}} $

## 參考資料

## 外部連結

* U.S. Geological Survey – Thallium （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Extract from The Columbia Encyclopedia （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
氧化亚铜

**氧化亞銅**是化學式為 Cu2O 的無機化合物。它是銅的主要氧化物之一，另一種是氧化銅 (CuO)。這種紅色固體是一些抗附著漆的成分。根據顆粒的大小，該化合物可能呈現黃色或紅色。氧化亞銅被發現為帶紅色的礦物赤銅礦。

## 製備

氧化亞銅可以通過多種方法生產。最直接的是通過銅金屬的氧化產生：

　
: 4 Cu + O2 = 2 Cu2O

水和酸等添加劑會影響該過程的速度以及進一步氧化為氧化銅。它還通過用二氧化硫還原銅 (II) 溶液進行商業生產。

## 反應

氯化亞銅水溶液與鹼反應，會得到相同的物質。在所有情況下，顏色對程序的細節非常敏感。

氧化亞銅的形成是斐林測試和本氏測試還原糖的基礎。這些糖還原銅 (II) 鹽的鹼性溶液，產生鮮紅色的 Cu2O 沉澱。

當銀鍍層損壞時，它會在暴露於濕氣的鍍銀銅部件上形成。這種腐蝕被稱為紅疫。

## 性質

氧化亞銅固體是抗磁性的。就其配位範圍而言，銅中心是 2 - 配位且氧化物是四面體的。因此，該結構在某種意義上類似於 SiO2 的主要同質異形體，並且兩種結構都具有互穿晶格的特點。

氧化亞銅在濃氨溶液中形成無色配合物 [Cu (NH3)2]+，在空氣中易氧化為藍色的 [Cu (NH3)4(H2O)2]2+。溶於鹽酸生成 CuCl− 
2，在稀硫酸和硝酸中分別產生硫酸銅和硝酸銅。

Cu2O 在潮濕空氣中會氧化為氧化銅。

## 結構

Cu2O 以立方晶系結晶，晶格常數 _a_l= 4.2696 Å。銅原子排列在 fcc 亞晶格中，氧原子排列在 bcc 亞晶格中。一個亞晶格移動了四分之一的身體對角線。空間群為 Pn3m，包含全八面體對稱的點群。

## 半導體特性

在半導體物理學史上，Cu2O 是研究最多的材料之一，許多實驗性的半導體應用首先在這種材料中得到了證明：

* 半導體
* 半導體二極體
* Phonoritons（「激子、光子和聲子的相干疊加」）

Cu2O 中最低的激子壽命極長；吸收線型已被證明具有 NeV 的線寬，這是迄今為止觀察到的最窄的體激子共振。相關的四極電磁極化子具有接近聲速的低群速度。因此，光在這種介質中的移動速度幾乎與聲音一樣慢，這導致了高電磁極化子密度。基態激子的另一個不同尋常的特徵是，所有主要的散射機制都是定量的。Cu2O 第一個完全無參數的吸收線寬隨溫度變寬的模型的物質，從而可以推斷出相應的衰減係數。Cu2O 可以證明克喇末 - 克勒尼希關係不適用於電磁極化子。

## 應用

氧化亞銅通常用作顏料、殺真菌劑和船舶塗料的防附著劑。早在 1924 年，在矽成為標準之前，基於這種材料的整流二極體就已在工業上使用。氧化亞銅也是本氏測試呈陽性的粉紅色的原因。

2021 年 12 月，東芝宣布研製出透明氧化亞銅 (Cu2O) 薄膜太陽能電池。該電池實現了 8.4% 的能量轉換效率，這是截至 2021 年任何此類電池報告的最高效率。該電池可用於高空平台站應用和電動汽車。

## 參見

* 氧化銅

## 參考資料

## 外部連結

* National Pollutant Inventory: Copper and compounds fact sheet
* Chemical Land21 Product Information page （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Make a solar cell in your kitchen
* A Flat Panel Solar Battery
* Copper oxides project page （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
氧化亚铬

