Důležitost, složení a vlastnosti vzduchu

Vzduch je homogenní směs plyny, které tvoří zemskou atmosféru. Díky němu biologické procesy (jako dýchání) a biogeochemické cykly (jako vodní cyklus). Jedná se o prostředí, ve kterém se vyskytují povětrnostní podmínky, a je tvořeno řadou prvků a chemických sloučenin.

Procentní složení vzduchu

Vzduch obsahuje následující prvky a chemické sloučeniny, přirozeně vyvážené pro podporu procesů na planetě:

• Dusík (N₂): 78%
• Kyslík (O₂): 21%
• Argon (Ar): 0,9%
• Oxid uhličitý (CO₂): 0.03%
• Dalších 0,07% tvoří různé podíly vodní páry (H₂O), vodík (H₂), ozon (O.₃), methan (CH₄), oxid uhelnatý (CO), helium (He), neon (Ne), krypton (Kr) a xenon (Xe).

Význam vzdušného kyslíku

Kyslík je velmi reaktivní chemický prvek schopný zapojit se do nejrůznějších prvků, jako jsou kovy, nekovy a metaloidy. Co víc je to nezbytné pro dýchání všech živých bytostí. Jeho přítomnost ve vzduchu tedy chrání život na planetě.

Kyslík je okysličovadlo podle excelence. To znamená, že je to látka, která zachovává spalovací reakce. Když látka, která obsahuje uhlík, vstoupí do spalovací reakce, spojí se s kyslíkem a uvolní své atomy uhlíku jako oxid uhličitý (CO

₂) nebo oxid uhelnatý (CO) v závislosti na kvalitě reakce.

Význam dusíku ve vzduchu

78% dusíku (N₂) je zásadní, protože je to prvek odpovědný za tlumit reaktivitu kyslíku. 21% kyslíku (O.₂) stačí k zapálení všech hořlavých látek na planetě. Existuje však přítomnost plynného dusíku (N₂), který je při atmosférických teplotách inertní.

Pokud procento kyslíku (O₂) přesáhne 21%, byli bychom ztraceni: veškerá organická hmota na planetě by spontánně shořela, doprovázená slunečním zářením. Stejný účinek by nastal, pokud by procento dusíku (N₂) poklesne ze 78%. Je proto nezbytné udržovat rovnováhu mezi těmito dvěma složkami vzduchu a zabránit nadměrnému znečištění ovzduší.

Kyslíkové reakce

Kyslík ve vzduchu (O₂) je chemické činidlo dostupné mnoha látkám, takže se začnou transformovat na jiné, které budou mít různé fyzikální a chemické vlastnosti. Každá transformace bude popsána chemickou rovnicí. Mezi reakce, kterých se kyslík účastní, patří:

• Spalovací reakce
• Oxidační reakce
• Syntetické reakce

V spalovací reakce, kyslík se připojí k atomům uhlíku hořlavé látky a bude vydávat velké množství tepla a spalin: oxid uhličitý (CO₂) nebo oxid uhelnatý (CO). Kromě těchto produktů se vytváří vodní pára.

V oxidační reakce, kyslík se bude vázat na atomy kovových prvků, v a korozní jev oxidace. Jako produkty se budou tvořit oxidy kovů.

V reakce syntézy, kyslík se spojí s nekovovými prvky za vzniku příslušných oxidů, nazývaných také anhydridy. Obvykle se jedná o plyny, jako jsou oxidy dusíku (NOx), oxidy síry (SOx), a jsou znečišťujícími látkami ve vzduchu.

Příklady kyslíkových reakcí

1. - Spalování plynného metanu (CH₄):

CH₄ + (3/2) O.₂ -> CO₂ + 2 hodiny₂NEBO

2. - Spalování plynného etanu (C₂H₆):

C₂H₆ + (7/2) O.₂ -> 2CO₂ + 3H₂NEBO

3. - Spalování propanového plynu (C.₃H₈):

C₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂NEBO

4. - Spalování plynného butanu (C.₄H₁₀):

C₄H₁₀ + (13/2) O.₂ -> 4CO₂ + 5 hodin₂NEBO

5.- Oxidace kovového železa (Fe) za vzniku oxidu železitého:

2Fe + (3/2) O.₂ -> Víra₂NEBO₃

6.- Oxidace kovového železa (Fe) za vzniku oxidu železnatého:

Fe + (1/2) O.₂ -> FeO

7.- Oxidace kovového sodíku (Na) za vzniku oxidu sodného (Na₂NEBO):

2Na + (1/2) O.₂ -> Na₂NEBO

8. - Syntéza oxidu dusnatého (NO):

N₂ + O.₂ + teplo -> 2NO

9. - Syntéza oxidu siřičitého (SO₂):

S + O₂ + teplo -> SO₂

10. - Syntéza oxidu sírového (SO₃):

S + (3/2) O.₂ + teplo -> SO₃

Látky znečišťující ovzduší

Navzdory snahám planety vyrovnat koncentrace atmosférických složek lidské činnosti vytvářejí velké množství rušivých látek: znečišťujících látek. Znečišťující látky jsou chemické látky, které mění vlastnosti vzduchu a jeho funkce tak, aby podporovaly život. Mezi ně patří:

• Oxid uhelnatý (CO), jehož hlavním zdrojem je nedokonalé spalování ve spalovacích motorech.
• Oxid siřičitý (SO₂), jehož hlavním zdrojem jsou rostliny vyrábějící kyselinu sírovou.
• Suspendované částice, které pocházejí ze spalování v motorech. Zahrnuty jsou částice menší než 10 mikronů (PM10), které se mohou dostat do dýchacího systému živých bytostí a způsobit nemoci.
• Olovo (Pb), jehož hlavním zdrojem jsou pece hutí.
• Uhlovodíky s dlouhým řetězcem, které pocházejí z ropy a jsou uvolňovány během spalování oleje.

Postupujte podle:

• Vlastnosti kyslíku