Importanța, compoziția și proprietățile aerului

Aerul este amestecul omogen de gaze care alcătuiesc atmosfera terestră. Mulțumesc lui procese biologice (cum ar fi respirația) și cicluri biogeochimice (cum ar fi ciclul apei). Este mediul în care apar condițiile meteorologice și este alcătuit dintr-o varietate de elemente și compuși chimici.

Procentajul compoziției aerului

Aerul conține următoarele elemente și compuși chimici, echilibrați în mod natural pentru a susține procesele planetei:

• Azot (N₂): 78%
• Oxigen (O₂): 21%
• Argon (Ar): 0,9%
• Dioxid de carbon (CO₂): 0.03%
• Celălalt 0,07% este alcătuit din proporții variate de vapori de apă (H₂O), hidrogen (H₂), ozon (O₃), metan (CH₄), monoxid de carbon (CO), heliu (He), neon (Ne), kripton (Kr) și xenon (Xe).

Importanța oxigenului din aer

Oxigenul este un element chimic foarte reactiv capabil să se implice cu o mare varietate de elemente, cum ar fi metalele, nemetalele și metaloizii. Mai mult, este esențială pentru respirația tuturor ființelor vii. Prin urmare, prezența sa în aer este ceea ce păstrează viața pe planetă.

Oxigenul este oxidant prin excelență. Adică substanța care păstrează reacțiile de ardere. Când o substanță care conține carbon intră într-o reacție de ardere, se va combina cu oxigenul pentru a elibera atomii de carbon sub formă de dioxid de carbon (CO₂) sau monoxid de carbon (CO), în funcție de calitatea reacției.

Importanța azotului din aer

78% azot (N₂) este vital, deoarece este elementul responsabil de amortizează reactivitatea oxigenului. 21% oxigen (O₂) este suficient pentru a face ca toată materia combustibilă de pe planetă să se aprindă. Cu toate acestea, există prezența azotului gazos (N₂), care este inert la temperaturi atmosferice.

Dacă procentul de oxigen (O₂) depășește 21%, ne-am pierde: toată materia organică de pe planetă ar arde spontan, însoțită de radiații solare. Același efect s-ar produce dacă procentul de azot (N₂) va scădea de la 78%. Prin urmare, este esențial să se mențină echilibrul dintre aceste două componente ale aerului și să se prevină poluarea excesivă a aerului.

Reacții de oxigen

Oxigenul din aer (O₂) este un reactiv chimic disponibil pentru multe substanțe, astfel încât acestea încep să se transforme în altele, care vor avea proprietăți fizice și chimice diferite. Fiecare transformare va fi descrisă cu o ecuație chimică. Printre reacțiile la care participă oxigenul se numără:

• Reacții de ardere
• Reacții de oxidare
• Reacții de sinteză

În reacții de ardere, oxigenul se va alătura atomilor de carbon ai unei substanțe combustibile, pentru a degaja o cantitate mare de căldură și gaze de ardere: dioxid de carbon (CO₂) sau monoxid de carbon (CO). Pe lângă aceste produse, se generează vapori de apă.

În reacții de oxidare, oxigenul se va lega de atomii elementelor metalice, într-un fenomen de coroziune numită oxidare. Oxizii metalici se vor forma ca produse.

În reacții de sinteză, oxigenul se va combina cu elemente nemetalice pentru a forma oxizii lor respectivi, numiți și anhidridele. Acestea sunt în general gaze, cum ar fi oxizii de azot (NOx), oxizii de sulf (SOx) și sunt poluanți ai aerului.

Exemple de reacții la oxigen

1.- Arderea gazului metan (CH₄):

CH₄ + (3/2) O₂ -> CO₂ + 2H₂SAU

2.- Arderea gazului etanic (C₂H₆):

C₂H₆ + (7/2) O₂ -> 2CO₂ + 3H₂SAU

3.- Arderea gazului propan (C₃H₈):

C₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂SAU

4.- Arderea gazului butanic (C₄H₁₀):

C₄H₁₀ + (13/2) O₂ -> 4CO₂ + 5H₂SAU

5.- Oxidarea fierului metalic (Fe) pentru a forma oxid feric:

2Fe + (3/2) O₂ -> Credință₂SAU₃

6.- Oxidarea fierului metalic (Fe) pentru a forma oxid feros:

Fe + (1/2) O₂ -> FeO

7.- Oxidarea metalului sodic (Na) pentru a forma oxid de sodiu (Na₂SAU):

2Na + (1/2) O₂ -> Na₂SAU

8.- Sinteza oxidului de azot (NO):

N₂ + O₂ + căldură -> 2NO

9.- Sinteza dioxidului de sulf (SO₂):

S + O₂ + căldură -> ASA₂

10.- Sinteza trioxidului de sulf (SO₃):

S + (3/2) O₂ + căldură -> ASA₃

Poluanți atmosferici

În ciuda eforturilor planetei de a echilibra concentrațiile componentelor atmosferice, activitățile umane generează un număr mare de substanțe intruzive: poluanți. Poluanții sunt specii chimice care modifică proprietățile aerului și funcțiile acestuia de a susține viața. Printre acestea se numără:

• Monoxid de carbon (CO), a cărui sursă principală este arderea incompletă la motoarele cu ardere internă.
• Dioxid de sulf (SO₂), a cărei sursă principală sunt plantele producătoare de acid sulfuric.
• Particule suspendate, care provin din arderea motoarelor. Sunt incluse particule mai mici de 10 microni (PM10), care pot ajunge la sistemul respirator al ființelor vii și pot provoca boli.
• Plumb (Pb), a cărui sursă principală o constituie cuptoarele plantelor de topire.
• Hidrocarburi cu lanț lung, care provin din petrol, și sunt eliberate în timpul arderii petrolului.

Urmărește cu:

• Caracteristicile oxigenului