**一氧化鉻**的化學式為 CrO， 又稱**氧化亞鉻**或**氧化鉻 (II)**。它是一種黑色粉末，有著氯化鈉晶型。
次磷酸及其鹽能將三氧化二鉻還原為一氧化鉻：

　
: H3PO2 + 2 Cr2O3 → 4 CrO + H3PO4

一氧化鉻在空氣中迅速被氧化。

一氧化鉻也可以通過鉻汞齊和硝酸反應製備，得到易潮解的黑色粉末，純的一氧化鉻是棕紅色的六方型晶體。

## 化學性質

一氧化鉻可以在空氣中燃燒，產生三氧化二鉻。一氧化鉻在所有溫度下都是介穩的，不溶於水和某些稀酸，但卻溶於稀鹽酸生成一個同時含有二價鉻和三價鉻的溶液。一氧化鉻是強還原劑。

## 鉻的其他氧化物

* 三氧化二鉻
* 二氧化鉻
* 三氧化鉻

## 參考資料
氧化亚锡

**一氧化錫**是一種無機化合物，化學式為 SnO。

## 製備

在 250~350℃加熱甲酸亞錫，或者在 320~350℃加熱草酸亞錫，均可得到一氧化錫：

　
: Sn(HCOO)2 → SnO + 2 CO↑ + H2O↑

　
: SnC2O4 → SnO + CO↑ + CO2↑

也可以在氯化亞錫溶液中，加入碳酸鈉溶液至溶液剛呈鹼性，得到水合一氧化錫沉澱，加熱失水後得到產物，為藍黑色固體。如果用濃氨水和氯化亞錫反應，沉澱在 2mol/L 氨水中加熱，控溫 60~70℃，得到產物，為黑色晶體。

## 化學性質

一氧化錫具有兩性，和酸反應生成 Sn2+，和鹼反應生成 [Sn (OH)3]-：

　
: SnO + 2 HCl → SnCl2 + H2O

　
: SnO + NaOH + H2O → Na[Sn(OH)3]

一氧化錫中的 Sn 處於 + 2 價，具有還原性，如和氯氣加熱反應，產生二氧化錫和氯化錫：

　
: 2 SnO + 2 Cl2 → SnO2 + SnCl4

再如在 220℃以上被氧氣氧化，300℃迅速氧化並發光：

　
: 2 SnO + O2 → 2 SnO2

它也可以被濃硝酸氧化，得到 β-SnO2。即使是較弱的氧化劑，如二氧化硫，在高溫下也能將其氧化為二氧化錫，自身被還原為硫單質。

## 應用

一氧化錫可以用於製備其他亞錫的化合物。

一氧化錫和三氧化二鈰一起燒結，可以用作紫外燈照明的材料。

一氧化錫作為固體路易斯酸，可以催化羧酸與醇之間的酯化反應。用作催化劑的氧化亞錫由 Sn2+ 鹽（通常是 SnCl2）和鹼反應得到水合氧化亞錫，脫水後製得。反應中催化劑結合水，由黑變白，但仍可催化，但多次使用會使 SnO 緩慢氧化，而降低催化活性。

一氧化錫也是一種催化縮醛（酮）合成的非質子酸催化劑，並具有不腐蝕設備、後期處理簡便、催化性能好、無三廢污染等優點，具有良好的前景。

## 參考資料
氧化亚镍

**一氧化鎳**，是鎳的一種氧化物，化學式為 NiO，其中鎳的氧化態是 + 2。因常態下該物質為綠色粉末，故又稱綠色氧化鎳，以區別於主要成分為三氧化二鎳的黑色氧化鎳。一氧化鎳廣泛用於陶瓷和玻璃工業上，可以製造半導體薄膜，還可以作有機化合物氧化過程中的催化劑。

## 組成與結構

像很多二元金屬氧化物一樣，一氧化鎳也是一種非整比化合物。即由於晶體缺陷等因素，一氧化鎳中鎳和氧的比例並非是嚴格的 1:1，而是在 1：1 周圍波動。鎳與氧的原子比例影響著氧化鎳粉末的顏色，當鎳與氧的比例接近 1：1 時理想比例時，一氧化鎳是綠色粉末，但當偏離較多時，為黑色粉末。

NiO 的晶體結構與氯化鈉類似，即岩鹽結構，其中每個 Ni2+（右圖中較小的紫色原子）周圍有六個最近距離的 O2−（圖中較大的綠色原子），氧原子形成正八面體，鎳原子處於其中心；反之亦然，氧原子也處於鎳原子形成的正八面體中。整個晶體可以看作是呈面心立方點陣排布的 Ni2+ 和同樣呈面心立方的 O2−交錯而成，只是兩個點陣的基元位置不同。

