空气中的主要气体成分包括氮气（约占78%）、氧气（约占21%）、水蒸气（含量变化较大，在地球表面平均约为0.25%）以及稀有气体如氩气、氖气、氦气、氪气等（含量非常少，总共约占0.93%）。除了这些气体成分外，空气中还可能含有其他气体、颗粒物、污染物等。
空气组成成分
一、氮气
氮气（N2）是一种由两个氮原子通过三键连接而成的无色、无味、无毒的气体。它是大气中最主要的成分之一，占据了大约78%的体积分数。
从化学角度来看，氮气是由两个氮原子通过三键（又称为三重键）连接而成的。这种三键非常强有力，因此氮气在常温下是非常稳定的。氮气分子是线性的，氮-氮键的长度约为109 pm。
氮气在大气中起到了重要的作用。它是大气中的主要非反应性气体之一，对气候和环境起到一定的调节作用。此外，氮气还是许多生物体内的重要成分。它是氨基酸、核酸和许多生物分子的组成部分，对于生命的存在和功能至关重要。
然而，尽管氮气在大气中丰富，但大多数生物无法直接利用氮气。这是因为氮气具有高度稳定的三键，需要高能量才能将其转化为生物可用的形式。一些特定的微生物（如根瘤菌和硝化细菌）具有能力将氮气固定为氨或硝酸盐，从而为其他生物提供可用的氮源。
此外，氮气还在许多工业和实验室过程中发挥重要作用。氮气可以用于惰性气氛的创造，以保护易氧化的物质。它还可以用于气体灭火系统，因为它不会支持燃烧。此外，氮气还用于冷冻和冷却应用，如液氮的使用。
总之，氮气是一种在大气中广泛存在且具有重要作用的气体。了解氮气的化学性质和应用可以帮助我们更好地理解其在自然界、生物体内以及工业领域中的重要性。
根瘤菌图片
二、氧气
氧气（O2）是一种由两个氧原子通过双键连接而成的无色、无味、无毒的气体。它是地球大气中第二主要的成分，占据了约21%的体积分数。
从化学角度来看，氧气是氧原子通过双键连接而成的。这种双键是由氧原子上的一个非共价电子对和另一个氧原子上的一个非共价电子对形成的。氧气分子是线性的，氧-氧键的长度约为121 pm。
氧气在生物学和化学反应中起到了重要的作用。生物体中的许多生命活动都需要氧气进行呼吸作用。在有氧条件下，生物体能够有效地从有机物中释放能量，产生二氧化碳和水作为代谢产物。这种过程称为细胞呼吸。此外，氧气还可以用于调节生物体内的氧气浓度，影响许多生理过程。
氧气在化学反应中也起着重要的作用。许多燃烧过程都需要氧气作为氧化剂。在氧气的参与下，燃烧反应可以发生，并释放出能量。此外，氧气在氧化反应中也起到重要的角色，例如在金属氧化、有机物氧化和其他化学反应中。
除了生物学和化学方面的作用，氧气在工业和医疗领域中也具有重要应用。例如，氧气可以通过氧气瓶或氧气发生器提供给呼吸困难、氧气供应不足的人，以支持呼吸功能。此外，氧气还可以用于金属切割、氧割和其他工业过程中的氧气燃烧。
总之，氧气是一种在地球大气中广泛存在且具有重要作用的气体。它对生物体的呼吸过程、化学反应和许多工业应用具有关键的影响。了解氧气的化学性质和行为有助于我们更好地理解它在自然界和人类社会中的重要性。
绿化植物补充氧气
三、水
水是一种非常重要的化学物质，化学式为H2O。它由两个氢原子和一个氧原子组成。水呈现出许多独特的性质和行为，这些性质是由于其分子结构和化学键的特性所决定的。
首先，水的分子是由两个氢原子和一个氧原子通过共价键连接而成。这些原子之间的共价键是由共享电子对形成的，使得水分子成为一个稳定的结构。由于氧原子比氢原子更电负，水分子成为一个极性分子，即氧原子带有负电荷，氢原子带有正电荷。这种极性使得水分子可以通过氢键与其他水分子或其他极性化合物相互作用。
其次，水具有很高的溶解性。由于水的极性，它能够溶解许多极性化合物，如盐、糖、酸和碱等。这种溶解性使得水成为许多生物和化学反应的介质，例如细胞内的代谢反应以及许多重要的化学反应。此外，水还能够溶解许多气体，如氧气和二氧化碳。
另外，水具有较高的比热容和蒸发潜热。比热容是指单位质量的物质升高1摄氏度所需要吸收或释放的热量。由于水的比热容较高，它能够在吸收或释放大量热量的情况下仍能保持相对稳定的温度。这使得水成为生物体内部温度调节的重要因素。蒸发潜热是指单位质量的物质从液态变为气态所需吸收的热量。水的蒸发潜热较大，这意味着水在蒸发过程中能够吸收大量的热量，从而使周围的环境温度降低。
此外，水还具有较高的表面张力和粘附性。表面张力是指液体表面上分子间相互吸引力所造成的弹性。水的表面张力较大，可以形成水滴并使其维持球形。粘附性是指水分子与其他物质表面之间的相互吸引力。这种粘附力使得水能够在细小的管道中上升，这也是植物中水的输送方式之一。
