Znaczenie, skład i właściwości powietrza

Powietrze jest jednorodną mieszaniną gazy tworzące atmosferę ziemską. Dzięki niemu procesy biologiczne (jak oddychanie) i cykle biogeochemiczne (jak cykl wodny). Jest to środowisko, w którym występują warunki pogodowe i składa się z różnorodnych pierwiastków i związków chemicznych.

Procentowy skład powietrza

Powietrze zawiera następujące pierwiastki i związki chemiczne, naturalnie zbilansowane do wspomagania procesów planety:

• Azot (N₂): 78%
• Tlen (O₂): 21%
• Argon (Ar): 0,9%
• Dwutlenek węgla (CO₂): 0.03%
• Pozostałe 0,07% składa się z różnych proporcji pary wodnej (H₂O), wodór (H₂), ozon (O₃), metan (CH₄), tlenek węgla (CO), hel (He), neon (Ne), krypton (Kr) i ksenon (Xe).

Znaczenie tlenu w powietrzu

Tlen jest bardzo reaktywnym pierwiastkiem chemicznym, który może wiązać się z wieloma różnymi pierwiastkami, takimi jak metale, niemetale i niemetale. Co więcej, jest niezbędna do oddychania wszystkich żywych istot. Jego obecność w powietrzu jest zatem tym, co chroni życie na planecie.

Tlen jest utleniacz przez doskonałość. Oznacza to, że jest to substancja, która zachowuje reakcje spalania. Kiedy substancja zawierająca węgiel wejdzie w reakcję spalania, połączy się z tlenem, aby uwolnić swoje atomy węgla jako dwutlenek węgla (CO

₂) lub tlenek węgla (CO), w zależności od jakości reakcji.

Znaczenie azotu w powietrzu

78% azotu (N₂) ma kluczowe znaczenie, ponieważ jest elementem odpowiedzialnym za tłumić reaktywność tlenu. 21% tlenu (O₂) wystarczy, aby zapaliła się cała palna materia na planecie. Istnieje jednak obecność gazowego azotu (N₂), który jest obojętny w temperaturach atmosferycznych.

Jeśli procent tlenu (O₂) przekracza 21%, bylibyśmy zgubieni: cała materia organiczna na planecie spaliłaby się spontanicznie, w towarzystwie promieniowania słonecznego. Ten sam efekt wystąpiłby, gdyby procent azotu (N₂) spadnie z 78%. Dlatego niezbędne jest zachowanie równowagi między tymi dwoma składnikami powietrza i zapobieganie nadmiernemu zanieczyszczeniu powietrza.

Reakcje tlenowe

Tlen w powietrzu (O₂) jest odczynnikiem chemicznym dostępnym dla wielu substancji, dzięki czemu zaczną przekształcać się w inne, które będą miały inne właściwości fizyczne i chemiczne. Każda przemiana będzie opisana równaniem chemicznym. Wśród reakcji, w których uczestniczy tlen, są:

• Reakcje spalania
• Reakcje utleniania
• Reakcje syntezy

w reakcje spalania, tlen dołączy do atomów węgla substancji palnej, oddając dużą ilość ciepła i gazów spalinowych: dwutlenek węgla (CO₂) lub tlenek węgla (CO). Oprócz tych produktów generowana jest para wodna.

w reakcje utleniania, tlen będzie wiązał się z atomami pierwiastków metalicznych, w a zjawisko korozji zwany utlenianiem. Jako produkty powstaną tlenki metali.

w reakcje syntezy, tlen połączy się z pierwiastkami niemetalicznymi, tworząc odpowiednie tlenki, zwane również bezwodniki. Są to na ogół gazy, takie jak tlenki azotu (NOx), tlenki siarki (SOx) i są zanieczyszczeniami powietrza.

Przykłady reakcji tlenowych

1.- Spalanie metanu (CH₄):

CH₄ + (3/2) O₂ -> CO₂ + 2 godz₂LUB

2.- Spalanie etanu (C₂H₆):

do₂H₆ + (7/2) O₂ -> 2CO₂ + 3 godz₂LUB

3.- Spalanie propanu (C₃H₈):

do₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4 godz₂LUB

4.- Spalanie gazu butanowego (C₄H₁₀):

do₄H₁₀ + (13/2) O₂ -> 4CO₂ + 5H₂LUB

5.- Utlenianie metalicznego żelaza (Fe) z wytworzeniem tlenku żelaza:

2Fe + (3/2) O₂ -> Wiara₂LUB₃

6.- Utlenianie metalicznego żelaza (Fe) z wytworzeniem tlenku żelaza:

Fe + (1/2) O₂ -> FeO

7.- Utlenianie metalicznego sodu (Na) z wytworzeniem tlenku sodu (Na₂LUB):

2Na + (1/2) O₂ -> Na₂LUB

8.- Synteza tlenku azotu (NO):

N₂ + O₂ + ciepło -> 2NO

9.- Synteza dwutlenku siarki (SO₂):

S + O₂ + ciepło -> SO₂

10.- Synteza trójtlenku siarki (SO₃):

S + (3/2) O₂ + ciepło -> SO₃

Zanieczyszczenia powietrza

Pomimo wysiłków planety zmierzających do zrównoważenia stężeń składników atmosferycznych, działalność człowieka generuje dużą liczbę inwazyjnych substancji: zanieczyszczeń. Zanieczyszczenia to związki chemiczne, które zmieniają właściwości powietrza i jego funkcje wspierające życie. Wśród nich są:

• Tlenek węgla (CO), którego głównym źródłem jest niepełne spalanie w silnikach spalinowych.
• Dwutlenek siarki (SO₂), którego głównym źródłem są zakłady produkujące kwas siarkowy.
• Zawieszone cząstki pochodzące ze spalania w silnikach. Uwzględniono cząstki mniejsze niż 10 mikronów (PM10), które mogą przedostać się do układu oddechowego istot żywych i powodować choroby.
• Ołów (Pb), którego głównym źródłem są piece hutnicze.
• Węglowodory o długim łańcuchu, które pochodzą z oleju i są uwalniane podczas spalania oleju.

Postępuj zgodnie z:

• Charakterystyka tlenu