## 製備與性質

一氧化鎳可通過多種方法製取。在 400 度以上，鎳的粉末可以和氧氣生成一氧化鎳和三氧化二鎳的混合物。在 1000 度左右鎳可以和水反應生成一氧化鎳，若有一氧化鎳加入可以提高這一反應的速率。

目前最普遍和成功的製備方法是加熱分解多種鎳的二價化合物，比如氫氧化鎳（Ni (OH)2）、硝酸鎳（Ni (NO3)2）和碳酸鎳（NiCO3）來製取一氧化鎳。

　
: Ni(NO3)2 → 2 NiO + 4 NO2 + O2 硝酸鎳的熱解

　
: NiCO3 → NiO + H2O + CO2 碳酸鎳的熱解

一氧化鎳室溫具有反磁性，磁矩為 1.3 玻爾磁子。不溶於水，可以與酸反應，但高溫煅燒過的一氧化鎳不易與酸反應。一氧化鎳具有一定的氧化性，可以被還原性物質如氫氣、一氧化碳還原為金屬鎳。

　
: NiO+H2 → Ni+H2O

## 用途

### 陶瓷與玻璃

一氧化鎳是淺綠色或黑色的粉末，所以最早被用於調配給陶瓷上色的釉料，但由於一氧化鎳在燒制過程中會發生氧化反應而變色，所以帶有高含量一氧化鎳釉料的瓷器會在燒結過程中變色，不容易取得所需的顏色。此外，由於可以增加金屬表面和釉料之間的親和性，一氧化鎳也被用於搪瓷生產中。

加入一氧化鎳可以使玻璃變色，同時改變玻璃的結構和性質，減弱玻璃對紫外部分的吸收，增大玻璃對可見光部分的吸收，比如製造濾過紫外線燈常用的伍德玻璃，即是在含鋇的玻璃里加入 9% 的一氧化鎳，吸收掉可見光的部分，使得發射出的燈光幾乎都是波長為 320-400 奈米的長波紫外線，可用於檢查真菌感染。

### 催化劑

一氧化鎳可用作催化劑。由於是非整比化合物，一氧化鎳的表面會有多餘的的二價鎳離子或者三價鎳離子，從而對各種氧的陰離子如 O-, O2-, O2-, and O22 - 有較強的吸引力，促使他們留在一氧化鎳的表面上與一氧化碳或有機烴類氣體反應，從而可以加速一氧化碳或其他有機化合物如甲烷的氧化過程。

### 電池與半導體器件

1901 年愛迪生使用一氧化鎳作為陰極，鐵為陽極，發明了鎳鐵電池。在鎳鎘電池剛發現的時候，也是使用一氧化鎳作電極，但由於低溫性能不好和製造成本較高，現在已經逐漸被鋰電池取代了。但近來，一氧化鎳的 p 型半導體（表面含有多餘正離子）特性開始引起研究者的注意，當一氧化鎳吸附氣體或外加電場後，其表面的鎳離子數目發生變化，從而改變一氧化鎳的導電性和顏色，因此一氧化鎳薄膜可以被用於製造電阻型半導體氣敏元件和電致變色 (electrochromic) 器件。

## 對健康的影響

通過對倉鼠的實驗發現，吸入的一氧化鎳粉塵會在肺中沉積，經過 100 天之後仍有 40% 的一氧化鎳留在肺中。長期吸入一氧化鎳可能會導致肺部疾病，比如哮喘。

## 參考文獻
氧化亚镓

**氧化亞鎵**，或**氧化鎵（I）** 是一種無機化合物，化學式 Ga2O。

## 製備

氧化亞鎵可以由鎵在真空還原氧化鎵而成:

