氧气是无色透明的，液态、固态氧单质为什么是淡蓝色的？
这个问题很有意思，也触及到了物质存在的不同形态与颜色之间的微妙关系。氧气，我们呼吸所必需的气体，在常温常压下确实是无色透明的。但当它被冷却到足够低的温度，变成液态或固态时，却会显现出一种淡淡的蓝色。这背后的原因，说来话长，但核心在于光与物质的相互作用。
我们都知道，我们看到的颜色，其实是物体对光的一种选择性吸收和反射。太阳光（或者说白光）是由各种不同颜色的光混合而成的，包括红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。当白光照射到物体上时，物体会吸收其中的一部分颜色，并将剩余的颜色反射出来，这些被反射出来的颜色就构成了我们看到的物体的颜色。
那么，为什么气体状态的氧气是无色的呢？这是因为在正常条件下，氧气分子（O₂）与可见光之间的相互作用非常微弱。虽然氧气分子也会吸收一些特定波长的光，但这些吸收的量太少了，不足以在我们肉眼感知范围内造成明显的颜色差异。就好比你丢一块小石头到广阔的海洋里，水质几乎不会有什么变化一样。
转折点出现在氧气被液化和固化。当氧气被冷却到极低的温度（液态氧在沸点183°C，固态氧在沸点218.79°C），氧分子之间的距离大大拉近，分子之间的相互作用力也变得更强。这种紧密的排列和增强的相互作用，使得氧分子与可见光之间的相互作用模式发生了改变。
具体来说，在液态和固态的氧气中，氧分子会更有效地吸收可见光光谱中的红色和黄色部分的光。你可以想象一下，大量的氧分子像一个紧密的网，当白光穿过这个网时，红光和黄光更容易被捕捉并吸收掉，而蓝光和紫光则相对不容易被吸收，它们会穿透过去，或者被反射回来。因此，当我们看到液态或固态氧时，我们看到的是那些没有被强烈吸收的剩余的蓝色光。
这个现象背后的具体机理涉及到量子力学。氧分子（O₂）在正常状态下是三重态（triplet state），但当它吸收特定能量的光子时，可以跃迁到一个单重态（singlet state）。而这种跃迁所需要的光能量，正好落在可见光光谱的黄绿到红光区域。换句话说，液态和固态的氧分子，由于分子间的相互作用增强，能够更有效地捕获这些能量的光子，发生跃迁。
打个比方，气体状态的氧分子像是一些稀疏散落在场地上的运动员，他们偶尔会捡起地上的几片小树叶（低能量光），但大部分时间都在自由活动。而液态或固态的氧分子，则像是这些运动员被组织成一个紧密的团队，他们更有组织性地去“捡拾”地面上那些特定的“大块树叶”（红光和黄光），并将它们储存起来，只留下那些“不受欢迎的”（蓝色光）让人们看到。
所以，液态和固态氧的淡蓝色，并非氧气本身的固有颜色，而是它在特定物理状态下，与光线相互作用的结果。这种蓝色，就像是一张特写镜头，放大了氧气分子吸收特定波长光的能力。这种颜色非常淡，需要有足够的厚度才能被明显观察到，这也解释了为什么少量液氧可能看起来仍然是无色的。
总而言之，氧气从无色气体变成淡蓝色液体或固体，是由于分子排列的紧密程度和分子间相互作用的增强，从而改变了它与可见光相互作用的效率，导致它选择性地吸收了光谱中的红、黄部分，将蓝色的剩余光谱显现出来。这是一个非常精妙的光学现象，也是物质在不同状态下展现出的独特魅力的体现。
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网友意见
固态氧可不止蓝色一种颜色哦。
常压下氧气为无色无味气体，熔点-218.8℃，沸点-183.1℃，也就是说，常压下，只要一直降温，就可以获得液氧、固态氧。根据常识，如果我们一直加压，即便温度不那么低，也可以获得固态氧。实际上，目前我们已知固态氧一共由六种不同的相，相图如下所示：
根据相图，常压下降温可以获得固态氧α相、β相、γ相，而δ相、ε相和ζ相则需要加压获得。其中常压下可以稳定存在的三个相颜色分别是淡淡的天蓝色、粉红色到淡蓝色、淡蓝色。而橘色的δ相稳定地存在于室温，压强在 9.6-10GPa之间。当压强超过10GPa时，暗红色的ε相出现，直到96GPa时出现金属ζ相。因此，固态氧的颜色其实非常丰富。
至于固态氧为什么会有这样的光学特性，一直备受学术界关注。我们认为，常压下的固态氧，同液氧一样，可以吸收可见光中的红光成分，因此展现出淡淡的天蓝色。而高压下的固态氧，随着压强增加，分子排列更加紧密，其吸收的光子能量也发生变化，像10GPa左右的固态氧可以吸收2.4eV左右的光子，即波长约为550nm的光，因此呈现橙黄色或红色。随着压力继续增大，固态氧吸收边向红外方向移动，最终在约96GPa时转变为金属相，展现金属光泽。
参考资料：
[1]刘艳辉. 固态氧高压相变的第一性原理研究[D].吉林大学,2008.
[2] Desgreniers S , Vohra Y K , Ruoff A L . Optical response of very high density solid oxygen to 132 GPa[J]. J.phys.chem, 1990, 94(3):1117-1122.
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