氧（拼音：yǎnɡ，注音：丨ㄤˇ，粤拼：joeng5；英语：Oxygen），是一种化学元素，其化学符号为O，原子序数为8，原子量为15.999 u，在元素周期表中属于氧族。氧属于非金属，是具有高反应性的氧化剂，能够与大部分元素以及其他化合物形成氧化物。[3]氧在宇宙中的总质量在所有元素中位列第三，仅居氢和氦之下。[4]在标准温度和压力下，两个氧原子会自然键合，形成无色无味的氧气，即双原子氧（）。氧气是地球大气层的主要成分之一，在体积上占20.8%，仅次于氮气。[5]地球地壳中近一半（46.6%）的质量都是由氧和氧化物所组成。[6][7]
）。氧气是
氧是细胞呼吸作用中重要的元素。在生物体中，主要有机分子，如蛋白质、核酸、碳水化合物和脂肪等，还有组成动物外壳、牙齿和骨骼的无机化合物，都含有氧原子。生物体绝大部分的质量都由含氧原子的水组成。光合作用利用阳光的能量把水和二氧化碳转化为氧气。氧气的化学反应性强，容易与其他元素结合，所以大气层中的氧气成分只能通过生物的光合作用持续补充。臭氧（）是氧元素的另一种同素异构体，能够较好地吸收中紫外线辐射。位于高海拔的臭氧层有助阻挡紫外线，从而保护生物圈。不过，在地表上的臭氧属于污染物，为雾霾的副产品之一。在低地球轨道高度的单原子氧足以对航天器造成腐蚀。[8]
）是氧元素的另一种卡尔·威廉·舍勒于1773年或之前在乌普萨拉最早发现氧元素。约瑟夫·普利斯特里亦于1774年在威尔特郡独立发现氧，因为其成果的发表日期较舍勒早，所以一般被誉为氧的发现者。1777年，安托万-洛朗·德·拉瓦锡进行了一系列有关氧的实验，推翻了当时用于解释燃烧和腐蚀的燃素说。他也提出了氧的现用IUPAC名称“oxygen”，[9]源自希腊语中的“ὀξύς”（oxys，尖锐，指酸）和“-γενής”（-genes，产生者）。这是因为命名之时，人们曾以为所有酸都必须含有氧。在东亚，日本最先开始接触现代化学，因此将其直译为酸素，今天依然是氧的日文汉字名称。在中国则是清末由徐寿等人的翻译书籍传入许多化学词汇，其中原法文元素名“oxygène”被译为“养”[10]，后译为“氱”[11]，最终演变为今天的中文名“氧”。
早期实验
人类最早研究燃烧和空气之间的关系，可追溯至前2世纪古希腊学者拜占庭的费隆所做的实验。费隆在著作《气动学》（希腊语：πνευματικά）中写道，如果将点燃的蜡烛置于水中，再用瓶子盖住蜡烛至水面，水面就会在瓶颈内上升。[12]费隆错误地推论，有一部分空气经燃烧转换成火元素，因此可以经玻璃中的小孔逃逸出去。过千年以后，列奥纳多·达·芬奇在费隆的基础上又观察到，燃烧和呼吸都会消耗部分空气。[13]
17世纪，罗伯特·波义耳证明空气是燃烧过程必需的物质。约翰·梅奥进一步证明，燃烧只需要空气中的一种成分，他称之为“铜硝石之灵”（拉丁语：spiritus nitroaereus）。[14]在其中一个实验中，他发现把点燃的蜡烛或老鼠放在盖着水面的密封容器内，水面都会上升，而且在蜡烛熄灭或老鼠死亡时，容器内空气的四分之一容量会被水取代。[15]他得出的结论是，燃烧和呼吸都会消耗“铜硝石之灵”。
梅奥发现锑在燃烧之后重量有所提升，由此论证“铜硝石之灵”一定是在燃烧过程中和锑结合了。他也认为，肺脏能将“铜硝石之灵”从空气中分离出来，运送到血液之中，而动物的热量和肌肉运动都是“铜硝石之灵”与体内某些其他物质反应的结果。[14]梅奥在1668年《两篇论文》（拉丁语：Tractatus duo）中的〈论呼吸〉（拉丁语：De respiratione）一文中发表了这一系列实验和发现。[15]