　
: $\mathrm {Ga_{2}O_{3}+4\ Ga\longrightarrow 3\ Ga_{2}O} $

## 性質

氧化亞鎵是棕黑色反磁性固體，可抵抗乾燥空氣中的進一步氧化。它在 500 °C 以上開始分解，速率則由環境決定 (真空、惰性氣體、空氣)。

## 參考資料
氧化亞鉑

**氧化亞鉑**（化學式：**PtO**），又稱**一氧化鉑**、**氧化鉑（Ⅱ）** ，是鉑的 + 2 價氧化物。鉑的氧化物除了**氧化亞鉑**外，尚有二氧化鉑、三氧化鉑。

## 製備

**氧化亞鉑**可以藉由加熱二氧化鉑至大約 400℃製得：

2 PtO2 → 2 PtO + O2 ↑

**氧化亞鉑**也可藉由加熱氫氧化亞鉑製得：

Pt(OH)2 → PtO + H2O ↑

## 參見

* 鉑
* 氧化物
* **氧化亞鉑**、二氧化鉑、三氧化鉑
* 氫氧化亞鉑
氧化伯醇到羧酸

**氧化伯醇到羧酸**是有機化學中的一種重要的氧化反應。

當伯醇被轉化為羧酸，端基碳原子增加了其氧化態至四價。氧化劑可以對於複雜的有機分子進行氧化，而對於具有氧化 - 敏感官能團的底物則選取氧化劑擇需要一定的底物選擇性。最常用的氧化劑有：高錳酸鉀（KMnO4）、瓊斯試劑、PDC 的 DMF 溶液、Heyns 氧化試劑、四氧化釕（RuO4）以及 TEMPO。

## 高錳酸鉀

高錳酸鉀（KMnO4）是一種非常強的氧化劑，可與許多官能團發生反應，如二級醇，1,2 - 二醇、醛、烯烴、肟、硫化物以及硫醇。在一定的條件下，高錳酸鉀能非常高效的將伯醇氧化為羧酸。這個反應最早被 Fournier 所報導，他使用了高錳酸鉀加入醇的鹼性水溶液當中進行反應，得到的反應混合物攪拌至反應完成。由於反應過程很迅速，醇必須要分批的溶解於水溶液當中。該反應還可以使用有機與水的混合溶劑如：二氧六環，吡啶，丙酮或叔丁醇。高錳酸鉀在氧化伯醇之前會先與碳碳雙鍵發生反應。

通常，高錳酸鉀進行的氧化反應都在強鹼性條件下進行，如使用 1N NaOH 或 KOH 溶液，因為這會促進氧化的速度以及更好的選擇性。對於一些強鹼敏感的底物，則反應可在低 pH 條件下甚至酸性條件下進行，但此法會犧牲反應速率。

高錳酸鉀在水中會發生分解，形成二氧化錳（MnO2）和氧氣。這種分解反應可被酸、鹼或 MnO2 催化。因此在反應之初很難確定高錳酸鉀的實際使用量，而必須在反應過程中逐步增加高錳酸鉀的用量直至氧化反應逐步進行完全。

## 瓊斯氧化

所謂的瓊斯試劑可通過在硫酸水溶液中溶解三氧化鉻（CrO3）製備，性狀為紅色的含有鉻酸（H2CrO4）和其寡聚物的溶液。化學家瓊斯最早發現可使用瓊斯試劑在丙酮中氧化伯醇至羧酸。這種經典的方法是一種「直接加料」的方法，但不可避免的形成相應的副產物酯，具有結構 R-CO-O-CH2-R，這種副產物是氧化產生的羧酸和原料醇通過酯化反應產生的。Holland 和 Gilman 證明了這種副反應可通過「反加料」所抑制，操作方法是將伯醇的丙酮溶液緩慢的滴加入瓊斯試劑的稀溶液當中。

瓊斯試劑與二級醇反應可以氧化至酮化合物。使用瓊斯試劑氧化含有一級和二級羥基的醇化合物，可以得到酮酸化合物。

使用瓊斯試劑的一大困難是需要操作大量的三氧化鉻，這種化合物具有高度毒性且對環境造成污染，因此後來被趙芒柱（Zhao）所改進。該過程使用了高碘酸（H5IO6）作為氧化劑，而 CrO3 只使用了約 1.2 mol% 的催化量。Zhao 對於瓊斯試劑的改進使得這種氧化條件非常適用於大量反應。

## PDC 的 DMF 溶液（Corey 和 Schmidt 法）

重鉻酸吡啶鹽（PDC）是一種亮橙色的固體，具有分子式（C5H5NH)2Cr2O7），常用於氧化伯醇和仲醇分別至醛或酮化合物。另一方面，1979 年 Corey 和 Schmidt 報導了「飽和」的伯醇與 PDC「使用二甲基甲醯胺」（Me2NCHO, DMF）作為溶劑，可氧化伯醇至羧酸而不是醛。有趣的是，當底物為烯丙基或者苄基伯醇時，反應產物則到不了羧酸階段。Corey 和 Schmidt 的氧化飽和伯醇至羧酸的反應需要在中性條件下進行。

