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1777年，法國化學家拉瓦錫提出燃燒的氧化學說，指出物質只能在含氧的空氣中進行燃燒，燃燒物重量的增加與空氣中失去的氧相等，從而了全部的燃素說，并正式確立質量守恒定律。從嚴格意義上講，發現氧元素的為瑞典化學家舍勒，而確定氧元素化學性質的為法國化學家拉瓦錫。 [3]
在1608年，Cornelius Drebbel證明了加熱硝石（硝酸鉀，KNO?）能釋放氣體。這就是氧氣，然而并沒有對它進行鑒定。

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。

2018年5月16日，大阪產業大學、日本國立天文臺及名古屋大學等組成的團隊宣布，使用南美智利的ALMA射電望遠鏡發現距地球132.8億光年的獅子座方向銀河中存在氧。

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。

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