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多少年来，人类就生活在空气的海洋中，这个气海就是我们说的大气。它包围着生命的摇篮──地球，吸收了太阳紫外线的大部分，同时使地球表面的温度保持在一定范围内。然而人类弄清楚空气的性质、成分，也不过只有百年的历史。空气的组成、性质之所以长期没有被人们发现，是因为空气无色无味，看不见、摸不着，只有当你缺少它的时候，才会意识到空气是一种物质。
在远古时代，空气曾被人们认为是简单的物质，在1669年梅猷曾根据蜡烛燃烧的实验，推断空气的组成是复杂的。德国史达尔约在1700年提出了一个普遍的化学理论，就是“燃素学说”。他认为有一种看不见的所谓的燃素，存在于可燃物质内。例如蜡烛燃烧，燃烧时燃素逸去，蜡烛缩小下塌而化为灰烬，他认为，燃烧失去燃素现象，即：蜡烛-燃素=灰烬。然而燃素学说终究不能解释自然界变化中的一些现象，它存在着严重的矛盾。第一是没有人见过“燃素”的存在；第二金属燃烧后质量增加，那么“燃素”就必然有负的质量，这是不可思议的。
早在18世纪70年代，化学家舍勒和普利斯特里就先后通过试验发现并制得了一种气体，就是氧气。但是，由于两位科学家受到当时流传的错误理论“燃素”学说的束缚，没能对实验结果做出正确的理解，错过了发现空气成分的机会。
1774年法国的化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，才否定燃素学说。拉瓦锡在前人实验的基础上进行了空气成分的实验研究，他的密闭容器中加热少量汞，部分变成红色粉末，此时空气体积差不多减少了1/5，拉瓦锡对剩余的4/5气体进行研究，发现这部分气体既不能供给呼吸、维持动物的生命，也不能支持燃烧。他给它命名为“氮”（拉丁文Nitrogenium，意为不能维持生命）。拉瓦锡又把生成的红色粉末加强热，得到了汞和一定量的气体，他把得到的气体和上面实验剩余的气体相混合，得到与原有体积和性质一样的空气。他给这种气体命名为“氧”（拉丁文Oxygenium，意为成酸的元素）。从而得出“空气是由氧气和氮气组成”的结论。拉瓦锡运用天平作为研究工具。注意实验中物质质量的变化，并进行分析和判断是他实验成功的重要原因。
空气的成分以氮气、氧气为主，是长期以来自然界里各种变化所造成的。在原始的绿色植物出现以前，原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。在绿色植物出现以后，植物在光合作用中放出的游离氧，使原始大气里的一氧化碳氧化成为二氧化碳，甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳，氨氧化成为水蒸气和氮气。以后，由于植物的光合作用持续地进行，空气里的二氧化碳在植物发生光合作用的过程中被吸收了大部分，并使空气里的氧气越来越多，终于形成了以氮气和氧气为主的现代空气。
空气是混合物，它的成分是很复杂的。空气的恒定成分是氮气、氧气以及稀有气体，这些成分所以几乎不变，主要是自然界各种变化相互补偿的结果。空气的可变成分是二氧化碳和水蒸气。空气的不定成分完全因地区而异。例如，在工厂区附近的空气里就会因生产项目的不同，而分别含有氨气、酸蒸气等。另外，空气里还含有极微量的氢、臭氧、氮的氧化物、甲烷等气体。灰尘是空气里或多或少的悬浮杂质。总的来说，空气的成分一般是比较固定的。