燃素说
罗伯特·虎克、奥勒·博克、米哈伊尔·瓦西里耶维奇·罗蒙诺索夫和皮埃尔·巴扬在17、18世纪都在实验中产生了氧气，但无一发现氧是一种化学元素。[16]由于有当时盛行的燃素说来解释燃烧和腐蚀过程，因此他们都没有发现氧气在这些过程中重要的作用。
炼金术士约翰·约阿希姆·贝歇尔在1667年建立燃素说，化学家格奥尔格·恩斯特·斯塔尔又于1731年对燃素说作进一步修改。[17]根据燃素说，所有可燃物质都由两部分组成。一部分为“燃素”，会在物质燃烧过程中释放出来。不含燃素的部分则是物质的“纯态”。[13]人们认为，木材、煤等可燃性高、燃烧残留物少的物质主要都由燃素所组成，铁等不可燃、会受腐蚀的物质则含有很少的燃素。空气在燃素说中并无任何作用，此学说最初也未经量化实验的验证。大部分常见物质在燃烧过程中都会变轻，所以似乎失去了某种成分，这成为了燃素说的主要观察基础。[13]
发现
瑞典药剂师卡尔·威廉·舍勒在1771至1772年间最早发现氧。他对氧化汞和不同硝酸盐一同加热，产生出氧气。[18][5][13]舍勒把这种气体产物称为“火之气”，因为它能支持燃烧过程。手稿《论空气与火的化学》（德语：Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer）记录了这项发现，1775年寄往出版商，1777年出版。[19]
1774年8月1日，英国教士约瑟夫·普利斯特里把阳光聚焦到装有氧化汞的玻璃管中，从而释放出一种气体，他将其称为“无燃素气”（英语：dephlogisticated air）。[5]他注意到，蜡烛在这一气体中燃烧得更加旺盛，老鼠在呼吸此气时显得更加活跃，存活的时间也更长。在自己吸入“无燃素气”后，普利斯特里写道：“它在肺中的感觉和普通空气无异，但一段时间内我感到胸腔格外轻盈舒适，颇感良好。”[16]这些发现在1775年发表的论文《对空气的进一步发现》（英语：An Account of Further Discoveries in Air）中有所记载。[13][20]由于普利斯特里比舍勒更早发表论文，因此常被称为氧气的最早发现者。
法国化学家拉瓦锡之后也声称独立发现了氧气。普利斯特里在1774年10月拜访拉瓦锡时向他讲解过这项实验如何释放出某种新的气体，又于1774年9月30日致信拉瓦锡，讲述他所发现的新物质。拉瓦锡并未提及收到过此信。舍勒去世之后，人们在他的遗物之中发现了这封信的副本。[19]
拉瓦锡的成果
拉瓦锡观察到，在密封容器中对锡和空气加热后，总重量并没有增加。[5]在打开容器时，空气会迅速涌入。以此可推论，加热过程消耗了容器中的部分空气。他也注意到，锡的重量有所提升，且重量之差和涌入的空气之重量相同。与此类似的实验都记录在拉瓦锡1777年出版的著作《燃烧总论》（法语：Sur la combustion en général）中。[5]他证明空气是两种气体的混合物：燃烧和呼吸过程所必需的“活气”（法语：l'air vital），以及无助燃烧和呼吸的“死气”（法语：azote，取自希腊语ἄζωτον，意为“无生命”），也就是氮气。法语等某些欧洲语言至今仍称氮气为“azote”。[5]
