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卡镂镐燊释学院的氧元素探秘之旅 在卡镂镐燊释学院那如梦如幻的世界里，古老的建筑与神秘的魔法气息交织在一起。校园中，奇异的花草在微风中轻轻摇曳，仿佛在低声诉说着古老的传说，阳光透过茂密的枝叶洒下，形成一片片金色的光斑，像是通往神秘领域的路标。 汪鑫焱和小璇，这两位对知识充满渴望的年轻学子，如同两颗闪耀的新星，在学院的奇妙旅程中不断探索。今天，他们又站在了新的求知门槛前，眼中闪烁着期待与好奇的光芒，等待着老师开启新的探索之旅。 而带领他们的，是备受尊敬的艾莉丝老师。艾莉丝老师身着一袭华丽的长袍，长袍上的神秘图案在光线的照耀下闪烁着微光，仿佛蕴含着无尽的智慧。她那深邃的眼眸中，总是透着一种能看穿一切奥秘的光芒，举手投足间尽显优雅与从容，就像一位指引迷途之人的智慧女神。 “同学们，今天我们要探索的是氧元素。”艾莉丝老师的声音如同清澈的溪流，在实验室中缓缓流淌，瞬间吸引了汪鑫焱和小璇的全部注意力。“氧（英文名：oxygen），化学元素，符号为 o，原子序数为 8，原子量为 15.999，位于元素周期表第二周期第 via 族，其电子排布为[he]2s22p?。氧元素是地壳中分布最广、含量最多的元素，也是维持动植物生命所必需的元素，它的活泼性非常强，可以与其他元素结合组成各种各样的化合物。” 老师带着他们走进了实验室。这个实验室宛如一个神秘的魔法殿堂，四周的墙壁上挂满了各种复杂的化学公式和元素周期表，那些公式像是神秘的魔法符文，元素周期表则像是一幅巨大的宇宙星图，指引着探索元素奥秘的方向。实验室的中央摆放着各式各样先进而精密的仪器设备，有的仪器闪烁着五彩的光芒，有的发出轻微的嗡嗡声，仿佛它们都在等待着被唤醒，去揭示氧元素的神秘面纱。 “早在公元前 2 世纪，拜占庭的费隆（philo）就思考了气体的膨胀和收缩，他的吸水蜡烛试验为我们对气体的理解迈出了重要的一步。在中国，南北朝时期炼丹术盛行，当时的人用火硝加热等方法，唐朝时就开始了对氧的提炼和研究，中国对氧气的最早发现时间可能大概是在 6 世纪。”老师一边讲述着氧元素的发现历史，一边在实验室中踱步，她的身影在各种仪器之间穿梭，仿佛是在穿越时空，追寻着古人探索的足迹。 “18 世纪初，德国化学家施塔尔（stahl g.e.）等人提出‘燃素理论’，认为一切可以燃烧的物质均由灰和‘燃素’组成，物质燃烧后剩下来的是灰，而燃素本身变成了光和热，散逸到空间去了。然而，这个理论在后来的研究中被证明是错误的。”老师拿起一个装有氧化汞的容器，继续说道，“1767 年，瑞典化学家卡尔威尔海姆舍勒（carl wilhelm scheele）通过加热硝石（亚硝酸盐）得到了氧气，他当时并没有认识到这是一种独特的元素，而是将它称之为‘硝石的挥发物’。1771 年，他再次独立发现了氧气，此次将它称之为‘火焰空气’。1774 年，英国化学家约瑟夫普里斯特利（joseph priestley）通过加热氧化汞（hgo）产生了氧气，但由于他是燃素说的崇拜者，认为实验中产生的气体是一种‘脱燃素空气’。” 老师将氧化汞放入一个特制的加热装置中，模拟当年科学家们的实验。随着温度的升高，氧化汞逐渐分解，产生了气体。“同学们，看，这就是当时他们所观察到的现象。但真正揭开氧气神秘面纱的是法国化学家拉瓦锡（a.l.lavoisier）。