普利斯特里從布萊克煅燒石灰石對CO₂的發(fā)現(xiàn)受到啟發(fā)，利用凸透鏡聚集太陽光使一些物質(zhì)燃燒或分解放出氣體并進(jìn)行研究。1774年8月1日，普利斯特里終于成功地制得了氧氣，成為化學(xué)史上有重大意義的事件。
　　他的實(shí)驗非常簡單，把氧化汞放在一個充滿水銀的玻璃瓶里，然后，把玻璃瓶倒放在水銀槽中，玻璃瓶完全被水銀充滿，空氣全被排除掉，氧化汞浮在最上面。然后，他用凸透鏡聚集太陽光，照射到氧化汞上，使氧化汞受熱。
　　經(jīng)過長期加熱，溫度逐漸升高，氧化汞受熱分解成汞，并放出氧氣。于是，氧氣聚集起來排走玻璃瓶中的汞，使汞面降低。氣體空間體積不斷增加，直到氣體體積為氧化汞體積的三四倍為止。其反應(yīng)方程式為： 。

但是，當(dāng)初他并不知道制得的純凈氣體是氧氣。盡管如此，細(xì)心的普利斯特里又做了許多試驗來了解這種氣體的性質(zhì)，以及它同別種“空氣”的區(qū)別。他的研究方法是：

普氏從上述實(shí)驗中得出，該氣體有助燃、助呼吸作用，這些性質(zhì)與一般空氣類似，但作用更強(qiáng)。但是，他把氧氣所這種新氣體錯誤地用燃素說來解釋，并把制得的氧氣稱為“脫燃素空氣”。由于運(yùn)用了錯誤的理論，這種命名是不恰當(dāng)?shù)摹?sup class="sup--normal" data-sup="3" data-ctrmap=":3,"> [3] 

1772年，舍勒對空氣進(jìn)行研究后，他首先認(rèn)識到氧氣是空氣的一種重要成分。他用硫磺和鐵粉混合，在空氣中燃燒，消耗掉鐘罩中空氣中的氧氣而制得氮?dú)?，?dāng)時他稱它為“濁氣”或“用過的空氣”，或能使人死亡的氣體。
　　經(jīng)過思索，舍勒明白了，原來當(dāng)時人們認(rèn)為空氣是一種元素的觀點(diǎn)是錯誤的。他猜想：空氣是兩種不同物質(zhì)的混合，一種是濁氣，能使人死亡的空氣；一種是能使人活命的空氣，能幫助燃燒，在燃燒中消失。于是，舍勒產(chǎn)生了興趣，并開始了他的實(shí)驗。
　　1773年，他把硝石（KNO₃）裝進(jìn)曲頸瓶，瓶口系一個排完空氣的豬膀胱，再把曲頸瓶放到火爐上去燒。硝石融化時分解，放出一種氣體，很快把豬膀胱充滿了，這種氣體正是那種能活命的氣體，即現(xiàn)在所知道的氧氣。
　　舍勒進(jìn)行了仔細(xì)的鑒別，他把紅熱的木炭扔到充滿“能活命的氣體”的瓶中，木炭迅速燃燒，光亮耀眼，比在普通空氣中燃燒得更快更亮。舍勒將1/5的這種氣體和4/5濁氣混合于瓶中，蠟燭能正常燃燒，老鼠也同在普通空氣中一樣呼吸。由此他確定這種氣體是一種純凈的能活命的氣體。
　　舍勒給這種氣體命名為“火空氣”，因為他發(fā)現(xiàn)除硝石外，加熱氧化汞、高錳酸鉀、碳酸銀、碳酸汞，均能釋放出氧氣來。 ^[3] 

拉瓦錫對氧氣的發(fā)現(xiàn)是在普里斯特里啟發(fā)下完成的。1774年，拉瓦錫用汞灰（HgO）的合成與分解實(shí)驗制得氧氣，并對它進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)它能與很多非金屬單質(zhì)合成多種酸，故命名為“酸氣”（希臘文Oxygene）。
　　拉瓦錫通過氧氣的實(shí)驗，提出了燃燒的氧化學(xué)說，推翻了燃素說，發(fā)動了化學(xué)史上著名的化學(xué)革命，使過去以燃素說形式倒立著的化學(xué)正立過來。因此，雖然不是他首先發(fā)現(xiàn)氧氣，但恩格斯還是稱他為“真正發(fā)現(xiàn)氧氣的人”，而舍勒和普利斯特里是“當(dāng)真理碰到鼻尖上的時候還是沒有得到真理”。 ^[3] 

1802年，德國東方學(xué)者克拉普羅特偶然讀到一本64頁的漢文手抄本，書名是《平龍認(rèn)》，作者是馬和，著作年代是唐代至德元年（公元756年）。克拉普羅特讀完此書以后，驚奇地發(fā)現(xiàn)，這本講述如何在大地上尋找“龍脈”的堪輿家著作，竟揭示了深刻的科學(xué)道理：空氣和水里都有氧氣存在。

