空气里的主要成分
化学先生 / 2019-05-21
空气是地球上的动植物生存的必要条件，动物呼吸、植物光合作用都离不开空气。大气层可以使地球上的温度保持相对稳定，如果没有大气层，白天温度会很高，而夜间温度会很低。大气层可以吸收来自太阳的紫外线，保护地球上的生物免受伤害。大气层可以阻止来自太空的高能粒子过多地进入地球，阻止陨石撞击地球，因为陨石与大气摩擦时既可以减速又可以燃烧。风、云、雨、雪的形成都离不开大气，音的传播要利用空气。降落拿、减速伞和飞机也都利用了空气的作用力。一些机器要利用压缩空气进行工作等。
空气是人们赖以生存的必要因素。可是，空气是什么?它是由什么组成的呢?
在远古时代，空气曾被人们认为是简单的物质，直到1669年梅根据蜡烛燃烧的实验，推断空气的组成是复杂的。德国的史达尔约在1700年提出了一个普遍的化学理论，就是“燃素学说”。他认为有一种看不见的所谓的燃素，存在于可燃物质内。例如蜡烛燃烧，燃烧空气时燃素逸去，蜡烛缩小下塌而化为灰，他认为，燃烧失去燃素现象，即:蜡烛一燃素＝灰烟。然而燃素学说终究不能解释自然界变化中的一些现象，它存在着严重的矛盾。第一是没有人见过“燃素”的存在;第二金属燃烧后质量増加，那么“燃素”就必然有负的质量，这是不可思议的。
1771年，在瑞典的一个药房里，药剂师卡尔?杜勒做了一个有趣的实验。他从水里夹出了块橡皮似的黄磷，扔进一个空瓶子。黄磷是个牌气暴躁的家伙，它凭空也会“发火”一一在空气中会自燃。杜勒把黄磷扔进空瓶子之后立即用玻璃片盖上瓶口，黄磷燃烧起来了，射出白得炫目的光芒，瓶里弥漫着白色的浓烟。因为杜勒把瓶子盖死了，所以，黄磷虽然在一开始烧得挺猛烈，但是没一会儿就熄灭了。当杜勒把瓶子倒放到水里，移开玻璃时，水就会自动跑上来，而且总是跑进约1/5的地方。杜勒感到很奇怪，他想:瓶里剩下来的气体是什么呢?当他再把黄磷放进时，黄磷不再“发火”啦。他小心翼翼地把一只小老鼠放进瓶子里，只见它拼命地挣扎，不一会儿就死掉了。这件事引起了法国化学家拉瓦锡的注意。1774年拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，才否定燃素学说。拉瓦锡在进行铅、汞等金属的燃烧实验过程中，把少量求放在密闭容器中加热12天，发现部分汞变成红色粉末，同时，空气体积减小了1/5左右。通过对剩余气体的研究，他发现这部分气体不能供给呼吸，也不助燃，他误认为这全部是氧气。
拉瓦锡又把加热生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器中再加热，得到求和氧气，且氧气体积恰好等于密闭容器中减少的空气体积。他把得到的氧气导人前一个容器，所得气体和空气性质完全相同。
通过实验，拉瓦锡得出了空气为氧气和氮气组成，氧气占其中的1/5。他把剩下的4/5气体叫做氯气。氧气能助燃，氯气不能助燃。19世纪前，人们认为空气中仅有氯气与氧气，后来陆续发现了一些稀有气体。目前，人们已能精确测量空气成分。根据测定，证明干燥空气中(按体积比例计算):氧气约占21％，氯气约占78％，情性气体约占0.94％，二氧化碳约占0.03％，其他杂质约占0.，03％。因此构成地球周围大气的气体空气是无色，无味，主要成分是氯气和氧气，还有极少量的氧、氢、氖、氯、氮、缸等稀有气体和水蒸气、二氧化碳和尘埃等的混合物。
空气的成分以氮气、氧气为主，是长期以来自然界里各种变化所造成的在原始的绿色植物出现以前，原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。在绿色植物出现以后，植物在光合作用中放出的游离氧，使原始大气里的一氧化碳氧化成为二氧化碳，甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳，氨氧化成为水蒸气和氮气。以后，由于植物的光合作用持续地进行，空气里的二氧化碳在植物发生光合作用的过程中被吸收了大部分，并使空气里的氧气越来越多，终于形成了以氮气和氧气为主的现代空气。
空气是混合物，它的成分是很复杂的。空气的恒定成分是氮气、氧气以及稀有气体，这些成分所以几乎不变，主要是自然界各种变化相互补偿的结果。空气的可变成分是二氧化碳和水蒸气，空气的不定成分完全因地区而异。例如，在工厂区附近的空气里就会因生产项目的不同，而分别含有氨气、酸蒸气等。另外，空气里还含有极微量的氢、臭氧、氮的氧化物、甲烷等气体。灰尘是空气里或多或少的悬浮杂质。总的来说，空气的成分一般是比较固定的。
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