1777 年，他通过实验也产生了氧气，并对该气体的性质进行了研究，提出了燃烧的氧化学说，推翻了燃素说。不过，他错误地认为氧气是形成所有酸所必需的组成部分，因此他采用古希腊语中的酸（oxys）和形成（genes）来命名这种气体，称之为氧（oxygen）。中国清末学者徐寿把这种气体称为‘羊气’，后来为了统一，取了其中的‘羊’字；因是气体，又加了部首‘气’头，成为今天我们使用的‘氧’字。” “氧元素的发现历程是科学发展史上的一段精彩篇章，它让我们明白，科学的进步是一个不断质疑、探索和突破的过程。”老师的眼神中充满了对科学先辈们的敬意，她希望通过这些故事，能在汪鑫焱和小璇心中种下科学探索的种子。 接着，老师开始讲解氧元素的生理作用。“同学们，氧在人体和动植物的生命活动中扮演着至关重要的角色。对于人体而言，呼吸作用是我们摄取氧气的主要方式。人体从外界呼吸的氧首先进入肺泡，弥散到肺部的毛细血管中，与血红蛋白结合成氧合血红蛋白。这个过程就像是一场神奇的接力赛，氧气在血红蛋白这个‘小货车’的运载下，随着血液在心脏的驱动下由动脉输往全身。当到达毛细血管时，氧合血红蛋白解离出氧并携走二氧化碳，这时由氧合血红蛋白解离出来的氧为溶解氧，进入细胞线粒体，完成氧化还原反应，与糖、蛋白质、脂肪作用产生热量释放机械能，为人体生命活动提供能量。而且，人体的皮肤也在呼吸哦，虽然皮肤呼吸量仅是肺呼吸量的 1%，但只要皮肤呼吸停止 40 分钟就可能会导致人体死亡。皮肤通过在组织内燃烧糖，把它分解成二氧化碳和水，与此同时通过汗孔与外界空气进行交换，从而散发热、排泄有害物质、蒸发水分等。” 老师拿起一个人体呼吸系统的模型，详细地向他们展示氧气在其中的运行路径。“你们看，从鼻腔到气管，再到肺部，这是一个复杂而精妙的结构，每一个部分都在氧气的摄取和利用过程中发挥着独特的作用。肺泡就像是一个个小小的‘氧气站’，它们有着巨大的表面积，能够让氧气快速地进入血液。” “对于植物体而言，它们既能消耗氧气，又能产生氧气。绿色植物通过光合作用，利用太阳辐射能在水的参与下将二氧化碳转换为碳水化合物，并放出氧气，这是大自然中最神奇的化学反应之一。而在进行呼吸作用时，植物吸收氧气将体内一部分碳水化合物氧化还原为二氧化碳放出，同时把在光合作用时固定的能量的一部分重新释放出来。植物的呼吸作用发生在细胞的线粒体中，白天，光合作用与呼吸作用是同时进行的；夜间，光合作用停止，只存在呼吸作用。这种光合作用和呼吸作用的相互关系，维持了植物的生长和发育，也使得氧在自然界中实现了循环利用。”老师走到一盆绿色植物前，轻轻抚摸着叶片，向他们解释着植物与氧的奇妙关系。 “对于水生动物来说，水中氧含量只有空气中氧含量的 5%，而且氧在水中的扩散速度更慢一些，所以它们拥有比陆生动物更有效的呼吸器官。水生动物通常靠鳃吸入氧气维持生命活动，鳃就像是一个高效的氧气过滤器，能够从水中提取出足够的氧气。而陆生动物的呼吸方式则多种多样，无尾两栖类动物通过肺和皮肤进行呼吸，肺内壁呈蜂窝状，但肺的表面积不大，因此，皮肤呼吸仍占重要地位。爬行动物的肺虽然和两栖类一样为囊状，但其内壁有复杂的间隔，把内腔分隔成蜂窝状小室，使其与空气接触的面积增大。不同的动物根据自身的生存环境，进化出了适应的呼吸方式，这都是大自然的神奇之处。”老师又拿出一些水生动物和陆生动物的模型，展示它们的呼吸器官和呼吸方式。