1777年，拉瓦锡将“活气”改名为“oxygène”，结合希腊语词根“ὀξύς”（尖锐，指酸味）和“-γενής”（产生者）。之所以词源提到酸味，是因为他误以为所有酸都必须含有氧。[9]之后化学家确定拉瓦锡在这方面是错误的（氢才是酸的基础），但那时这个名字已被公认为氧的名称了。[21]
英国的普利斯特里比拉瓦锡更早研究氧气，“oxygen”一词也受到了英国科学家的反对。不过在1791年，伊拉斯谟斯·达尔文（查理斯·达尔文的祖父）的科普诗集《植物园》（英语：The Botanic Garden）出版，其中一首名为Oxygen的诗以歌颂氧气为主题，使“oxygen”进入英语词汇之中。[19]
后期历史
约翰·道耳顿的原子理论主张，所有元素都是单原子物质，而在化合物中，不同元素的原子数都呈最简单的整数比。例如，道耳顿假定水的公式为HO（1个氢原子对1个氧原子），从而推论氧的原子量为氢的8倍。今天所知的实际数值约为16。[22]1805年，约瑟夫·路易·盖-吕萨克和亚历山大·冯·洪保德证明水是由两份氢、一份氧所组成。事实上，氢气和氧气都是双原子分子。1811年，阿莫迪欧·阿伏伽德罗利用这一点，通过阿伏伽德罗定律推导出水的正确成分。[23]
19世纪末，科学家发现可以通过压缩和冷却使空气变为液体，再分离其中的各种成分。瑞士化学家、物理学家拉乌尔·皮克泰利用串级法，通过蒸发液态二氧化硫使二氧化碳液化，再通过蒸发液态二氧化碳使氧气液化。1877年12月22日，他向法国科学院发送电报，宣布发现液氧。[24]两天后，法国物理学家路易·保罗·卡耶泰宣布用自己的方法，同样成功制成液氧。[24]两人都只产生了几滴液氧，无法进行进一步的分析。1883年3月29日，波兰科学家齐格蒙特·弗罗布莱夫斯基和卡罗尔·奥尔谢夫斯基终于制成稳定状态下的液氧。[25]1891年，苏格兰化学家詹姆斯·杜瓦产生了足够的液氧做进一步研究。[26]1895年，德国工程师卡尔·冯·林德和英国工程师威廉·汉普森分别研发出商业可行的氧气液化过程。两者都先降低空气温度，使其液化，再用蒸馏法将不同成分逐一气化，分开捕获。[27]
1901年，科学家使乙炔和压缩氧气的混合物燃烧，首次进行了氧炔焊接。氧炔焊接之后成为了焊接、切割金属的常用方法。[27]1923年，美国科学家罗伯特·戈达德研发出首支消耗液态推进剂的火箭推进器。该火箭分别以汽油和液氧作为燃料和氧化剂。1926年3月16日，戈达德在美国马萨诸塞州奥本成功发射一支小型液态推进火箭。火箭达到每小时97公里的速度，并飞至56米的高度。[27][28]
地球大气中的氧气含量在全球范围内有稍稍下滑的趋势，这可能和燃烧化石燃料有关。[29]
同素异形体
双原子氧（），亦即氧气，是氧元素在地球上最常见的同素异形体，地球大气氧的主要部分（见存在形式一节）。双原子氧的键长为121pm，键能为498kJ·mol−1。[30]与生物圈内其它分子的双键或两个单键相比，双原子氧的键能更低，所以它与任何有机分子的反应都会释放热能。[31][32]这一性质是生物体呼吸作用的主要原理（见生物学上的作用一节）。
三氧（），常用名为臭氧，是一种高反应性的氧同素异形体。[33]在上层大气中，经紫外线分解成独立的氧原子。这些氧原子再与结合后，形成臭氧。[9]由于臭氧能较强地吸收紫外线范围内的辐射，所以臭氧层能阻挡一部分辐射抵达地球表面，有屏障的作用。[9]在地球表面出现的臭氧是汽车废气所产生的一种空气污染物。[33]