## 通過分離的醛從醇氧化至羧酸

由於上述的許多氧化伯醇至羧酸的條件大多非常劇烈，對於許多保護基都不適用，因此有機化學家發現可通過兩步反應得到氧化的羧酸。伯醇可先氧化至醛階段，這個方法有許多成熟的方法，如 2 - 碘醯基苯甲酸氧化，戴斯－馬丁氧化劑氧化等。醛還可通過 Pinnick 氧化反應製備，其使用的試劑為亞氯酸鈉。
這個方法通常用於天然產物的全合成，Nicolaou 等就在平板素的全合成中使用了該方法。

## 參考文獻

## 擴展閱讀

* Marcos Fernández; Gabriel Tojo. Oxidation of Primary Alcohols to Carboxylic Acids: A Guide to Current Common Practice (Basic Reactions in Organic Synthesis). Berlin: Springer. 2006. ISBN 0-387-35431-X.
氧化作用

**氧化**又被稱為**氧化作用**、**氧化反應**。是還原劑（被氧化物）與氧化劑（被還原物）之間的氧化數升降。

還原劑可藉由獲得氧，失去氫離子，或者失去電子的過程，使得氧化數上升。
而氧化劑可通過失去氧，獲得氫離子，或者得到電子的過程，使得氧化數下降。

一般物質與氧氣發生氧化時放熱，個別可能吸熱，如氮氣與氧氣的反應。電化學中陽極發生氧化，陰極發生還原。

## 元素對氧的活性

**在空氣中**
: 鉀 > 鈉 > 鋇 > 鍶 > 鈣 > 鎂 > 鋁 > 錳 > 碳 > 鋅 > 鉻 > 鐵 > 鈷 > 鎳 > 錫 > 鉛 > 氫 > 銅 > 汞 > 銀 > 鉑 > 金

**在電化學中 (氧化還原電位)**
: 鋰 > 銣 > 鉀 > 銫 > 鋇 > 鍶 > 鈣 > 鈉 > 鎂 > 鋁 > 錳 > 鋅 > 鉻 > 鐵 > 鈷 > 鎳 > 錫 > 鉛 > 氫 > 銅 > 汞 > 銀 > 鉑 > 金

## 化工應用

「氧化」不僅是一種重要的化工單元過程，更影響大眾的日常生活。在化學工業生產中佔有非常重要的地位，用於許多化合物的製備：

* 硫化鐵氧化成二氧化硫，再將二氧化硫氧化成三氧化硫，以製備硫酸
* 氮氧化成一氧化氮（以鉑作為催化劑），再將一氧化氮氧化成二氧化氮以製備硝酸
* 磷氧化成五氧化二磷製備磷酸
* 乙烯氧化生成環氧乙烷
* 甲醇氧化被奪去氫生成甲醛
* 氯化氫氧化被奪去氫生成氯氣和水

## 參見

* 氧化還原反應

還原劑

* 還原
* 活性度
氧化偶氮化合物

**氧化偶氮化合物**（英文：Azoxy）是偶氮化合物的 N - 氧化物，通式寫作 RN=N+(-O−) R 或 R-N=N (→O)-R'。相應的官能團稱為**氧化偶氮基**。

氧化偶氮基具有以下共振式，因此它既是 1,2 - 偶極體，也是 1,3 - 偶極體：

　
: R-N=N+(-O−)-R' ←→ R-N+-N(-O−)-R'