由于地球有强大的吸引力，使百分之八十的空气集中在离地面平均为十五公里的范围里。这一空气层对人类生活、生产活动影响很大。人们通常所说的大气污染指的是这一范围内的空气污染。工业的发展，向空气排放了有害物质，污染了空气，使空气里增加了有害成分。当空气里的有害物质达到一定浓度后，就会严重地损害人类的健康和农作物的生长，破坏了某些物质，又会使人的能见度降低，影响交通安全等等。因此，必须大力防止空气的污染。
排放到空气里的有害物质，可以分为以下几类：粉尘类（如炭粒等），金属尘类（如铁、铝等），湿雾类（如油雾、酸雾等），有害气体类（如一氧化碳、硫化氢、氮的氧化物等）。从世界范围来看，排放量较多、危害较大的有害气体是二氧化硫和一氧化碳。二氧化硫是煤、石油在燃烧中产生的。一氧化碳主要是汽车开动时排出的。从全球估计，一氧化碳的排出量超过二氧化硫的排出量。
防止空气污染，保护环境，是关系到保护人民健康，关系到多快好省地发展社会主义工农业生产的大事。我们一定要在实现四个现代化的同时，解决好环境保护的问题。
氧气的发现人之一——普利斯特里
普利斯特里是一位很有名的化学家，不但在所有的普通化学教科书上都要提到他，而且在美国化学会，以能获得普利斯特里奖章作为最高荣誉。在英国利兹还有他的全身塑像，作为永久纪念。在英、美两国，人们都十分尊敬他。
普利斯特里的全名是约瑟夫·普利斯特里。他于1733年3月13日生在英国利兹，后来又在美国好几年，并在宾夕法尼亚大学任过化学教授。最后病故在宾夕法尼亚州。因此，英、美两国都非常尊重他。美国化学会认为他是最早在美国研究化学的学者之一，美国把他住过的房子改成博物馆，就是为了专门纪念他的。
对于当时出名的鼓吹燃素说的化学书，如用拉丁文写的《化学基础》等他都反复阅读，并且自己设计实验。他后来对于化学尽管有很重要的贡献，可是他在理论上却始终是错误的燃素说的拥护者。
在1774年，他写了一部名为《几种气体的实验和观察》的三卷本的书，于1766年出版。在这部书里，他在科学界首次详细叙述了氧气的各种性质。普利斯特里把老鼠放在‘脱燃素气’里，发现它们过得非常舒服后。他自己受了好奇心的驱使，又亲自加以试验，用玻璃吸管从放满这种气体的大瓶里吸取的。当时他的肺部所得的感觉，和平时吸入的普通空气一样；但自从吸过这种气体以后，经过好多时候，身心一直觉得十分轻快舒畅。
当时他没有利用氧气（oxygen）这个名称，而从燃素说的角度出发，称它为“脱燃素气”（dephlogisticated air）。他和卡文迪许同时学会利用集气槽。
在制取出氧气之前，他就制得了氨、二氧化硫、亚硝酸、二氧化氮等，并且对许多无机酸进行过研究，也初步懂得了光合作用。和同时代的其他化学家相比，他采用了很多新的实验技术，所以在学术界的名声相当大，地位相当高，曾被称为“气体化学之父”。
普利斯特里和拉瓦锡在1774年见过面，并且讨论了氧气的问题。他把氧气的性质告诉了拉瓦锡。一直到1783年，拉瓦锡的理论已普通被人们认为是正确的了，而普利斯特里仍不按受拉瓦锡的解释，还坚持错误的燃素说，并且写了很多文章反对拉瓦锡的见解。这说明普利斯特里只相信燃素学说，而不相信正确的氧化说。这是化学史上很有趣的事实，一位发现氧气的人，反而成为反氧化学说的人。
普利斯特里是大约二百年前的化学家了，但是他所发现的氧气，却是使后来化学蓬勃发展的一个重要因素。因此，各国的化学家至今都还很尊敬他。
氧气的发现者之一——舍勒
卡尔·威尔海姆·舍勒是瑞典著名化学家，氧气的发现人之一，同时对氯化氢、一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮等多种气体，都有深入的研究。
