Dôležitosť, zloženie a vlastnosti vzduchu

Vzduch je homogénna zmes plyny, ktoré tvoria zemskú atmosféru. Vďaka nemu biologické procesy (ako dýchanie) a biogeochemické cykly (ako kolobeh vody). Je to prostredie, v ktorom sa vyskytujú poveternostné podmienky, a je tvorené rôznymi prvkami a chemickými zlúčeninami.

Percentuálne zloženie vzduchu

Vzduch obsahuje nasledujúce prvky a chemické zlúčeniny, prirodzene vyvážené na podporu procesov na planéte:

• Dusík (N₂): 78%
• Kyslík (O.₂): 21%
• Argón (Ar): 0,9%
• Oxid uhličitý (CO₂): 0.03%
• Zvyšných 0,07% je tvorených rôznym podielom vodnej pary (H₂O), vodík (H₂), ozón (O.₃), metán (CH₄), oxid uhoľnatý (CO), hélium (He), neón (Ne), kryptón (Kr) a xenón (Xe).

Dôležitosť vzdušného kyslíka

Kyslík je veľmi reaktívny chemický prvok schopný zapojiť sa do najrôznejších prvkov, ako sú kovy, nekovy a metaloidy. Čo je viac, je to nevyhnutné pre dýchanie všetkých živých bytostí. Jeho prítomnosť vo vzduchu je teda to, čo chráni život na planéte.

Kyslík je okysličovadlo excelentnosťou. To znamená, že je to látka, ktorá zachováva spaľovacie reakcie. Keď látka obsahujúca uhlík vstúpi do spaľovacej reakcie, spojí sa s kyslíkom a uvoľní svoje atómy uhlíka ako oxid uhličitý (CO

₂) alebo oxid uhoľnatý (CO) v závislosti od kvality reakcie.

Dôležitosť dusíka vo vzduchu

78% dusík (N₂) je životne dôležitý, pretože je to prvok zodpovedný za tlmia reaktivitu kyslíka. 21% kyslíka (O.₂) stačí na to, aby sa zapálila všetka horľavá hmota na planéte. Existuje však prítomnosť plynného dusíka (N₂), ktorý je inertný pri atmosférických teplotách.

Ak je percento kyslíka (O₂) presahuje 21%, stratili by sme sa: všetka organická hmota na planéte by spontánne horela sprevádzaná slnečným žiarením. Rovnaký účinok by nastal, ak by percento dusíka (N₂) poklesne zo 78%. Je preto nevyhnutné udržiavať rovnováhu medzi týmito dvoma zložkami vzduchu a predchádzať nadmernému znečisťovaniu ovzdušia.

Kyslíkové reakcie

Kyslík vo vzduchu (O₂) je chemické činidlo dostupné pre mnoho látok, takže sa začnú transformovať na ďalšie, ktoré budú mať odlišné fyzikálne a chemické vlastnosti. Každá transformácia bude opísaná chemickou rovnicou. Medzi reakcie, na ktorých sa podieľa kyslík, patria:

• Spaľovacie reakcie
• Oxidačné reakcie
• Syntetické reakcie

V spaľovacie reakcie, kyslík sa pripojí k atómom uhlíka horľavej látky a bude vydávať veľké množstvo tepla a spaľovacích plynov: oxid uhličitý (CO₂) alebo oxid uhoľnatý (CO). Okrem týchto produktov sa vytvára vodná para.

V oxidačné reakcie, kyslík sa bude viazať na atómy kovových prvkov, v a korózny jav nazývaná oxidácia. Ako produkty sa budú vytvárať oxidy kovov.

V syntézne reakcie, kyslík sa spojí s nekovovými prvkami a vytvorí ich príslušné oxidy, nazývané tiež anhydridy. Spravidla ide o plyny, ako sú oxidy dusíka (NOx), oxidy síry (SOx), ktoré znečisťujú ovzdušie.

Príklady kyslíkových reakcií

1. - Spaľovanie plynného metánu (CH₄):

CH₄ + (3/2) O.₂ -> CO₂ + 2 H₂ALEBO

2. - Spaľovanie plynného etánu (C.₂H₆):

C.₂H₆ + (7/2) O.₂ -> 2CO₂ + 3H₂ALEBO

3. - Spaľovanie propánového plynu (C.₃H₈):

C.₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂ALEBO

4. - Spaľovanie butánového plynu (C.₄H₁₀):

C.₄H₁₀ + (13/2) O.₂ -> 4CO₂ + 5 H₂ALEBO

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

2Fe + (3/2) O.₂ -> Viera₂ALEBO₃

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

Fe + (1/2) O₂ -> FeO

7.- Oxidácia kovového sodíka (Na) za vzniku oxidu sodného (Na₂ALEBO):

2Na + (1/2) O.₂ -> Na₂ALEBO

8. - Syntéza oxidu dusnatého (NO):

N₂ + O.₂ + teplo -> 2NO

9. - Syntéza oxidu siričitého (SO₂):

S + O₂ + teplo -> SO₂

10. - Syntéza oxidu sírového (SO₃):

S + (3/2) O₂ + teplo -> SO₃

Látky znečisťujúce ovzdušie

Napriek úsiliu planéty o vyváženie koncentrácií zložiek atmosféry ľudské činnosti generujú veľké množstvo rušivých látok: znečisťujúce látky. Znečisťujúce látky sú chemické látky, ktoré menia vlastnosti vzduchu a jeho funkcie na podporu života. Medzi ne patria:

• Oxid uhoľnatý (CO), ktorého hlavným zdrojom je nedokonalé spaľovanie v spaľovacích motoroch.
• Oxid siričitý (SO₂), ktorého hlavným zdrojom sú závody na výrobu kyseliny sírovej.
• Suspendované častice, ktoré pochádzajú zo spaľovania v motoroch. Zahrnuté sú častice menšie ako 10 mikrónov (PM10), ktoré sa môžu dostať do dýchacieho systému živých bytostí a spôsobiť choroby.
• Olovo (Pb), ktorého hlavným zdrojom sú pece taviarne.
• Uhľovodíky s dlhým reťazcom, ktoré pochádzajú z ropy a ktoré sa uvoľňujú pri spaľovaní oleja.

Postupujte podľa:

• Charakteristiky kyslíka