1807年，克拉普羅特在彼得堡俄國科學(xué)院學(xué)術(shù)討論會上宣讀了一篇論文，題目是《第八世紀(jì)中國人的化學(xué)知識》，其中提到，空氣中存在“陰陽二氣”，用火硝、青石等物質(zhì)加熱后就能產(chǎn)生“陰氣”；水中也有“陰氣”，它和“陽氣”緊密結(jié)合在一起，很難分解?？死樟_特指出，馬和所說的“陰氣”，就是氧氣。證明中國早在唐朝就知道氧氣的存在并且能夠分解它，比歐洲人發(fā)現(xiàn)氧氣足足早了1000多年?？死樟_特這篇論文使在場的科學(xué)家都感到驚奇不已。 ^[4] 

氧氣（Oxygen）希臘文的意思是“酸素”，該名稱是由法國化學(xué)家拉瓦錫所起，原因是拉瓦錫錯誤地認(rèn)為，所有的酸都含有這種新氣體。日文里氧氣的名稱仍然是“酸素”。

氧氣的中文名稱是清朝徐壽命名的。他認(rèn)為人的生存離不開氧氣，所以就命名為“養(yǎng)氣”即“養(yǎng)氣之質(zhì)”，后來為了統(tǒng)一就用“氧”代替了“養(yǎng)”字，便叫這“氧氣”。

O₂分子內(nèi)的化學(xué)鍵通常是共價鍵。

從實(shí)驗上來說，順磁共振光譜證明O有順磁性，還證明O有兩個未成對地電子。說明原來的以雙鍵結(jié)合的氧分子結(jié)構(gòu)式不符合實(shí)際。

氧氣的結(jié)構(gòu)如右圖所示，基態(tài)O₂分子中并不存在雙鍵，氧分子里形成了兩個三電子鍵。

氧的分子軌道電子排布式是 ，在π軌道中有不成對的單電子，所以O(shè)₂分子是所有雙原子氣體分子中唯一的一種具有偶數(shù)電子同時又顯示順磁性的物質(zhì)。 ^[5] 

兩個氧原子進(jìn)行sp軌道雜化，一個單電子填充進(jìn)sp雜化軌道，成σ鍵，另一個單電子填充進(jìn)p軌道，成π鍵。氧氣是奇電子分子，具有順磁性。 ^[5] 

普通氧氣含有兩個未配對的電子，等同于一個雙游離基。兩個未配對電子的自旋狀態(tài)相同，自旋量子數(shù)之和S=1，2S+1=3，因而基態(tài)的氧分子自旋多重性為3，稱為三線態(tài)氧。 ^[6] 

在受激發(fā)下，氧氣分子的兩個未配對電子發(fā)生配對，自旋量子數(shù)的代數(shù)和S=0，2S+1=1，稱為單線態(tài)氧。

空氣中的氧氣絕大多數(shù)為三線態(tài)氧。紫外線的照射及一些有機(jī)分子對氧氣的能量傳遞是形成單線態(tài)氧的主要原因。單線態(tài)氧的氧化能力高于三線態(tài)氧。

單線態(tài)氧的分子類似烯烴分子，因而可以和雙烯發(fā)生狄爾斯-阿爾德反應(yīng)。

無色無味氣體，熔點(diǎn)-218.8℃，沸點(diǎn)-183.1℃，相對密度1.14（-183℃，水=1），相對蒸氣密度1.43（空氣=1），飽和蒸氣壓506.62kPa（-164℃），臨界溫度-118.95℃，臨界壓力5.08MPa，辛醇/水分配系數(shù)：0.65。 ^[2]  大氣中體積分?jǐn)?shù)：20.95%（約21%）。

同素異形體：臭氧（O₃），四聚氧（O₄），紅氧（O₈）。

表格參考資料來源：高純氣體 ^[7] 

氧氣的化學(xué)性質(zhì)比較活潑。除了稀有氣體、活性小的金屬元素如金、鉑、銀之外，大部分的元素都能與氧氣反應(yīng)，這些反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)，而經(jīng)過反應(yīng)產(chǎn)生的化合物（有兩種元素構(gòu)成，且一種元素為氧元素）稱為氧化物。一般而言，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，幾乎所有的有機(jī)化合物，可在氧中劇烈燃生成二氧化碳與水?；瘜W(xué)上曾將物質(zhì)與氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)定義為氧化反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)指發(fā)生電子轉(zhuǎn)移或偏移的反應(yīng)。氧氣具有助燃性，氧化性。 ^[5] 

1．加熱高錳酸鉀：

高錳酸鉀熱分解的方程式存在爭議，因為其在不同溫度條件下的分解產(chǎn)物會有差異

中學(xué)階段反應(yīng)方程式

大學(xué)教材中反應(yīng)方程式

2．二氧化錳與氯酸鉀共熱： （制得的氧氣中含有少量Cl₂、O₃和微量ClO₂；部分教材已經(jīng)刪掉該制取方法；該反應(yīng)實(shí)際上是放熱反應(yīng)，而不是吸熱反應(yīng)，發(fā)生上述1mol反應(yīng)，放熱108kJ）。

