在標準狀況下，兩個氧原子結合形成氧氣，是一種無色無臭無味的雙原子氣體，化學式為O2。如果按質量計算，氧在宇宙中的含量僅次于氫和氦，在地殼中，氧則是含量豐富的元素。氧不僅占了水質量的89%，也占了空氣體積的20.9%。

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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、yi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。

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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相發現于1979年，但當時它的結構并不清楚。

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