1742年12月19日，舍勒生于瑞典的斯特拉尔松。由于家境贫寒，舍勒只勉强上完小学，年仅14岁就到哥德堡的班特利药店当了小学徒。舍勒在工作之余勤奋自学，他如饥似渴地读了当时流行的制药化学著作，还学习了炼金术和燃素理论的有关著作。他自己动手，制造了许多实验仪器，晚上在自己的房间里做各种各样的实验。他曾因一次小型的实验爆炸引起药店同事的许多非议，但由于受到药店店主的支持和保护，没有被赶出药店。
舍勒边工作，边学习，边实验，经过多年的努力，他的知识和才干大有长进，从一个只有小学文化的学徒，成长为一位知识渊博、技术熟练的药剂师。由于对化学的爱好，他经常进行研究和实验。
实验，使舍勒探测到许多化学的奥秘，据考证，舍勒的实验记录有数百万字，而且在实验中，他创造了许多仪器和方法，甚至还验证过许多炼金术的实验，并就此提出自己的看法。
在研究中，舍勒注意到：界定体积的空气长久地接触某些物质后，体积会发生接触。例如他用硫酐溶液（即硫的石灰水溶液）、亚麻子油、用水湿润的铁屑，他认为所有这些物质
均含有燃素，或如他常说的富于可燃物质。所有这些情形，空气都损失一部分。经过几天以后，大约1/4的空气被吸收，剩下的气体可使小蜡烛熄灭。
剩下的空气与普通的空气不同，它不含有可燃物质。因为，如果这种气体是空气和燃素
结合而成，并且体积缩减，那么它一定比普通空气稠密，但“把这种空气充满在极薄的烧瓶中，精密地称重，发现它不仅不能和同体积重的空气平衡，甚至还轻一些。”所以，“空气由两种性质不同的流体组成，其中一种丝毫也不表现吸引燃素的性质，而另一种流体占空气总质量的1/3到1/4，特别倾向于这种吸引。”舍勒把普通空气的这两种组分，称为浊空气和火空气，后来分别被命名为氮和氧。
舍勒在倒立于水面的玻璃球中燃烧氢焰。水立刻开始上升，一直到充满烧瓶的1/4为止，这时火焰熄灭。舍勒假定，可燃物质（氢）同火空气化合，因为他找不到化合产物（他忽略了沉积在烧瓶商的露珠，因为他用的是热水），于是他假定化合产物是热，穿过玻璃逸走：热=火空气+ф。因此他想了很多办法试图把热分解放出火空气，他在这方面大有进展，因为他能制取纯粹的火空气，他发现它是一种无色气体，在其中点着的小蜡烛特别明亮。
舍勒一生对化学贡献极多，其中最重要的是发现了氧，并对氧气的性质做了很深入的研究。他发现氧的时间始于1767年对亚硝酸钾的研究。起初，他通过加热硝石得到一种他称之为“硝石的挥发物”的物质，但对这种物质的性质和成分，当时尚不能解释。舍勒为深入研究这种现象废寝忘食，舍勒曾反复多次做了加热硝石的实验。
为了把热分解成设想的组分——火空气及燃素，舍勒认为必须给热提供一些物质，这种物质对燃素的吸引力比火空气表现出来的对燃素的吸引力要大。他选择硝酸，它能马上同金属作用，取出金属中的燃素，产生红烟（硝酸+ф），为了使硝酸受制于热，先让它同钾碱化合使之固定，把所得的硝石放在曲颈瓶中同矾油（硫酸）一起用高温蒸馏，又可放出硝酸。把盛石灰乳的膀胱缚在曲颈瓶口处，吸收放出来的红烟。膀胱中逐渐充满一种无色的气体，其中点着的小蜡烛发出耀眼的光芒。这就是火空气，这样，氧气终于被发现了。
舍勒正式发现氧气可以定在1773年以前，比英国的普利斯特列发现氧气要早一年。他制取氧气的方法比较多，主要有：
（1）加热氧化汞（Hg0）；
（2）加热硝石（KNO 3 ）；
（3）加热高锰酸钾（KmnO 4 ）
（4）加热碳酸银（AgCO 3 ）、碳酸汞（HgCO 3 ）的混合物。
舍勒把这些实验结果，整理成一本书，书名叫《火与空气》，此书书稿1775年底送给出版家斯威德鲁斯，但一直到1777年才出版，书稿在出版社压了两年。舍勒发现氧的优先权，因出版商的耽误而被人夺去了，但人们仍承认他是氧的独立发现人。