四聚氧（）分子为亚稳态，2001年发现。[34][35]科学家曾认为，将加压至20GPa所形成的固态氧，是由四聚氧所组成。但2006年的一项研究证明，此固体相态实际上是由原子簇所组成，结构为三方晶系。[36]这种同素异形体很有可能是比和更强得多的氧化剂，可做火箭燃料。[34][35]
）分子为
物理性质
氧气在水中的溶解性比在氮中高，在淡水中的溶解性又比在海水中高。在大气中氧气和氮气的分子比例为1:4，而在水和空气达致平衡的状态下，该比例为1:2。氧气在水中的溶解度会随温度改变：在0°C下的溶解度（14.6mg·L−1）约为在20°C下的双倍（7.6mg·L−1）。[16][39]当空气处于25°C及1标准大气压（101.3千帕斯卡）时，每升淡水含6.04毫升氧气，而每升海水则含4.95毫升氧气。[40]
| 5℃ | 25℃ | |
|---|---|---|
| 淡水 | 9.0 mL | 6.04 mL |
| 海水 | 7.2 mL | 4.95 mL |
氧气在90.20K（−182.95°C）凝结，在54.36K（−218.79°C）凝固。[41]液氧和固氧（）都是呈淡天蓝色的透明物质，这是由于氧分子会吸收红光。（天空呈蓝色是由于蓝光的瑞利散射，而非因氧气的吸收光谱所致。）高纯度液氧一般是通过液化空气分馏法萃取的；[42]亦可利用液氮的低温使空气中的氧气凝结。[43]
极光和气辉（夜辉）的部分颜色来自于氧气分子的光谱。[44]氧气分子会吸收赫茨贝格连续区和舒曼–龙格带内的紫外辐射，形成原子氧。这一过程对大气中层的化学有重要的作用。[45]在激发态下的单态氧在溶液中会化学发光，呈红色。[46]
同位素与来源
、
及
三种稳定大部分是在大质量恒星氦聚变过程晚期合成，也有一部分源于氖燃烧过程。[50]主要是在碳氮氧循环中从氢至氦的聚变过程中产生，因此分布在恒星内部的氢聚变区域。[50]14N在捕获一个4He原子核后变为，因此分布在大质量恒星的氦区域。[50]
在稳定同位素以外，氧还有14种放射性同位素。最稳定的为和，半衰期分别为122.24秒和70.606秒。[49]其余的放射性同位素半衰期都在27秒以内，大部分甚至低于83毫秒。[49]质量低于的同位素的最常见衰变模式为β+，[51][52][53]产物为氮；质量高于的同位素则主要进行衰变，产物为氟。[49]
和
，
衰变，产物为存在形式
在全宇宙中，氧的丰度排在第三位，仅在氢和氦之后。[4]太阳总质量的0.9%为氧元素。[5]按质量算，氧是地球海洋中和陆地上最常见的化学元素：在地球地壳中占49.2%，[6]在海洋中占88.8%。[5]氧气是地球大气层中含量第二高的成分，占总体积的20.8%，总质量的23.1%（共1015吨）。[5][55][a]在太阳系中，地球大气的氧含量是独一无二的：氧气只占火星大气体积的0.1%，金星的大气氧含量则更低。这些行星的氧气是含氧分子（如二氧化碳）在紫外线辐射下所释放出来的。
地球之所以有异常高的氧气，是因为氧循环。地球上的氧主要在大气、生物圈及岩石圈之间流动，是为生物地球化学循环。光合作用是氧循环的主要推动力，它决定了目前的地球大气成分。氧气通过光合作用释放到大气之中，再经呼吸作用、分解作用和燃烧离开大气。今天的大气氧含量处于平衡，氧气的生成率和消耗率相同，约为每年大气氧气总量的二千分之一。
