第二节 空气

在小学自然课的学习中，我们已经知道洁净的空气是没有颜色、没有气味的气体，是一种成分比较复杂的物质。

【想一想】空气主要是由哪两种气体组成的？

空气的成分 下面的实验可以粗略地测定空气的组成。

［实验 1—3］在燃烧匙中放入过量的红磷，在酒精灯上将红磷点燃，然后把燃烧匙迅速伸入广口瓶中，塞紧瓶塞(图 1—4)，红磷继续燃烧。

待火焰熄灭、广口瓶冷却后，打开弹簧夹，烧杯里的水便流到广口瓶里。观察流入广口瓶中水的体积约占广口瓶容积的几分之几？

图 1-4 空气组成的测定

【议一议】上述实验中，水为什么会流入广口瓶？从进入广口瓶内的水的体积约占广口瓶总容积的 1/5 的事实，可得出什么结论？

红磷燃烧时，广口瓶内空气中的氧气(O2)全部被耗尽，瓶内的压强减小， 在大气压作用下，烧杯里的水便流进广口瓶，水只占据了广口瓶容积的 1/5。这一结果说明，空气中氧气的体积约占空气总体积的 1/5。广口瓶内剩余的约 4/5 体积的气体，主要成分是氮气(N2)。

精确实验证明，空气中除了含有氮气和氧气外，还含有少量的稀有气体、二氧化碳、水蒸气、其它气体及杂质。

空气的成分按体积分数①计算，如图 1—5 所示。

图 1-5 空气的成分

稀有气体是氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪、氙等气体的总称。它们的化学性质很不活泼，在通常情况下不能跟其它物质发生化学反应。

稀有气体在空气中含量虽然很少，但用途并不小。它们的化学性质不活泼，常用做保护气，填充灯泡使之经久耐用，或者隔绝空气提高焊接质量。稀有气体在通电情况下会发出不同颜色的光。于是，粉红色的氦灯、红色的氖灯、蓝紫色的氩灯等各种指示灯、霓虹灯应运而生。将氙气充入石英玻璃管制成的氙灯称作“人造小太阳”，它能发出极为明亮的光，可用于广场、体育场、飞机场的照明。此外，激光技术、原子反应堆及医学上也常用到稀有气体。

混合物和纯净物

空气的组成虽然复杂，但组成空气的各种物质只是简单地混合在一起， 相互之间并没有发生化学反应。我们把像空气这样的物质叫做混合物。混合物都是由多种物质组成的。纯净物跟混合物不同，它是由一种物质组成的。我们把像氮气、氧气、二氧化碳这样的物质叫做纯净物。

［实验 1—4］分别取少量的铁粉和硫粉，观察它们的颜色和状态。用磁铁分别触及上述两种物质，观察有什么现象发生？

将铁粉和硫粉置于玻璃片上混合均匀，然后盖上一张纸片。将磁铁放在纸片上，轻轻振动玻璃片，提起磁铁，观察有什么现象发生？

上述实验中所用的铁粉和硫粉是纯净物，而铁粉跟硫粉搅拌均匀所形成的是混合物。其中铁粉和硫粉各自保持着它们原有的性质，因此，用磁铁可将它们分离。

我们在研究某种物质的性质时，必须取用纯净物。因为，若物质中含有杂质，这些杂质就会影响这种物质固有的某些性质。但是，绝对纯净的物质是没有的，如果某种物质含杂质的量很少，对科学研究或生产实际不发生有害作用，这样的物质，通常就认为是纯净物。

空气污染是世界性的严重公害

空气是一种重要的天然资源。除了氧气和稀有气体外，氮气也是一种重要的化工原料，广泛用来制造氮肥和炸药等；它还可以被豆科植物根瘤菌固定，成为作物的氮素养料。

空气与人类有着极其密切的关系。但自近代以来，地球上森林大量被砍伐，减弱了绿色植物对空气的净化作用；工业生产和交通运输中使用煤和石油做原料或燃料产生的废气源源不断地排放，使空气中有害成分和灰尘的含量不断增加，从而造成了空气的污染。被污染的空气不仅会损害人们的健康， 引发各种疾病，缩短人们的生命，而且还会损毁庄稼、树木和花草，使金属锈蚀报废，油漆、涂料脱落变色⋯⋯，总之，空气的污染涉及到天然资源的损毁、人类健康和环境的恶化，从而引起世界各国的广泛关注。

我国已制定了“环境保护法”，强调在发展工业生产的同时，要采取有效的措施防止空气污染，保护生态平衡，使空气资源更好地发挥作用。

防止空气污染的措施多种多样。主要是控制污染源。在废气排放到大气中之前，采用物理或化学方法将其中的有害物质清除、回收或转化。例如， 以煤为燃料的工厂采用各种除尘器以及加高烟囱等方法控制烟尘的排放；对钢铁厂、化工厂排放的含有硫、氮的有害气体采用化学药品吸收、转化的方法，变废为宝。另外，造林绿化，增大植被的面积，增强绿色植物对空气的净化作用，也可以有效地防止空气污染。