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1、 1 空气成分发现史 在古希腊时期，亚里士多德提出了世界是由土、水、火、空气和以太五种元 素组成的， 而这一说法也广为流传。 那时人们认为空气是一种单一的名叫“空气” 的元素。 18 世纪法国科学家拉瓦锡 （Lavoisier， 17431794） 用定量试验的方法测定 了空气成分。 他把少量汞放在密闭容器中加热 12 天，发现部分汞变成红色粉末 HgO，同 时，空气体积减少了 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，他误认为这全部是氮气。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，得到汞和氧气，且氧气体积恰好等 于密闭容器中减少
2、的空气体积。 他把得到的氧气导入前一个容器， 所得气体和空 气性质完全相同。 所以他认为燃烧是物质和空气中约占五分之一的氧气反应的结 果。 同时基于很多燃烧产物的水溶液具有酸性， 他得出任何酸中都含有氧的错误 空气元素 100% 空气的组成（古希腊时代） 2 结论， 所以 1779 年他将空气中支持燃烧的一部分命名为氧气 （oxygen、 希腊语： 形成酸的） ，另一部分命名为氮气（azote、希腊语：无生命的） 。通过实验，拉瓦 锡得出了空气由氧气和氮气组成，氧气占其中的 1/5。 19 世纪前，人们认为空气中仅有氮气(N2)与氧气(O2)。直到 1892 年，英国 物理学家雷利发现了在空气
3、中还有其他气体。 雷利与英国化学家拉姆塞合作， 他 们从空气样本中去除氧、 二氧化碳、 水汽等后得到的氮气与从氨分解出的氮气比 较， 结果发现从氨里分解出的氮气比从空气中得到的氮气轻 1.5%。 虽然这个差异 很小， 但是已经大到误差的范围之外。 所以他们认为空气中应该含有一种不为人 知的新气体，而那个新气体就是化学性质不活泼的“惰性”气体-氩气（Ar） 。 在接下来的几年中，拉姆塞等人又陆续发现了氦气（He） ，氖气(Ne)，氙气 (Xe)氪气（Kr）这六种稀有气体。1904 年，因为“发现空气中的惰性气体元素， 并确定它们在元素周期表中的位置”，威廉拉姆塞被授予诺贝尔化学奖。 氮气(N2)
4、 80% 氧气(O2) 20% 空气的组成（拉瓦锡） 3 现在我们知道，空气的成分大致如下： 氮气(N2) 78.084% 氧气(O2) 20.942% 氩气(Ar) 0.934% 二氧化碳 （CO2） 0.04% 其他其他 空气的组成（现代） 气体 化学式 体积比 质量比 气体 化学式 体积比 质量比 干燥空气在海平面的主要成分 氮 N2 78.084 % 75.518 % 氩 Ar 0.934 % 1.288 % 氧 O2 20.942 % 23.135 % 痕量气体 二氧化碳 CO2 0.040 % 0.058 % 一氟三氯甲烷 （CFC-11） CCl3F 226 ppt 1100 p
5、pt 氖 Ne 18.180 ppm 12.67 ppm 一氯二氟甲烷 （HCFC-22） CHClF2 160 ppt 480 ppt 氦 He 5.240 ppm 0.72 ppm 四氯化碳 CCl4 96 ppt 510 ppt 甲烷 CH4 1.760 ppm 0.97 ppm 三氟三氯乙烷 （CFC-113） C2Cl3F3 80 ppt 520 ppt 氪 Kr 1.140 ppm 3.30 ppm 1,1,1-三氯乙烷 CH3-CCl3 25 ppt 115 ppt 氢 H2 约 500 ppb 36 ppb 二氯一氟乙烷 （HCFC-141b） CCl2F-CH3 17 ppt
6、 70 ppt 一氧化二氮 N2O 317 ppb 480 ppb 二氟一氯乙烷 （HCFC-142b） CClF2-CH3 14 ppt 50 ppt 一氧化碳 CO 50-200 ppb 50-200 ppb 六氟化硫 SF6 5 ppt 25 ppt 氙 Xe 87 ppb 400 ppb 溴氯二氟甲烷 CBrClF2 4 ppt 25 ppt 二氯二氟甲 烷（CFC-12） CCl2F2 535 ppt 2200 ppt 三氟溴甲烷 CBrF3 2.5 ppt 13 ppt 总质量（干燥） 5.135 10 15 t 总质量（潮湿） 5.148 10 15 t 注：还有很多痕量气体，但由于 所含过少，已无法在图中表示。 注：ppm 为百万分之一；ppb 为十亿分之一；ppt 为万亿分之一