Belang, samenstelling en eigenschappen van lucht

Lucht is het homogene mengsel van gassen waaruit de atmosfeer van de aarde bestaat. Dankzij hem de biologische processen (zoals ademhalen) en biogeochemische cycli (zoals de waterkringloop). Het is de omgeving waarin weersomstandigheden voorkomen en bestaat uit een verscheidenheid aan elementen en chemische verbindingen.

Percentage samenstelling van lucht

De lucht bevat de volgende elementen en chemische verbindingen, van nature uitgebalanceerd om de processen van de planeet te ondersteunen:

• Stikstof (N₂): 78%
• Zuurstof (O₂): 21%
• Argon (Ar): 0,9%
• Kooldioxide (CO₂): 0.03%
• De overige 0,07% bestaat uit verschillende hoeveelheden waterdamp (H₂O), waterstof (H₂), ozon (O₃), methaan (CH₄), koolmonoxide (CO), helium (He), neon (Ne), krypton (Kr) en xenon (Xe).

Belang van zuurstof in de lucht

Zuurstof is een zeer reactief chemisch element dat in staat is om betrokken te raken bij een breed scala aan elementen, zoals metalen, niet-metalen en metalloïden. Bovendien, het is essentieel voor de ademhaling van alle levende wezens

. Zijn aanwezigheid in de lucht is daarom wat het leven op de planeet in stand houdt.

Zuurstof is de oxidatiemiddel bij uitstek. Dat wil zeggen, het is de stof die de verbrandingsreacties in stand houdt. Wanneer een stof die koolstof bevat een verbrandingsreactie aangaat, zal deze zich combineren met zuurstof om zijn koolstofatomen vrij te geven als koolstofdioxide (CO₂) of koolmonoxide (CO), afhankelijk van de kwaliteit van de reactie.

Belang van stikstof in de lucht

78% stikstof (N₂) is van vitaal belang, omdat het het element is dat verantwoordelijk is voor zuurstof reactiviteit dempen. 21% zuurstof (O₂) is genoeg om alle brandbare materie op de planeet te laten ontbranden. Wel is er de aanwezigheid van stikstofgas (N₂), die inert is bij atmosferische temperaturen.

Als het percentage zuurstof (O₂) 21% overschrijdt, zouden we verloren zijn: al het organische materiaal op de planeet zou spontaan verbranden, vergezeld van zonnestraling. Hetzelfde effect zou optreden als het percentage stikstof (N₂) zal dalen van 78%. Het is daarom essentieel om het evenwicht tussen deze twee componenten van de lucht te behouden en overmatige luchtvervuiling te voorkomen.

Zuurstof reacties

De zuurstof in de lucht (O₂) is een chemisch reagens dat beschikbaar is voor veel stoffen, zodat ze beginnen te transformeren in andere, die verschillende fysische en chemische eigenschappen zullen hebben. Elke transformatie wordt beschreven met een chemische vergelijking. Onder de reacties waaraan zuurstof deelneemt zijn:

• Verbrandingsreacties
• Oxidatie reacties
• Synthese reacties

In de verbrandingsreacties, zuurstof gaat zich bij de koolstofatomen van een brandbare stof voegen, om een ​​grote hoeveelheid warmte en verbrandingsgassen af ​​te geven: koolstofdioxide (CO₂) of koolmonoxide (CO). Naast deze producten wordt waterdamp gegenereerd.

In de oxidatiereacties, gaat de zuurstof binden aan de atomen van de metalen elementen, in a corrosie fenomeen oxidatie genoemd. Metaaloxiden zullen als producten worden gevormd.

In de synthese reacties, zuurstof gaat combineren met niet-metalen elementen om hun respectieve oxiden te vormen, ook wel genoemd anhydriden. Dit zijn over het algemeen gassen, zoals stikstofoxiden (NOx's), zwaveloxiden (SOx's), en zijn luchtverontreinigende stoffen.

Voorbeelden van zuurstofreacties

1.- De verbranding van methaangas (CH₄):

CH₄ + (3/2) Uit₂ -> CO₂ + 2H₂OF

2.- De verbranding van ethaangas (C₂H₆):

C₂H₆ + (7/2) UIT₂ -> 2CO₂ + 3H₂OF

3.- De verbranding van propaangas (C₃H₈):

C₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂OF

4.- De verbranding van butaangas (C₄H₁₀):

C₄H₁₀ + (13/2) O₂ -> 4CO₂ + 5H₂OF

5.- De oxidatie van het metaal ijzer (Fe) om ijzeroxide te vormen:

2Fe + (3/2) O₂ -> Geloof₂OF₃

6.- De oxidatie van ijzermetaal (Fe) om ijzeroxide te vormen:

Fe + (1/2) O₂ -> FeO

7.- De oxidatie van het metaal natrium (Na) tot natriumoxide (Na₂OF):

2Na + (1/2) O₂ -> Nee₂OF

8.- De synthese van stikstofmonoxide (NO):

nee₂ + O₂ + warmte -> 2NO

9.- De synthese van zwaveldioxide (SO₂):

S + O₂ + warmte -> SO₂

10.- De synthese van zwaveltrioxide (SO₃):

S + (3/2) UIT₂ + warmte -> SO₃

Luchtvervuilers

Ondanks de inspanningen van de planeet om de concentraties van atmosferische componenten in evenwicht te brengen, genereren menselijke activiteiten een groot aantal opdringerige stoffen: verontreinigende stoffen. Verontreinigende stoffen zijn chemische soorten die de eigenschappen van de lucht en zijn functies om het leven te ondersteunen veranderen. Onder hen zijn:

• Koolmonoxide (CO), waarvan onvolledige verbranding in verbrandingsmotoren de belangrijkste bron is.
• Zwaveldioxide (SO₂), waarvan de belangrijkste bron zwavelzuurproducerende fabrieken zijn.
• Zwevende deeltjes, die afkomstig zijn van verbranding in motoren. Deeltjes kleiner dan 10 micron (PM10) zijn inbegrepen, die de luchtwegen van levende wezens kunnen bereiken en ziekten kunnen veroorzaken.
• Lood (Pb), waarvan de belangrijkste bron de ovens van de smelterijen zijn.
• Koolwaterstoffen met een lange keten, die uit olie komen en vrijkomen bij het verbranden van olie.

Volgen met:

• Kenmerken van zuurstof