空气成分发展史.pdf

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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。空气的组成（古希腊时代）空气元素100%18世纪法国科学家拉瓦锡（Lavoisier，1743～1794）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

2、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1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。空气的组成（拉瓦锡）氧气(O2)20%氮气(N2)80%19世纪前，人们认为空气中

3、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

4、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。2空气的组成（现代）氧气(O2)20.942%氩气(Ar)0.934%其他二氧化碳（CO2）0.04%氮气(N2)78.084%注：还有很多痕量气体，但由于所含过少，已无法在图中表示。现在我们知道，空气的成分大致如下：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N278.084%75.518%氩Ar0.934%1.288%氧O220.942%23.135%痕量气体一氟三氯甲烷1100二氧化碳CO20.040%0.058

5、%CCl3F226ppt（CFC-11）ppt一氯二氟甲烷氖Ne18.180ppm12.67ppmCHClF2160ppt480ppt（HCFC-22）氦He5.240ppm0.72ppm四氯化碳CCl496ppt510ppt三氟三氯乙烷甲烷CH41.760ppm0.97ppmC2Cl3F380ppt520ppt（CFC-113）氪Kr1.140ppm3.30ppm1,1,1-三氯乙烷CH3-CCl325ppt115ppt二氯一氟乙烷氢H2约500ppb36ppbCCl2F-CH317ppt70ppt（HCFC-141b）二氟一氯乙烷

6、一氧化二氮N2O317ppb480ppbCClF2-CH314ppt50ppt（HCFC-142b）一氧化碳CO50-200ppb50-200ppb六氟化硫SF65ppt25ppt氙Xe87ppb400ppb溴氯二氟甲烷CBrClF24ppt25ppt二氯二氟甲CCl2F2535ppt2200ppt三氟溴甲烷CBrF32.5ppt13ppt烷（CFC-12）15总质量（干燥）5.135·10t15总质量（潮湿）5.148·10t注：ppm为百万分之一；ppb为十亿分之一；ppt为万亿分之一3