总之，水作为一种化学物质，具有许多特殊的性质和行为，这使得它在生物学、化学和地球科学等领域中扮演着重要的角色。无论是作为溶剂、反应物或介质，水都发挥着不可替代的作用。
水的物态变化
四、二氧化碳
二氧化碳（CO2）是一种由一个碳原子和两个氧原子组成的化合物。它是一种无色、无味、无毒的气体，常见于大气中以及许多自然和人类活动中。
从化学角度来看，二氧化碳是由一个碳原子与两个氧原子通过共价键连接而成的。这些共价键是通过碳原子上的两个孤对电子与氧原子上的两个非共价电子对形成的。二氧化碳分子是线性的，氧和碳之间的键长度约为116 pm。
二氧化碳在大气中的存在对地球的气候稳定和生物活动至关重要。它是温室气体之一，具有吸收和发射地球表面辐射能量的能力。这使得地球能够维持适宜的温度，维持生命的存在。然而，过量的二氧化碳排放会导致温室效应加剧，导致全球气候变化和环境问题。
此外，二氧化碳在许多化学反应中起着重要的角色。例如，它是光合作用中植物使用光能将二氧化碳和水转化为有机物质（如葡萄糖）的原料。二氧化碳还可以溶解在水中形成碳酸，参与许多地质和水化学过程。此外，二氧化碳还是许多工业过程中的重要中间产物，如化肥制造、食品和饮料加工以及消防系统的灭火剂。
总之，二氧化碳是一种重要的化合物，它在地球的气候系统和生态系统中扮演着重要的角色。了解二氧化碳的化学性质和行为有助于我们更好地理解它对环境和人类活动的影响，并为环境保护和可持续发展提供指导。
五、稀有气体
很久以来稀有气体一直在空气中环绕着我们但未被我们察觉。直到 Carl von Linde 发明了液化空气后, 很快就发现了稀有气体。
稀有气体，也称为稀有气体元素或稀有气体组，是指位于周期表第18族（Group 18）的元素，包括氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）和氡（Rn）。它们通常被称为稀有气体，因为它们在大气中的含量非常少，通常以非常低的体积分数存在。
稀有气体具有许多特性，使其在科学、工业和其他领域中具有重要应用。以下是一些常见的特性：
惰性：稀有气体具有非常稳定的原子结构，它们的外层电子壳层都已经填满，因此它们不易与其他元素形成化学键。这使得它们在许多化学反应中表现出很高的惰性，不易参与化学反应。
无色无味：稀有气体是无色、无味的气体，这使得它们在实验室和工业应用中具有优势。它们可以被用作载气体，在实验室中提供惰性气氛，保护易被氧化或易被污染的样品。
低沸点和低凝点：稀有气体的沸点和凝点一般都非常低，使得它们在液态或固态下可用于低温应用。例如，液氮（液态氮气）和液氩（液态氩气）常用于冷冻食品、冷藏细胞和实验室低温实验。
发光性：在某些条件下，稀有气体可以发出特定颜色的光。这是因为激发稀有气体原子能够通过电子能级跃迁发出特定波长的光。这种特性使得氖气被广泛用于霓虹灯、氙气在弧光灯中发光等应用。
放出稳定和连续辐射：某些稀有气体可以通过电击放电，产生稳定而连续的辐射。这种辐射通常被应用于激光技术、荧光技术和气体放电管等领域。
总的来说，稀有气体在许多领域都有重要的应用，包括照明、冷却、实验室和工业过程中的惰性环境、激光技术等。它们的稳定性和惰性使得它们成为非常有用的物质，在许多科学和工程领域中发挥着重要作用。
稀有气体发光
六、空气污染物
空气中的污染物有很多种，包括但不限于以下几种常见的污染物：
1. 颗粒物（PM）：指悬浮在空气中的固体或液体颗粒，可分为细颗粒物（PM2.5）和可吸入颗粒物（PM10）。这些颗粒物来自于燃烧排放、工业排放、汽车尾气、扬尘等。
2. 二氧化硫（SO2）：主要来自于燃煤、石油等化石燃料的燃烧过程，也是火山喷发的重要排放物。
3. 一氧化碳（CO）：主要来自于不完全燃烧过程，如汽车尾气、燃煤等。
4. 二氧化氮（NO2）：主要来自于燃料燃烧，如汽车尾气和工业排放。
5. 臭氧（O3）：是一种有毒气体，主要来自于汽车尾气和工业排放物质的反应，也可由太阳辐射引发。
6. 挥发性有机化合物（VOCs）：这些化合物主要来自于汽车尾气、溶剂、油漆、清洁剂等，包括苯、甲醛等。
7. 铅和其他重金属：主要来自于工业废气、土壤和水体污染。
8. 氨气（NH3）：主要来自于农业活动，如化肥和动物粪便。
除了以上常见的污染物外，还有苯、甲醛、二硫化碳、氯气、苏烟等其他有害气体。这些污染物对人类健康和环境都有一定的危害。
空气污染