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空气组成发现史

来源:德智教育 日期:2017-09-15 声音播放

       空气,无色无味,甚至是看不见摸不着。现在我们很容易就能测定空气的组成,也可以通过显微镜观察空气中各种分子的状态,但空气的组成在两百多年以前是个谜,我们现在知道的空气的组成是一代又一代的科学家通过不断实验得出的结论。

      两百多年以前,人们一直把空气看作是成分单一的物质。直到1773年,舍勒发现了空气中含有氧气,人们才纷纷开始了对空气组成的实验探索。科学界普遍认为是舍勒和普利斯特里各自独立发现了氧气,他们都是氧气的发现者。由于他们墨守陈旧的燃素学说,并没有意识到自己发现了氧气。

       1775年,法国科学家拉瓦锡用定量实验测定了空气的组成。他将少量汞放在密闭容器中连续加热  12天,发现银白色的液态汞变成了红色粉末,同时容器里空气的体积大约减少了1/5。1777年,拉瓦锡命名该气体为Oxygen,是由希腊文oxus-(酸)和geinomai(源)组成,即“成酸的元素”的意思。它的化学符号为O。我国清末学者徐寿把这种气体称为“羊气”,后来为了统一,取了其中的“羊”字,因是气体,又加了部首“气”字头,成为今天我们使用的“氧”字。

       拉瓦锡对剩余4/5的空气进行了研究,发现,这部分气体既不能供给呼吸,也不能支持燃烧。他将这种不助燃、无助于生命的气体命名为氮,意思是“不能维持生命”。其实氮气的发现早在1755年就被英国化学家布拉克发现了,另外舍勒、普利斯特、D卢瑟福等化学家也都在实验过程中发现了空气中有氮气,但当时流行的燃素说让这一发现没有被引起重视。

       拉瓦锡通过定量实验得出“空气是由氮气和氧气组成”的这一结论。

     1892年,英国物理学家瑞利发现:从空气中分离得到的氮气密度与分解含氮物质所得的氮气密度之间始终有微小的差异(相差0.0064g/L)。瑞利没有放过这一个微小的差异,他与英国化学家拉姆赛合作,经过10年的实验,终于发现空气中还存在着一种化学性质不活泼的“惰性”气体——氩气,并测定其原子量为39.95。在接下来的几年中,他们又陆续发现了氦气、氖气、氙气等稀有气体。

      空气的成分不是固定的,随着高度的改变、气压的改变,空气的组成比例也会改变。空气主要是由氮气、氧气、稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡),二氧化碳以及其他物质(如水蒸气、杂质等)组成。据2017年最新数据,空气中氮气的体积分数约为78%,氧气的体积分数约为21%,稀有气体(氦、氖、氩、氪、氙、氡)的体积分数约为0.934%,二氧化碳的体积分数约为0.04%,其他物质(如水蒸气、杂质等)的体积分数约为0.002%。

       近几年随着环境污染、温室效应的加剧,空气中的污染物也越来越多,二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、可吸入颗粒物等在空气中的含量越来越多。对于我们每时每刻都在呼吸的空气,我们要做的就是尽自己最大努力去保护周围的环境,把污染降到最低,还后代子孙一个蓝天。

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