舍勒还对空气的成分进行过出色研究，为此他做过许多杰出的实验，都发现空气是复杂的。他对这类实验做的假定性说明是：“空气是由两种性质不同的流体组成，其中一种表现出不能吸引燃素的性质，即不助燃，而占空气总量1/3到1/4的另一种流体，则特别能吸引燃素；即能助燃。舍勒还把不助燃的空气称为‘浊空气’，把助燃的空气称为‘火空气’，火空气实际上就是现在大家熟悉的氧气。通过实验，舍勒证明，‘火空气’可以帮助燃烧，维持生命，相反，‘浊空气’，不能帮助燃烧，不能维持生命。到此，舍勒本应对‘火空气’和‘浊空气’的性质有一个充分的认识，但是，非常可惜，舍勒并没有能从他的出色实验中，引出正确的结论。”
揭开氧气神秘面纱的拉瓦锡
氧气是由3位科学家差不多同时发现的。舍勒发现最早。一两年以后，对舍勒的工作毫无所知的英国人普里斯特利也查出了氧气。
又过了几个月，拉瓦锡从普里斯特利那儿听说有种气体，蜡烛在里面会燃烧得很亮。结果他就根据这点模糊的暗示，也独立发现了空气的复杂组成。
可是3人中只有拉瓦锡一人，对氧气在自然界的真正能，做出了正确的估计。
1772年9月，拉瓦锡开始对燃烧现象进行研究。由于燃素说的解释较过去的合理，很快被化学家所接受，成为18世纪占统治地位的化学理论。尽管一些实验研究的进展已披露了燃素说与实验事实的矛盾，但多数化学家还是设法调和这一矛盾，以维护燃素说。拉瓦锡正是在研究了化学史的概况和前辈化学家的工作之后，发现了这一矛盾，并决心解决这一矛盾。
首先他对磷、硫等易燃物的燃烧进行观察和测定，他发现磷、硫在燃烧中增重是由于吸收了空气。于是他想到，金属在燃烧中增重是否属于同一原因？1774年，他重做了波义耳关于煅烧金属的实验。他将已知重量的锡放入曲颈瓶中，密封后称其总重量。然后经过充分加热使锡灰化。待冷却后，称其总重量，确认其总重量没有变化。尔后在曲颈瓶上穿一小孔，发现瓶外空气带着响声冲进瓶内，再称其总重量和金属灰的重量，发现总重量增加的值恰好等于锡变成锡灰后的增重。拉瓦锡又对铅、铁等金属进行了同样的锻烧实验，得到相同的结论。由此拉瓦锡认为燃烧金属的增重是金属与空气的一部分相结合的结果，否定了波义耳的火微粒之说，对燃素说也提出了质疑。
那么，与金属相结合的空气成分又是什么？当时人们还不了解空气具有两种以上组分，拉瓦锡也无从推断。1774年10月，英国化学家普利斯特列访问巴黎。在拉瓦锡举行的欢迎宴会上，普利斯特列告诉拉瓦锡，在3个月前，他曾在加热水银灰的实验中发现一种具有显著助燃作用的气体。这信息给拉瓦锡以启示，他立即着手汞灰的合成和分解。实验事实使拉瓦锡确信，燃烧中与金属相结合的决不是火微粒或燃素，可能是最纯净的空气。1775年末，普利斯特列发表了关于氧元素（他命名为脱燃素空气）的论文后，拉瓦锡恍然大悟，原来这种特殊物质是一种新的气体元素。随后，他对这种新的气体元素的性质进行了认真的考察，确认这种元素除了助燃、助呼吸外．还能与许多非金属物质结合生成各种酸，为此他把这种元素命名为酸素，现在氧元素的化学符号O就是来源于希腊文酸素：oxygene。
对氧气作系统研究后，拉瓦锡明确地指出：空气本身不是元素，而是混和物，它主要由氧气和氮气组成。1778年他进而提出，燃烧过程在任何情况下，都是可燃物质与氧的化合，可燃物质在燃烧过程中吸收了氧而增重。所谓的燃素实际上是不存在的。拉瓦锡关于燃烧的氧化学说终于使人们认清了燃烧的本质，并从此取代了燃素学说，统一地解释了许多化学反应的实验事实，为化学发展奠定了重要的基础。