氧气也出现在海洋中。在低温海水中的溶解量更高（见物理性质一节），所以两极附近海洋的生物密度比其他海洋高许多。[56]受硝酸盐、磷酸盐等植物养分所污染的水可促使藻类生长（称为富营养化过程）。这些藻类以及其他生物物质在分解后，会降低水的氧含量。水体的生化需氧量，即把含氧量复原至正常水平所需的氧气量，是水质的一项量化指标。[57]
分析
古气候学家可通过测量海洋动物外壳和骨骼中和同位素之比，推算百万年前的地球气候。同位素的质量比高出12%，因此海水中含的水分子会比含的水分子蒸发得更快。海水温度越低，蒸发率的差异更大。[58]当气候寒冷的时期，蒸发的水形成的雨雪会有较高的，剩余的海水则含较高的。因此在寒冷气候下，海洋生物的外壳和骨骼会包含更多的同位素。[58]
光合作用及呼吸作用
在自然界的光合作用过程中，水分子经过光分解作用后会释放出氧气。具其中一项估计，地球上有70%的氧气由水生绿藻及蓝绿菌产生，其余的氧气则来自陆地植物。[61]根据另一项估计，大气氧气每年有45%来自于海洋。[62]
整个光合作用的简化公式为：[63]
亦即
在进行光合作用的生物体内，产生氧气的反应发生在类囊体膜上，需四个光子的能量。[b]此反应有许多步骤，最终会在类囊体膜上产生质子梯度，以此经光合磷酸化反应合成三磷酸腺苷（ATP）。[64]在生成水分子之后所剩余的会释放到大气之中。[c]
在脊椎动物中，经扩散作用，通过肺内的膜进入红血球。与红血球中的血红蛋白结合，后者从紫蓝色变为亮红色。[33]（会通过玻尔效应从血红蛋白的另一个部分释放出来。）软体动物及某些节肢动物利用血蓝蛋白承载氧气，蜘蛛及海螯虾则利用蚯蚓血红蛋白。[55]含血红蛋白的血液每升可溶解200立方厘米的。[55]
会通过生物体消耗氧气之后所产生的活性氧类有超氧化物（）、过氧化氢（）等。[55]复杂生物免疫系统中有一些部分会生成过氧化物、超氧化物和单态氧来攻击入侵的微生物。在抵御病原攻击的植物过敏反应之中，活性氧类也起着重要的作用。[64]氧对专性厌氧生物有破坏性。这类生物在地球生命演化历程早期处于统治性地位，直至专性厌氧生物出现后10亿年，即25亿年前的大气大氧化事件为止。[67][68]
）、
）等。大气氧气的积聚
大概在35亿年前，地球上出现会进行光合作用的古菌和细菌。在此之前，地球大气中几乎不存在电离氧气。到了古元古代，即30至23亿年前，地球上第一次出现大量的电离氧气。[72]地球形成后的首10亿年内，电离氧气会与溶于海洋中的铁结合，形成条状铁层。30至27亿年前，此类氧气槽达到饱和，氧气开始从海洋释出。17亿年前，氧气水平达到今天的10%。[72][73]
24亿年前的大氧化事件（“氧气大灾难”）期间，海洋和大气的含氧量大幅上涨，大多数的厌氧生物很可能因此绝种。好氧生物利用进行呼吸作用，可以比厌氧生物产生多许多的ATP。[74]所有真核生物，包括动植物等复杂多细胞生物，都用进行呼吸作用。
5.4亿年前，地球进入寒武纪，这段时期的大气含氧量（依体积）在15%和30%间波动。[75]约3亿年前石炭纪进入末期时，大气含氧量达到35%的最高值，[75]这有可能是当时昆虫和两栖类动物体型巨大的原因。[76]
含氧量的波动影响远古气候：含氧量下降时，大气密度一同下降，表面蒸发率因而上升，进而提高温度和降水程度。[77]
以目前光合作用的速率，要生成目前整个大气中所有的氧气需2千年。[78]
医疗