它們可能具有基因毒性。

## 合成

亞硝基化合物和羥胺衍生物失水縮合可以得到氧化偶氮化合物：

　
: R-NHOH + R'-N=O → R-N=N+(-O−)-R' + H2O

用亞砷酸鈉或其他還原劑還原硝基苯，會生成中間產物苯基羥胺和亞硝基苯。它們相互作用，也會得到氧化偶氮苯：

　
: 2 Ph-NO2 + As2O3 + NaOH → Ph-N=N+(-O−)-Ph

以氧化偶氮苯為例，它還可通過偶氮苯的三氧化鉻氧化，苯胺的過氧化氫氧化，以及 beta - 苯基羥胺的高錳酸鉀等途徑製備。

## 反應

氧化偶氮化合物具有氧化性。用鋅 / 鹽酸作還原劑時，得到兩個胺；用三苯基膦作還原劑時，得到偶氮化合物：

　
: Ar-N=N+(-O−)-Ar + Ph3P → Ar-N=N-Ar + Ph3P=O

　
: Ar-N=N+(-O−)-Ar + Zn/HCl → 2 Ar-NH2

氧化偶氮化合物的 N=N-O 部分是 1,3 - 偶極體，可以發生環加成反應。芳香族的氧化偶氮化合物在強酸作用下，氧原子發生重排，得到對羥基偶氮化合物：

　
:

## 參考資料
氧化偶联反应

**偶聯反應**，也寫作**耦合反應**、**偶合反應**或**耦聯反應**，是兩化學實體（或單位）結合生成一分子的有機化學反應。狹義的偶聯反應是涉及有機金屬催化劑的碳－碳鍵形成反應，根據類型的不同，又可分為**交叉偶聯**和**自身偶聯**反應。在偶聯反應中有一類重要的反應，RM（R＝有機片段；M＝主基團中心）與 R'X 的有機鹵素化合物反應，形成有新碳－碳鍵的產物 R－R'。

根岸英一、鈴木章與理察・赫克開發鈀催化偶聯反應，貢獻突出，共同獲授 2010 年度諾貝爾化學獎。

偶聯反應大體可分為兩種類型：

* 交叉偶聯反應：兩種不同片段連接成一分子，如溴苯（PhBr）與乙烯形成苯乙烯 (PhCH=CH2)。
* 自身偶聯反應：相同的兩片段形成一分子，如碘苯（PhI) 自身形成聯苯（Ph－Ph)。

## 機理

偶聯機理通常起始於有機鹵代烴和催化劑氧化加成；第二步是另一分子與其轉移金屬化，將待偶聯的兩分子接於同一金屬中心；最後一步是還原消除，待偶聯的兩分子結合在一起形成新分子並再生催化劑。不飽和的有機基團在加合一步速度更快，通常易於偶聯。中間體通常不傾向 β- 氫消除。

一項計算化學研究中表明，不飽和有機基團更易於在金屬中心偶聯。還原消除的速率高低如下：

乙烯基－乙烯基＞苯基－苯基＞炔基－炔基＞烷基－烷基

不對稱的 R－R′形式偶聯反應，其活化能壘與反應能量與相應的對稱偶聯反應 R－R 與 R′－R′的平均值相近，如：乙烯基－乙烯基＞乙烯基－烷基＞烷基－烷基。

另一種假說認為，水溶液偶聯反應其實是通過自由基機理，而不是金屬－參與機理。

### 催化劑

偶聯反應最常用的金屬催化劑是鈀催化劑，有時也用鎳與銅。四（三苯基膦）鈀是常用的鈀催化劑。鈀催化的有機反應有許多優點，如：官能團的耐受性強，有機鈀化合物對水和空氣甚穩定。

如下一些關於鈷催化的偶聯反應的綜述，鈀和鎳介導的反應以及它們的用途。

### 離去基團

離去基團在有機偶聯反應常為溴、碘或三氟甲磺醯基。有機氯化物相對這些離去基團更廉價易得，故氯是較理想的離去基團。與之反應的有機金屬化合物還有錫、鋅或硼。

### 操作條件

雖然大多偶聯反應涉及的試劑都對水和空氣極其敏感，但不可認為所有有機偶聯反應需要絕對的無水無氧條件。有些有機鈀介導的反應就可在水溶液中，用三苯基膦和硫酸製備的磺化膦試劑反應。總體來講，大多這類反應都藉不飽和金屬絡合物反應，而這些絡合物都不滿足 18 共價電子的穩定結構，故空氣中的氧氣能影響偶聯反應。

## 類型

常見偶聯反應有：

## 雜項反應

一種基於芳基鹵代烴和全氟代苯的鈀－催化偶聯反應由基思・法紐（Keith Fagnou）和其同事所報導。對於這種缺電子的芳環來講，這類官能團化反應很不尋常。

## 應用

許多偶聯反應已經廣泛的應用於製藥工業和相關的工業原料。

## 參見

* 鈀催化偶聯反應

## 參考資料