氮和氧有多种化合物，如氧化亚氮（N 2 O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO 2 ）、三氧化二氮（N 2 O 3 ）、四氧化二氮（N 2 O 4 ）、五氧化二氮（N 2 O 5 ）等。在空气中约含4/5体积的氮气和1/5体积的氧气。它们和平相处，并未进行反应而生成任何氮氧化合物。
可是在很高的温度下即1200℃以上它们就能够结合。如大雷雨中闪电会使它们结合，在飞机、汽车高温的内燃机汽缸里也会使它们结合。但对它们所结合成的化合物的发现却不是从这里开始的。
1772年，英国化学家普利斯特里将铜与硝酸作用，得到一种无色气体。实验确定它不能维持动物呼吸，也不能维持燃烧，不像当时称为固定空气的二氧化碳那样使澄清的熟石灰水产韭沉淀，与空气混合后变成黄棕色气体，原来它只是微溶于水，变成黄棕色气体后却极易溶于水。他将此气体称为亚硝空气nitrous，也就是一氧化氮。
铜与稀硝酸反应产生的是一氧化氮。
3Cu+8HNO 3 —→3Cu（NO 3 ）2+2NO↑+4H 2 O
一氧化氮易与空气中氧气化合，生成二氧化氮（NO 2 ）。这是一种黄棕色气体。
普利斯特里还用潮湿的铁屑对固定空气和亚硝空气进行实验比较，结果观察到，固定空气没有任何变化，而亚硝空气却转变成了另一种空气（气体），体积显著减少。将燃着的蜡烛放进这种空气中时，火焰比在空气中燃烧更激烈，但放进小动物后却会立即死亡。说明这种气体支持燃烧而不支持呼吸。他称它为减容亚硝空气，实际是氧化亚氮。
一氧化氮能使潮湿的铁屑氧化：
2NO+H 2 O+Fe—→Fe（OH）2+N 2 O
氧化亚氮在高温时分解，放出氧气：
2N 2 O—→2N 2 +O 2
所以支持物质燃烧。普利斯特里虽然发现了氧化亚氮、一氧化氮、二氧化氮，但却没有认识到它们是什么气体。
1793年，荷兰化学家迪曼和他的合作者加热硝酸铵也获得氧化亚氮：
NH 4 NO 3 —→N 2 O＋2H 2 O
认识到它相对于一氧化氮来说，是氮的较低氧化物。
1799年，英国化学家戴维（当时还是医生贝多古斯的助手）研究普利斯特里和其仳人发现的一些气体对生理的作用。他吸入氧化亚氮，感到眩晕、麻醉、发笑，于是称它为笑气。戴维主持一些群众会，以吸入速种气体作为一种娱乐消遣。此事很快吸引了一些人，并得到广泛宣传。戴维写成《关于吸入氧化氮有关的化学及科学研究》论文，从此他走向化学实验研究的道路。
1844年，美国康涅狄格州的牙医威尔斯参加吸入笑气效果表演会。会上，他看见一名自愿吸入这种气体的人兴奋得从台上跳下来，腿上还弄了一个大伤口，奇怪的是他一点也不感到疼痛。于是，威尔斯考虑将笑气应用于医疗中作为麻醉剂。但是当时使用时因剂量不足而使病人大呼疼痛。
1779年，普利斯特里将铁等金属与浓硝酸作用，获得棕黄色气体二氧化氮（NO 2 ），他定名它为亚硝酸蒸汽（nitrous acid vapour）。他注意将这种气体装进玻璃管中加热后颜色明显变深，在更高的温度下颜色又变淡。
现在已有明确结论，二氧化氮在150℃时分解，生成无色的一氧化氮和氧气。在0-140℃之间NO 2 与N 2 O 4 相互平衡转变。N 2 O 4 也是无色气体。
1849年法国化学家德维尔将氯气与硝酸银作用，首先制得五氧化二氮：
4AgNO 3 ＋2Cl 2 —→4AgCl＋2N 2 O 5 ＋O 2
它在0℃时即开始分解：
2N 2 O 5 —→4NO 2 ＋O 2