呼吸的主要目的是从空气中吸取氧气。在医疗上，病人吸入额外的氧气，不但能增加其血氧量，还能降低许多种病态肺组织对血流的阻力，减轻心脏的负荷。氧疗可应用于慢性阻塞性肺病、肺炎、某些心脏疾病（充血性心脏衰竭）、某些导致肺动脉血压增高的疾病等等，以及任何使身体吸入及使用氧气能力降低的疾病。[80]
高压氧治疗利用高压氧舱增加氧气分压，治疗舱内的病人，[82]可用于治疗一氧化碳中毒、气性坏疽及减压症等。[83]增加肺内的氧气浓度有助于从血红蛋白的血基质上移除一氧化碳。[84][85]较高的氧气分压能够毒死造成气性坏疽的厌氧菌。[86][87]当潜水员上升过快，环境压力迅速降低时，血液里会形成由氮和氦等气体所组成的气泡。若尽早增加氧气压力，可使这些气泡重新溶解于血液之中，多余的气体从而经肺部自然呼出。[80][88][89]
维生及娱乐
水肺式和水面供气式潜水员以及潜水艇都需要人工供应氧气。潜水艇、潜水器和大气压潜水服中的呼吸气体一般处于大气压力。呼出的气体在经化学方法萃取出二氧化碳之后，再补回氧气，使分压保持不变。在环境压潜水员所呼吸的混合气体之中，氧气的比例须依身处深度而定。纯氧或近纯氧的应用一般仅限于循环呼吸器、深度较浅（约6米以内）的减压过程[92][93]以及2.8巴压力以内的加压舱治疗。在加压舱中之所以能用较高的压力，是因为急性氧气中毒的症状可以即时控制，而不存在溺死的危险。更深的潜水则需要在呼吸气体中掺入其他气体，如氮气和氦气，目的是大大降低氧气分压，以避免氧气中毒。[92]
登山或乘坐不加压航空器的人士往往也会须要补充氧气。在低压空气中增加氧气的比例，能够使氧气的分压达到海平面水平。载客飞机都为每个乘客备有紧急供氧设备，以应对机舱失压的情况。机舱突然失压时，每个座位上方的化学氧发生器随即启动，氧气面罩掉下。当乘客拉下面罩时，会使铁屑与一个罐子里的氯酸钠混合，[57]两者的放热反应便会持续产生氧气。
氧气可使人产生微欣快感，其在氧吧和运动中的娱乐性使用有一定历史。1990年代末起，氧吧在日本、美国加州及内华达州拉斯维加斯等地兴起。顾客可以付费呼吸使用氧气比例比一般更高的气体。[94]职业运动员，特别是美式足球员，有时会在场外戴上氧气面罩，提高体能。然而，这种做法的实际功效却存疑，任何体能上的提升更可能是因为安慰剂效应。[94]有研究指出，只有在有氧运动期间吸入高含氧量气体，才会有体能上的提升。[95]
工业
氧在大多数化合物中的氧化态为−2，在过氧化物等几种化合物中则为−1。[105]其他氧化态的氧化合物非常罕见，有：超氧化物（−1/2）、臭氧化物（−1/3）、元素氧和次氟酸（0）、二氧基盐（+1/2）、二氟化二氧（+1）和二氟化氧（+2）。
氧化物及其他无机化合物
水（）是一种氢的氧化物。水分子中，两个氢原子与氧形成共价键，每个氢原子又与另一个水分子中的氧原子相吸，是为氢键（每氢原子键能为23.3 kJ·mol−1）。[106]由于有这些氢键，所以水分子间的距离比纯粹以范德华力相吸的情况短15%。[107]
）是一种
由于氧的电负性高，所以会与几乎所有元素形成化学键，形成相应的氧化物。包括铝和钛在内的大部分金属，在空气之中都会在表面形成一层薄薄的氧化物。这使金属钝化，有助减慢腐蚀作用。大多数过渡金属的氧化物都属于非整比化合物，其金属比例低于化学式中所示。例如，氧化亚铁（方铁矿）的化学式为，其中通常为0.05左右。[108]
，其中
