Значение, състав и свойства на въздуха

Въздухът е хомогенната смес на газове, които изграждат земната атмосфера. Благодарение на него биологични процеси (като дишането) и биогеохимични цикли (като цикъла на водата). Това е средата, в която възникват метеорологичните условия и се състои от различни елементи и химични съединения.

Процентен състав на въздуха

Въздухът съдържа следните елементи и химични съединения, естествено балансирани в подкрепа на процесите на планетата:

• Азот (N₂): 78%
• Кислород (O₂): 21%
• Аргон (Ar): 0,9%
• Въглероден диоксид (CO₂): 0.03%
• Останалите 0,07% се състоят от различни пропорции на водна пара (H₂О), водород (Н₂), озон (O₃), метан (СН₄), въглероден оксид (CO), хелий (He), неон (Ne), криптон (Kr) и ксенон (Xe).

Значение на кислорода във въздуха

Кислородът е много реактивен химичен елемент, способен да се свърже с голямо разнообразие от елементи, като метали, неметали и металоиди. Какво още, тя е от съществено значение за дишането на всички живи същества. Следователно присъствието му във въздуха е това, което запазва живота на планетата.

Кислородът е окислител по високи постижения. Тоест веществото е това, което запазва реакциите на горене. Когато вещество, което съдържа въглерод, влезе в реакция на горене, то ще се комбинира с кислород, за да освободи своите въглеродни атоми като въглероден диоксид (CO₂) или въглероден оксид (CO), в зависимост от качеството на реакцията.

Значение на азота във въздуха

78% азот (N₂) е от жизненоважно значение, защото той е отговорният елемент намалява реактивността на кислорода. 21% кислород (O₂) е достатъчно, за да се запали цялата горима материя на планетата. Съществува обаче азотен газ (N₂), който е инертен при атмосферни температури.

Ако процентното съдържание на кислород (O₂) надвишава 21%, ще бъдем загубени: цялата органична материя на планетата ще изгори спонтанно, придружена от слънчева радиация. Същият ефект би възникнал, ако процентното съдържание на азот (N₂) ще спадне от 78%. Следователно е от съществено значение да се поддържа балансът между тези два компонента на въздуха и да се предотврати излишното замърсяване на въздуха.

Кислородни реакции

Кислородът във въздуха (O₂) е химичен реагент, достъпен за много вещества, така че те започват да се трансформират в други, които ще имат различни физични и химични свойства. Всяка трансформация ще бъде описана с химично уравнение. Сред реакциите, в които участва кислородът, са:

• Реакции на горене
• Реакции на окисление
• Реакции на синтез

В реакции на горене, кислородът ще се присъедини към въглеродните атоми на горимо вещество, за да отдели голямо количество топлина и изгорели газове: въглероден диоксид (CO₂) или въглероден оксид (CO). В допълнение към тези продукти се генерират водни пари.

В реакции на окисление, кислородът ще се присъедини към атомите на металните елементи, в a корозионно явление наречен окисление. Като продукти ще се образуват метални оксиди.

В синтезни реакции, кислородът ще се комбинира с неметални елементи, за да образува съответните им оксиди, наричани също анхидриди. Това обикновено са газове, като азотни оксиди (NOx), сярни оксиди (SOx) и те са замърсители на въздуха.

Примери за кислородни реакции

1. - Изгарянето на метан (CH₄):

CH₄ + (3/2) O₂ -> CO₂ + 2Н₂ИЛИ

2. - Изгарянето на етан (C₂З.₆):

° С₂З.₆ + (7/2) O₂ -> 2CO₂ + 3Н₂ИЛИ

3. - Изгарянето на пропан газ (C₃З.₈):

° С₃З.₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4Н₂ИЛИ

4. - Изгарянето на бутанов газ (C₄З.₁₀):

° С₄З.₁₀ + (13/2) O₂ -> 4CO₂ + 5Н₂ИЛИ

5. - Окислението на металното желязо (Fe) до образуване на железен оксид:

2Fe + (3/2) O₂ -> Вяра₂ИЛИ₃

6. - Окисляването на железен метал (Fe) до образуване на железен оксид:

Fe + (1/2) O₂ -> FeO

7. - Окисляването на металния натрий (Na) с образуване на натриев оксид (Na₂ИЛИ):

2Na + (1/2) O₂ -> Na₂ИЛИ

8. - Синтезът на азотен оксид (NO):

н₂ + O₂ + топлина -> 2NO

9. - Синтезът на серен диоксид (SO₂):

S + O₂ + топлина -> SO₂

10. - Синтезът на серен триоксид (SO₃):

S + (3/2) O₂ + топлина -> SO₃

Замърсители на въздуха

Въпреки усилията на планетата да балансира концентрациите на атмосферните компоненти, човешката дейност генерира голям брой натрапчиви вещества: замърсители. Замърсителите са химически видове, които променят свойствата на въздуха и неговите функции за поддържане на живота. Сред тях са:

• Въглероден оксид (CO), чийто основен източник е непълно изгаряне в двигателите с вътрешно горене.
• Серен диоксид (SO₂), чийто основен източник са растенията за производство на сярна киселина.
• Окачени частици, които идват от горенето в двигателите. Включени са частици, по-малки от 10 микрона (PM10), които могат да достигнат до дихателната система на живите същества и да причинят заболявания.
• Олово (Pb), чийто основен източник са пещите на топилните заводи.
• Дълговерижни въглеводороди, които идват от нефт и се отделят по време на изгаряне на масло.

Следвайте с:

• Характеристики на кислорода