关于一氧化氮和空气或氧气在低温下形成三氧化二氮（N 2 O 3 ）的过程，在19世纪末到20世纪上半叶，化学家们发表过各自不同的论述。盖·吕萨克认为在无水情况下，主要产物是二氧化氮；贝特洛认为在过量氧气存在下首先生成N 2 O 3 ，另一些化学家认为首先生成NO 2 ，然后NO和NO 2 结合成N 2 O 3 。这一气体在常态下大部分分解成NO和NO 2 ，冷却到－20℃时凝结成深蓝色液体，在－103℃凝为蓝色固体。雷雨中生成的一氧化氮被空气中的氧气氧化成二氧化氮，被雨水溶解生成硝酸和亚硝酸，落进土壤中同金属氧化物、碳酸盐等反应，生成硝酸盐和亚硝酸盐，成为农作物和植物的肥料，受到人们的欢迎。
但是在20世纪初，化学家们却发觉到它们对空气有污染了，并把它们和一些对人们有毒、有害的一氧化碳气、二氧化硫气以及悬浮的颗粒并列。近年来，我国报纸、电视节目中几乎每天都有关于氮氧化物在空气中的含量和对空气污染情况的报道。
我们的空气是一个大量化学物质混合在一起的大反应器，这是由于日光中的紫外线引起的，造成了空气上空光化学烟雾。
在地球上空大气的同温层中，来自太阳的高能紫外线能使氧分子变为臭氧：
O 2 十紫外光一→O＋O
O 2 ＋O—→O 3 ＋热
于是在地球上空15-50公里的大气平流层中聚集成一层臭氧层。它有效地过滤掉阳光中对人体和生物造成伤害的那部分紫外线，形成环绕地球的天然屏障。如果它遭到破坏，杀伤生物的紫外线便会无遮拦地长驱直入，结果只能是地球上生灵灭绝。
据科学分析：臭氧每减少10%，得皮肤癌的人数就会增加5%；臭氧每减少5%，患白内障而失明的人数就会增加50%。
臭氧层的浓度不是简单地变得越来越高。紫外光能使臭氧分解成氧分子和氧原子，并放出热：
O 3 ＋紫外光一→O 2 +O+热
然后：
O 3 十O—→2O 2 +热
臭氧的这种循环产生和分解使高能紫外线转化为热，加热了同温层，同时阻止了这些紫外线直接射到地球上危害生命。
1970年，荷兰又一位研究大气化学的化学家克鲁岑发表研究报告指出，大气中的氮氧化合物在破坏着人类免遭强烈紫外线照射的臭氧层：
NO+O 3 —→NO 2 +O 2
NO 2 +O—→NO+O 2
结果是使臭氧层中的臭氧转变成氧气。
之后，1974年英国化学教授罗兰德和他的墨西哥博士后莫里纳共同发表研究报告，指出氯氟烃经高空紫外线照射放出氯原子，破坏臭氧层：
Cl+O 3 —→O 2 +ClO
ClO+O—→Cl+O 2
氯氟烃是指氟里昂的一类化合物，如氟里昂-11CFC1 3 、氟里昂-12CF 2 Cl 2 。它们是致冷气体和气溶胶材料。它们被压缩在气溶胶罐中，打开罐的阀门，可制成人造起泡奶油、剃胡膏、牙膏、头发喷雾剂等。
它们受到紫外光的照射，裂解生成氯原子：
CFC1 3 +紫外光一→CFC1 2 +Cl
CF 2 Cl 2 +紫外光一→CF 2 Cl+Cl
他们的研究报告为保护臭氧层和维护环境状况提、供宁理论基础。克鲁岑、罗兰德和莫里纳共获1995年培贝尔化学奖。哈根-斯米特被尊为空气污染研究之父。
空气中含有二氧化碳，由于它无色、无味、无嗅，和空气中的其他成分混杂在一起，来无影去无踪，所以一般人们不易认识它。不过，它总还是能在一些地方显露出来，如它在深井或深洞里聚集着，在许多矿泉水中冒出来，在酿酒的过程中产生。
在意大利那不勒斯附近有一个洞穴，叫狗洞，当人领着狗进入洞穴时，狗很快就晕倒了，人却安然无恙，但当人弯下腰去救自己的狗时，人也头晕了。在德国威斯特法伦州有一片沼泽，人在那儿走动没有关系，但鸟儿飞到沼泽地面觅食时，就会倒下死掉。这都是因为二氧化碳气体的大量聚集使得它比空气中其他气体成分重，沉积在洞底、沼泽地面上的缘故。这只是人们在认清它后才知道的事。
人们认清它首先从认识气体开始。
