空气的组成一般比较固定，按体积计算：氧气21%、氮气78%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其它气体和杂质0.03%。

空气中除了含有氧、氮和氩外，还含有氖、氦、氪、氙气体。这些气体（包括氩）在内气中含量极少，在自然界中不易得到，所以称它们为稀有气体。由于这些气体的化学性质稳定，又有“惰性气体”之称。

此外因地区条件的不同，空气中还含有少量的（不定量的）水蒸气、二氧化碳、乙炔等气体及机械杂质。

2. 空气的性质， 在常温下空气是无色、无味、透明的气体。大气层中因有臭氧（o3）存在，而呈现天兰色。在1大气压下，空气的液化温度为-191.35℃（81.8k），气化温度为-194.35℃（78.8k）。在1个大气压下，将空气冷却到-213℃（60.15k）时，则变成固体。

使气体转变为液体的温度称为液化温度。液化温度与压力有关，气体的压力越小，其液化的温度越低，反之亦然。但是，对每一种气体来讲都有着一个温度，大于这个温度时，无论在任何压力下也不能使这种气体液化，这个温度称为气体的临界温度，其压力称为临界压力。空气的临界温度为-140.63℃（132.52k），也就是说空气必须在低于-140.63℃的温度时才可能液化，这也就是用分馏塔分离空气的方法，我们把它叫做深冷空气分离法的原因。

空气及各组分的主要物理参数见附表1。由表可见，在1atm时氧的沸点90.17k（-182.98℃），氮的沸点77.35k（-195.80℃），两者的沸点相差的13℃。氩的沸点为87.291k（-185.86℃），它介于氧和氮沸点中间。低温液化精馏法就是利用氧、氮沸点不同把空气分离为氧气和氮气。显然氩气在精馏中，将会影响氧和氮的纯度。

空气是目前工业化分离中制取氧、氮气的原料，空气是最廉价、是取之不尽，用之不竭的原料。人的生命和动植物的生长也离不开空气。

1.5.2 氧的性质

氧是地球上分布最广，数量最多的化学元素，它的重量占我们地壳总重量的48.6%。自然界的氧系由三种稳定的同位素组成，它们的原子分别为16、17和18，其比值为10000：4：20。氧的同位素是不易分离的。氧的化学性质很话泼，非常容易与其它物质化合生成化合物。以游离形式存在于大气中的氧，是双原子构成的氧分子O2,至于亚稳定的臭氧O3本教材不作详细讨论。

1. 氧的物理性质

在常温常压下（一般指20℃, 1atm），氧为无色透明、无臭无味的气体。氧在1大气压下冷却到-183℃时，变成天兰色、透明、易于流动的液体。当继续冷却到-218.79℃时，液氧将转变成兰色固体结晶。

在0℃、760mmHg条件下，1Nm3（标准米3）氧气重1.4289公斤。在1atm下，沸腾时1升液体氧重1.140公斤。1升液体氧全部气化成标准状态下的气体氧，体积将扩大到800升。

氧能溶解于水。在标准状态下，100体积的水中可溶解体积5的氧，当温度上升20℃时，100体积中的水仅能溶解体积3的氧。氧在水中的溶解度对于水生动物有重大的意义。另外因为氧气在水中溶解度很小，所以实验室里收集氧气时往往采用水集排气法。

氧气与其它气体显著不同的在于它具有强烈的顺磁性。即氧气分子在磁铁的作用下，可带磁性，并可被磁极所吸引。氧的这种顺磁性已被用来制作氧的磁氧分析仪，用于分析氧气的纯度。

2. 氧的化学性质

氧气的化学性质很活泼，非常容易与其它物质化合生成化合物，这样的化学过程称为氧化反应。氧的纯度越高，反应越激烈，同时放出大量的热。用氧气强化钢铁的治炼过程和燃料的燃烧过程就是这个道理。

氧气有助燃的性质。例如，若将只发烟而未燃烧的木棒引入盛有氧气的容器中，则木材即燃起明亮的火焰。氧与可燃性气体（氢、乙炔、甲烷等）按一定比例混合后易发生爆炸。如氧气与氢气接触易发生爆炸而生成水，同时放出热量。各种油脂（甘油除外）与压缩的氧气接触时，温度超过燃点，可发生自燃。被氧饱和的衣服及其它纺织品与火种接触时会立即着火。

将液态氧通过长期触放电作用，能部分转变为新的化学物质—液态臭氧（O3），液体臭氧是深兰色易爆炸的液体。这种液氧与固体可燃性吸附剂（黑炭、木屑、金属粉末等）组成的爆炸混合物称为液氧炸药。

氧还与若干个元素化合时生成过氧化物。如；Na+O2=NaO2

NaO2叫过氧化钠，稀硫酸与过氧化钠作用可生成过氧化氢（俗称双氧水）。

NaO2+H2SO4=NaSO4+H2O2过氧化氢（H2O2）是不稳定化合物，具有强烈的氧化作用。

综上所述，氧的化学性质很活泼，与各种元素化学反应猛烈，有助燃性，反应时产生高温为其特点。由于氧的化学性质活泼，就要求制氧站必须十分重视安全工作，严禁烟火。

由于氧具有上述特性，使其在冶金、化工、国防工业等部门具有广泛的用途。在国防中用于高空飞行、潜水作业和用液氧作为火箭的助推燃料等。此外在医疗救护、城市污水处理等方面也有广泛的作用。

