Importance, composition et propriétés de l'air

L'air est le mélange homogène de gaz qui composent l'atmosphère terrestre. Grâce à lui le processus biologiques (comme respirer) et cycles biogéochimiques (comme le cycle de l'eau). C'est l'environnement dans lequel les conditions météorologiques se produisent et est composé d'une variété d'éléments et de composés chimiques.

Composition en pourcentage de l'air

L'air contient les éléments et composés chimiques suivants, naturellement équilibrés pour soutenir les processus de la planète :

• Azote (N₂): 78%
• Oxygène (O₂): 21%
• Argon (Ar): 0,9%
• Dioxyde de carbone (CO₂): 0.03%
• L'autre 0,07 % est composé de proportions variables de vapeur d'eau (H₂O), hydrogène (H₂), l'ozone (O₃), méthane (CH₄), le monoxyde de carbone (CO), l'hélium (He), le néon (Ne), le krypton (Kr) et le xénon (Xe).

Importance de l'oxygène de l'air

L'oxygène est un élément chimique très réactif capable de s'impliquer avec une grande variété d'éléments, tels que les métaux, les non-métaux et les métalloïdes. En outre, elle est indispensable à la respiration de tous les êtres vivants

. Sa présence dans l'air est donc ce qui préserve la vie sur la planète.

L'oxygène est le oxydant par excellence. C'est-à-dire que c'est la substance qui préserve les réactions de combustion. Lorsqu'une substance contenant du carbone entre dans une réaction de combustion, elle se combine avec l'oxygène pour libérer ses atomes de carbone sous forme de dioxyde de carbone (CO₂) ou du monoxyde de carbone (CO), selon la qualité de la réaction.

Importance de l'azote dans l'air

78 % d'azote (N₂) est vitale, car c'est l'élément en charge de amortir la réactivité à l'oxygène. 21% d'oxygène (O₂) suffit à enflammer toute la matière combustible de la planète. Cependant, il y a la présence d'azote gazeux (N₂), qui est inerte aux températures atmosphériques.

Si le pourcentage d'oxygène (O₂) dépasse 21 %, nous serions perdus: toute la matière organique de la planète brûlerait spontanément, accompagnée du rayonnement solaire. Le même effet se produirait si le pourcentage d'azote (N₂) passera de 78%. Il est donc essentiel de maintenir l'équilibre entre ces deux composants de l'air, et d'éviter une pollution atmosphérique excessive.

Réactions à l'oxygène

L'oxygène de l'air (O₂) est un réactif chimique disponible pour de nombreuses substances, de sorte qu'elles commencent à se transformer en d'autres, qui auront des propriétés physiques et chimiques différentes. Chaque transformation va être décrite avec une équation chimique. Parmi les réactions auxquelles participe l'oxygène figurent :

• Réactions de combustion
• Réactions d'oxydation
• Réactions de synthèse

Dans réactions de combustion, l'oxygène va rejoindre les atomes de carbone d'une substance combustible, pour dégager une grande quantité de chaleur et de gaz de combustion: le dioxyde de carbone (CO₂) ou du monoxyde de carbone (CO). En plus de ces produits, de la vapeur d'eau est générée.

Dans réactions d'oxydation, l'oxygène va rejoindre les atomes des éléments métalliques, dans un phénomène de corrosion appelé oxydation. Des oxydes métalliques seront formés en tant que produits.

Dans réactions de synthèse, l'oxygène va se combiner avec des éléments non métalliques pour former leurs oxydes respectifs, également appelés anhydrides. Ce sont généralement des gaz, tels que les oxydes d'azote (NOx), les oxydes de soufre (SOx) et ce sont des polluants atmosphériques.

Exemples de réactions d'oxygène

1.- La combustion du gaz méthane (CH₄):

CH₄ + (3/2) O₂ -> CO₂ + 2H₂OU ALORS

2.- La combustion du gaz éthane (C₂H₆):

C₂H₆ + (7/2) O₂ -> 2CO₂ + 3H₂OU ALORS

3.- La combustion du gaz propane (C₃H₈):

C₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂OU ALORS

4.- La combustion du gaz butane (C₄H₁₀):

C₄H₁₀ + (13/2) O₂ -> 4CO₂ + 5H₂OU ALORS

5.- L'oxydation du fer métallique (Fe) pour former de l'oxyde ferrique :

2Fe + (3/2) O₂ -> La foi₂OU ALORS₃

6.- L'oxydation du fer métallique (Fe) pour former de l'oxyde ferreux :

Fe + (1/2) O₂ -> FeO

7.- L'oxydation du métal sodium (Na) pour former de l'oxyde de sodium (Na₂OU ALORS):

2Na + (1/2)O₂ -> Non₂OU ALORS

8.- La synthèse du monoxyde d'azote (NO) :

N₂ + O₂ + chaleur -> 2NO

9.- La synthèse du dioxyde de soufre (SO₂):

S + O₂ + chaleur -> SO₂

10.- La synthèse du trioxyde de soufre (SO₃):

S + (3/2) O₂ + chaleur -> SO₃

Les polluants atmosphériques

Malgré les efforts de la planète pour équilibrer les concentrations des composants atmosphériques, les activités humaines génèrent un grand nombre de substances intrusives: les polluants. Les polluants sont des espèces chimiques qui modifient les propriétés de l'air et ses fonctions pour soutenir la vie. Parmi eux se trouvent :

• Le monoxyde de carbone (CO), dont la principale source est la combustion incomplète dans les moteurs à combustion interne.
• Dioxyde de soufre (SO₂), dont la principale source est les usines de production d'acide sulfurique.
• Particules en suspension, qui proviennent de la combustion dans les moteurs. Des particules inférieures à 10 microns (PM10) sont incluses, qui peuvent atteindre le système respiratoire des êtres vivants et provoquer des maladies.
• Le plomb (Pb), dont la source principale est les fours des fonderies.
• Hydrocarbures à longue chaîne, qui proviennent du pétrole et sont libérés lors de la combustion du pétrole.

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• Caractéristiques de l'oxygène