18世纪中叶，英国化学家布拉克进行煅烧石灰石的实验，精确测定重量。他将120格令（英国重量最小单位，1格令=0.065克）石灰石煅烧后生成68格令生石灰，重量减少了52格令。他认为失去的重量是一种气体，因为石灰石在煅烧后，除了生石灰外，没有留下任何其他物质。他又用实验证明生石灰的水溶液吸收了空气中的一部分气体，又重新变成石灰石，说明煅烧石灰石失去的气体存在于空气中。他又将含有碳酸镁的菱镁矿煅烧，放出的气体和煅烧石灰石时所产生的气体同样。这种气体又正和石灰石以及菱镁矿在与酸作用是放出的气体是同一气体。
布拉克研究了这一气体，发现它和人们呼出的以及物体燃烧时生成的气体也是同一气体。他认为这种气体原先是固定在石灰石和菱镁矿中，就把它称为“固定空气”。1756年，布拉克以《关于菱镁矿、石灰石和其他碱性物质的实验》为题，发表了他的实验结果和论点。从此，二氧化碳被称为固定空气。
1774年，瑞典化学家柏格曼发表关于《研究固定空气》的长篇论说，叙述他测定二氧化碳的密度、在水中的溶解性、对石蕊的作用、被碱吸收的状况、在空气中的存在、水溶液对金属锌、铁的溶解作用等。
1778年，法国化学家富克鲁瓦发表论说，不同意将二氧化碳称为固定空气。他认为干燥的二氧化碳布被生石灰吸收，生石灰和二氧化碳必须有水才能结合，将二氧化碳又改称白垩酸。白垩是指含有碳酸钙的松软而易粉碎的岩石。
1787年，拉瓦锡在发表的论述中叙述将木炭放进氧气中燃烧后产生白垩酸，肯定了白垩酸是由碳和氧组成，又将白垩酸改称碳酸。由于它是气体，于是二氧化碳被称为碳酸气，一直被错误地沿用到今天，要知道它不是碳酸的气体状态。
拉瓦锡在肯定二氧化碳由碳和氧组成的同时，测定了它含碳和氧的重量比，碳占23.4503%，氧占76.5497%。
到1840年，法国化学家杜马把经过精确称量的含纯粹的石墨放进充足氧气中燃烧，并且用氢氧化钾溶液吸收生成的二氧化碳气，计算出二氧化碳气中氧和碳的质量分数比：72.734：27.266。
经过化学和物理学家们精确测定计算后，得出二氧化碳的分子式是CO 2 ，而不是C2O 4 或其他。二氧化碳这一化学物质就这样被发现了，合理地被称为二氧化碳。
在二氧化碳产生中，往往混合有一氧化碳气。
1781年，英国化学家普利斯特里将白垩的粉末放进铁枪筒中加热，得到固定空气，混有一种可燃性气体，火焰呈现蓝色，不同于铁或其他金属与酸作用生成的可燃气体（氢气）。他认为可能有一种可燃性物体存在于白垩中残留的动物体物质中。1785年、1794年和1799年他重复实验，将木炭和铁屑预先煅烧除去水分后放进铁枪筒中加热，同样得到这一气体。他在测定这种气体的比重后，发现比金属与酸作用所得到的可燃性气体重，于是称这种气体为重可燃性气体，以区别于氢气。
同时，1776年瑞典化学家柏格曼也进行实验，他加热草酸（COOH）2，也获得一氧化碳和二氧化碳的混合物。他指出，得到一半酸气，很容易被石灰水吸收，另一半气体燃烧产生蓝色火焰。
同年，法国医生拉松将氧化锌与木炭共同加热，放出一种可燃性气体，产生蓝色火焰，但将它和空气混合点燃时没有发生爆炸，不同于锌溶解在苛性碱中所产生的可燃性气体（氢气）与空气混合点燃时爆炸。
这样，一氧化碳气因燃烧产生蓝色火焰而被发现。在1801-1802年，英国一位军医克鲁克尚克进行实验将二氧化碳通过赤热的铁，得到重可燃性气体，测定了它的组成，是碳的一氧化合物，称它为碳的气体氧化物。
一氧化碳对人体有毒害作用，是因它与人体血液中血红蛋白结合，使血红蛋白失去输送氧气的功能，从而使人窒息而死。这个结论最早出现在英国医生贝多斯1796年出版的《基础化学》一书中。他指出静脉血暴露在一氧化碳气中呈现粉红色，一氧化碳是有害的气体。