3．過氧化氫溶液催化分解（催化劑主要為二氧化錳，三氧化二鐵、氧化銅也可）： 。

1、分離液態(tài)空氣法

在低溫條件下加壓，使空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，然后蒸發(fā)，由于液態(tài)氮的沸點(diǎn)是‐196℃，比液態(tài)氧的沸點(diǎn)（‐183℃）低，因此氮?dú)?/a>首先從液態(tài)空氣中蒸發(fā)出來，剩下的主要是液態(tài)氧。

空氣中的主要成分是氧氣和氮?dú)狻＠醚鯕夂偷獨(dú)獾姆悬c(diǎn)不同，從空氣中制備氧氣稱空氣分離法。首先把空氣預(yù)冷、凈化（去除空氣中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳?xì)浠衔?/a>等氣體和灰塵等雜質(zhì)）、然后進(jìn)行壓縮、冷卻，使之成為液態(tài)空氣。然后，利用氧和氮的沸點(diǎn)的不同，在精餾塔中把液態(tài)空氣多次蒸發(fā)和冷凝，將氧氣和氮?dú)夥蛛x開來，得到純氧（可以達(dá)到99.6%的純度）和純氮（可以達(dá)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(chǎn)出的氧氣，經(jīng)過壓縮機(jī)的壓縮，最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(chǎn)氧氣，雖然需要大型的成套設(shè)備和嚴(yán)格的安全操作技術(shù)，但是產(chǎn)量高，每小時可以產(chǎn)出數(shù)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(yùn)、不用倉庫儲存的空氣，所以從1903年研制出第一臺深冷空分制氧機(jī)以來，這種制氧方法一直得到最廣泛的應(yīng)用。

膜分離技術(shù)得到迅速發(fā)展。利用這種技術(shù)，在一定壓力下，讓空氣通過具有富集氧氣功能的薄膜，可得到含氧量較高的富氧空氣。利用這種膜進(jìn)行多級分離，可以得到百分之九十以上氧氣的富氧空氣。

3、分子篩制氧法（吸附法）

利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子篩把空氣中的氧離分出來。首先，用壓縮機(jī)迫使干燥的空氣通過分子篩進(jìn)入抽成真空的吸附器中，空氣中的氮分子即被分子篩所吸附，氧氣進(jìn)入吸附器內(nèi)，當(dāng)吸附器內(nèi)氧氣達(dá)到一定量（壓力達(dá)到一定程度）時，即可打開出氧閥門放出氧氣。經(jīng)過一段時間，分子篩吸附的氮逐漸增多，吸附能力減弱，產(chǎn)出的氧氣純度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子篩上面的氮，然后重復(fù)上述過程。這種制取氧的方法亦稱吸附法.利用吸附法制氧的小型制氧機(jī)已經(jīng)開發(fā)出來，便于家庭使用。

4、電解制氧法

把水放入電解槽中，加入氫氧化鈉或氫氧化鉀以提高水的電解度，然后通入直流電，水就分解為氧氣和氫氣。每制取一立方米氧，同時獲得兩立方米氫。用電解法制取一立方米氧要耗電12～15千瓦小時，與上述兩種方法的耗電量（0.55～0.60千瓦小時）相比，是很不經(jīng)濟(jì)的。所以，電解法不適用于大量制氧。另外同時產(chǎn)生的氫氣如果沒有妥善的方法收集，在空氣中聚集起來，如與氧氣混合，容易發(fā)生極其劇烈的爆炸。所以，電解法也不適用家庭制氧的方法。

冶煉工藝：在煉鋼過程中吹以高純度氧氣，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反應(yīng)，這不但降低了鋼的含碳量，還有利于清除磷、硫、硅等雜質(zhì)。而且氧化過程中產(chǎn)生的熱量足以維持煉鋼過程所需的溫度，因此，吹氧不但縮短了冶煉時間，同時提高了鋼的質(zhì)量。高爐煉鐵時，提高鼓風(fēng)中的氧濃度可以降焦比，提高產(chǎn)量。在有色金屬冶煉中，采用富氧也可以縮短冶煉時間提高產(chǎn)量。

化學(xué)工業(yè)：在生產(chǎn)合成氨時，氧氣主要用于原料氣的氧化，以強(qiáng)化工藝過程，提高化肥產(chǎn)量。再例如，重油的高溫裂化，以及煤粉的氣化等。

國防工業(yè)：液氧是現(xiàn)代火箭最好的助燃劑，在超音速飛機(jī)中也需要液氧作氧化劑，可燃物質(zhì)浸漬液氧后具有強(qiáng)烈的爆炸性，可制作液氧炸藥。