空氣里的主要成分
化學先生 / 2019-05-21
空氣是地球上的動植物生存的必要條件，動物呼吸、植物光合作用都離不開空氣。大氣層可以使地球上的溫度保持相對穩(wěn)定，如果沒有大氣層，白天溫度會很高，而夜間溫度會很低。大氣層可以吸收來自太陽的紫外線，保護地球上的生物免受傷害。大氣層可以阻止來自太空的高能粒子過多地進入地球，阻止隕石撞擊地球，因為隕石與大氣摩擦時既可以減速又可以燃燒。風、云、雨、雪的形成都離不開大氣，音的傳播要利用空氣。降落拿、減速傘和飛機也都利用了空氣的作用力。一些機器要利用壓縮空氣進行工作等。
空氣是人們賴以生存的必要因素?？墒牵諝馐鞘裁?它是由什么組成的呢?
在遠古時代，空氣曾被人們認為是簡單的物質，直到1669年梅根據蠟燭燃燒的實驗，推斷空氣的組成是復雜的。德國的史達爾約在1700年提出了一個普遍的化學理論，就是“燃素學說”。他認為有一種看不見的所謂的燃素，存在于可燃物質內。例如蠟燭燃燒，燃燒空氣時燃素逸去，蠟燭縮小下塌而化為灰，他認為，燃燒失去燃素現象，即:蠟燭一燃素＝灰煙。然而燃素學說終究不能解釋自然界變化中的一些現象，它存在著嚴重的矛盾。第一是沒有人見過“燃素”的存在;第二金屬燃燒后質量増加，那么“燃素”就必然有負的質量，這是不可思議的。
1771年，在瑞典的一個藥房里，藥劑師卡爾?杜勒做了一個有趣的實驗。他從水里夾出了塊橡皮似的黃磷，扔進一個空瓶子。黃磷是個牌氣暴躁的家伙，它憑空也會“發(fā)火”一一在空氣中會自燃。杜勒把黃磷扔進空瓶子之后立即用玻璃片蓋上瓶口，黃磷燃燒起來了，射出白得炫目的光芒，瓶里彌漫著白色的濃煙。因為杜勒把瓶子蓋死了，所以，黃磷雖然在一開始燒得挺猛烈，但是沒一會兒就熄滅了。當杜勒把瓶子倒放到水里，移開玻璃時，水就會自動跑上來，而且總是跑進約1/5的地方。杜勒感到很奇怪，他想:瓶里剩下來的氣體是什么呢?當他再把黃磷放進時，黃磷不再“發(fā)火”啦。他小心翼翼地把一只小老鼠放進瓶子里，只見它拼命地掙扎，不一會兒就死掉了。這件事引起了法國化學家拉瓦錫的注意。1774年拉瓦錫提出燃燒的氧化學說，才否定燃素學說。拉瓦錫在進行鉛、汞等金屬的燃燒實驗過程中，把少量求放在密閉容器中加熱12天，發(fā)現部分汞變成紅色粉末，同時，空氣體積減小了1/5左右。通過對剩余氣體的研究，他發(fā)現這部分氣體不能供給呼吸，也不助燃，他誤認為這全部是氧氣。
拉瓦錫又把加熱生成的紅色粉末收集起來，放在另一個較小的容器中再加熱，得到求和氧氣，且氧氣體積恰好等于密閉容器中減少的空氣體積。他把得到的氧氣導人前一個容器，所得氣體和空氣性質完全相同。
通過實驗，拉瓦錫得出了空氣為氧氣和氮氣組成，氧氣占其中的1/5。他把剩下的4/5氣體叫做氯氣。氧氣能助燃，氯氣不能助燃。19世紀前，人們認為空氣中僅有氯氣與氧氣，后來陸續(xù)發(fā)現了一些稀有氣體。目前，人們已能精確測量空氣成分。根據測定，證明干燥空氣中(按體積比例計算):氧氣約占21％，氯氣約占78％，情性氣體約占0.94％，二氧化碳約占0.03％，其他雜質約占0.，03％。因此構成地球周圍大氣的氣體空氣是無色，無味，主要成分是氯氣和氧氣，還有極少量的氧、氫、氖、氯、氮、缸等稀有氣體和水蒸氣、二氧化碳和塵埃等的混合物。
空氣的成分以氮氣、氧氣為主，是長期以來自然界里各種變化所造成的在原始的綠色植物出現以前，原始大氣是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨為主的。在綠色植物出現以后，植物在光合作用中放出的游離氧，使原始大氣里的一氧化碳氧化成為二氧化碳，甲烷氧化成為水蒸氣和二氧化碳，氨氧化成為水蒸氣和氮氣。以后，由于植物的光合作用持續(xù)地進行，空氣里的二氧化碳在植物發(fā)生光合作用的過程中被吸收了大部分，并使空氣里的氧氣越來越多，終于形成了以氮氣和氧氣為主的現代空氣。
空氣是混合物，它的成分是很復雜的?？諝獾暮愣ǔ煞质堑獨狻⒀鯕庖约跋∮袣怏w，這些成分所以幾乎不變，主要是自然界各種變化相互補償的結果?？諝獾目勺兂煞质嵌趸己退魵猓諝獾牟欢ǔ煞滞耆虻貐^(qū)而異。例如，在工廠區(qū)附近的空氣里就會因生產項目的不同，而分別含有氨氣、酸蒸氣等。另外，空氣里還含有極微量的氫、臭氧、氮的氧化物、甲烷等氣體?；覊m是空氣里或多或少的懸浮雜質?？偟膩碚f，空氣的成分一般是比較固定的。
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