通常为0.05左右。二氧化碳（）是地球大气中的微量气体。地球地壳岩石有一大部分由各种金属的氧化物组成，包括：二氧化硅（），可见于花岗岩和石英等；氧化铝（），可见于铝土矿和刚玉等；氧化铁（），可见于赤铁矿和铁锈等；碳酸钙（），可见于石灰岩等。除此之外，还有由各种复杂硅酸盐组成的硅酸盐矿物。质量远比地壳大的地幔主要由镁和铁的各种硅酸盐所组成。
），可见于
），可见于
），可见于
），可见于
、
和
，可用作氧可以做过渡金属的配体，形成过渡金属双氧配合物（化学式为“金属–O2”）。含血基质的蛋白质──血红蛋白和肌红蛋白──都属于此类化合物。[110]六氟化铂（）会和氧发生特殊的反应，把氧氧化成。[111]
）会和氧发生特殊的反应，把氧氧化成
。有机化合物及生物分子
许多重要的有机化合物类别都含有氧原子，包括（“”代表有机官能团）：醇（）、醚（）、酮（）、醛（）、羧酸（）、酯（）、酸酐（）及酰胺（）。许多重要的有机溶剂也含有氧，包括：丙酮、甲醇、乙醇、2-丙醇、呋喃、THF、乙醚、1,4-二𫫇烷、乙酸乙酯、DMF、DMSO、乙酸及甲酸。其他含氧的重要有机化合物有：甘油、甲醛、戊二醛、柠檬酸、乙酸酐及乙酰胺。环氧化合物是含有氧三元环的醚类化合物。
”代表有机官能团）：
）、
）、
）、
）、
）、
）、
）及
）。许多重要的有机
）中，是承载能量的美国NFPA 704标准将压缩氧气评为一种对健康无害、非易燃、反应活性低的氧化剂。由于凝结的氧气会增加患高氧血症的风险，低温液体自身也有造成冻伤的危险，因此低温液氧的健康危害评级为3；其他方面的评级则与压缩氧气相同。
毒性
当氧气（）的气体分压较高时，会导致氧气中毒，造成痉挛等症状。[92]由于氧气的分压是氧气比例和总气压之积，所以在呼吸气体中增加氧气比例，或者增加正常呼吸气体的压力，都会提高氧气分压。[114]氧气中毒一般在氧气分压超过50kPa时发生，相等于在标准压力下含氧量为50%（在海平面上正常空气中的氧气分压为21kPa）。医用氧气面罩所提供的氧气体积比例在30%和50%之间（在标准压力下分压约为30kPa），所以除使用机械呼吸机的情况以外，都不会有氧气中毒的危险。[16]
一些现代宇航服以及早期航天器（如阿波罗太空船）都以纯氧作为呼吸气体。由于总气压较低，所以这并无健康危害。[90][115]宇航服中的氧气分压约为30kPa（正常水平的1.4倍），而宇航员动脉血氧分压则比在海平面时的水平略高。
水肺潜水和水面供气潜水时，也有可能发生氧气中毒，对肺部和中枢神经系统造成危害。[16][92]持续呼吸氧气分压超过60kPa的气体，会导致永久性肺纤维化。[116]当氧气分压超过160kPa（约1.6倍大气压）时，会引致痉挛，这对潜水员来说通常是致命的。在66米或更深的水中呼吸含21%氧气的空气，或在6米深处呼吸100%纯氧，即会引致急性氧气中毒。[116][117][118][119]
燃烧及其他危害
高浓度氧气可助燃。氧化剂和燃料聚集，便有起火或爆炸的危险。要触发燃烧反应，须有热源或火花。[31][120]虽然氧气是氧化剂，而不是燃料，但在燃烧过程中，它所释放的化学能却最多。[31][32]氧化电位较高的氧化合物可以在反应过程中提供氧原子，因此也有燃烧的危险，如过氧化物、氯酸盐、硝酸盐、高氯酸盐及过氧化物等。
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