1.5.3 氮的性质和用途 

1. 氮的性质，氮在自然界中分布很广，大部分是以有机化合物的状态存在。在空气中含量高达78.03%（体积）。氮的原子量为14.008，它有原子量为14和15的二种稳定同位素，它们的比值为10000：38。

在常温，常压下氮是无色、无味、无臭的气体，在标准状态下密度为1.252kg/m3，比空气略轻。将氮气冷却到-195.79℃时变成无色透明、易于流动的液体，它既不爆炸也无毒性。在1atm下，沸腾时1升液氮重0.808公斤。1升液氮全部气化成标准状态下的气氮，体使将扩大到650升。继续冷却到-210℃时，液氮凝固成雪花状的固体。

氮为双原子分子，由于组成气分子的两个原子以三个键相联系，结合得很坚固。因此通常情况下氮的化学性质不活泼，表现为很大的惰性。故可用作保护气体。

2. 氮的用途， 氮气由于它的惰性及其在液态下的低温，使其应用范围很广。氮气在化工、冶金、原子能、电子、玻璃及食品等工业部门被广泛应用，要求氮的纯度在99.99%以上。液氮在科学研究、金属低温处理、食品冷冻、冷藏、冷冻运输、冷冻医疗、保存生物等领域广泛地作低温冷源。另外氮气在化工工业中既是化肥生产合成氨、石油气的主要原料，也是化纤生产中重要保护气体。

在国防工业中，液氮可作火箭燃料的压送剂。飞机缓冲器、作动筒等都需要充入一定压力的氮气，用于减震、收放起落架、操纵转弯、刹车和应急系统等。随着航空技术的不断发展，在航空仪器、导弹、等系统采用氮气保护也越来越广泛。
空气是指地球大气层中的气体混合。它主要由 78%的氮气、21%氧气、还有许多稀有气体和杂质组成的混合物。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。但是长期以来人们一直认为空气是一种单一的物质，直到后来法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了空气是有氧气和氮气组成的结论。19世纪末，科学家们又通过大量的实验发现，空气里还有氦、氩、氙等稀有气体。 

在自然状态下空气是无味无臭的。 

空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必须的。所有动物需要呼吸氧气。此外植物利用空气中的二氧化碳进行光合作用，二氧化硫是近乎所有植物的唯一的碳的来源。 

空气的成分 
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 % 
氧 O2 20.942 % 23.135 % 
氩 Ar 0.934 % 1.288 % 
示踪气体 
二氧化碳 CO2 0.038 % 0.058 % 
氖 Ne 18.180 ppm 12.67 ppm 
氦 He 5.240 ppm 0.72 ppm 
甲烷 CH4 1.760 ppm 0.97 ppm 
氪 Kr 1.140 ppm 3.30 ppm 
氢 H2 约500 ppb 36 ppb 
一氧化二氮 N2O 317 ppb 480 ppb 
一氧化碳 CO 50-200 ppb 50-200 ppb 
氙 Xe 87 ppb 400 ppb 
二氯二氟甲烷 
（CFC-12） CCl2F2 535 ppt 2200 ppt 
三氯一氟化碳 
（CFC-11） CCl3F 226 ppt 1100 ppt 
二氟一氯甲烷 
（HCFC-22） CHClF2 160 ppt 480 ppt 
四氯化碳 CCl4 96 ppt 510 ppt 
三氟三氯乙烷 
（CFC-113） C2Cl3F3 80 ppt 520 ppt 
三氯甲烷 CH3-CCl3 25 ppt 115 ppt 
二氯一氟乙烷 
（HCFC-141b） CCl2F-CH3 17 ppt 70 ppt 
二氟一氯乙烷 
（HCFC-142b） CClF2-CH3 14 ppt 50 ppt 
六氟化硫 SF6 5 ppt 25 ppt 
溴氯二氟甲烷 CBrClF2 4 ppt 25 ppt 
三氟一溴甲烷 CBrF3 2.5 ppt 13 ppt 
总质量（干燥） 5.135 · 1015 t 
总质量（潮湿） 5.148 · 1015 t

氮气（nitrogen） N2无色、无臭、无味的气体，作为一种工业气体可由空气分离而得。液化温度77.35 K，固化温度63.2K。稍溶于水或乙醇，化学性不活泼，高温下能与锂、镁、钙、钛等化合，并能直接与氧或氢化合。氮是空气的主要组分，空气中含氮78.09%（体积），空气中的氮因植物的根瘤菌作用、闪电或工业化学反应而得到固定，地球上的有机物质分解又使氮释放到大气中去。氮在大气中的浓度是这两者之间平衡的结果。

氮气是相对稳定的惰性气体.空气中的氮气基本是"天生"的,也就是说,是地球诞生的时候一块就有的.其成分比例则随着空气中其他物质的含量变化而变化.