Pomen, sestava in lastnosti zraka

Zrak je homogena mešanica plini, ki tvorijo zemeljsko ozračje. Zahvaljujoč njemu bioloških procesov (kot dihanje) in biogeokemični cikli (kot vodni krog). V okolju se pojavljajo vremenske razmere in je sestavljeno iz različnih elementov in kemičnih spojin.

Odstotna sestava zraka

Zrak vsebuje naslednje elemente in kemične spojine, ki so naravno uravnotežene za podporo procesov na planetu:

• Dušik (N₂): 78%
• Kisik (O₂): 21%
• Argon (Ar): 0,9%
• Ogljikov dioksid (CO₂): 0.03%
• Drugih 0,07% sestavljajo različni deleži vodne pare (H₂O), vodik (H₂), ozon (O₃), metan (CH₄), ogljikov monoksid (CO), helij (He), neon (Ne), kripton (Kr) in ksenon (Xe).

Pomen kisika v zraku

Kisik je zelo reaktiven kemični element, ki se lahko poveže z najrazličnejšimi elementi, kot so kovine, nekovine in metaloidi. Kaj je več, bistvenega pomena je za dihanje vseh živih bitij. Njegova prisotnost v zraku je torej tisto, kar ohranja življenje na planetu.

Kisik je oksidant po odličnosti. To pomeni, da je snov tista, ki ohranja reakcije izgorevanja. Ko snov, ki vsebuje ogljik, vstopi v reakcijo zgorevanja, se bo s kisikom sprostila svoje ogljikove atome kot ogljikov dioksid (CO

₂) ali ogljikov monoksid (CO), odvisno od kakovosti reakcije.

Pomen dušika v zraku

78% dušika (N₂) je ključnega pomena, ker je odgovorni element dušijo reaktivnost kisika. 21% kisika (O₂) je dovolj, da se vsa gorljiva snov na planetu vname. Vendar pa obstaja dušikov plin (N₂), ki je pri atmosferskih temperaturah inertna.

Če je odstotek kisika (O₂) presega 21%, bi bili izgubljeni: vsa organska snov na planetu bi spontano zgorela, skupaj s sončnim sevanjem. Enak učinek bi se pojavil, če bi odstotek dušika (N₂) z 78%. Zato je nujno ohraniti ravnovesje med tema dvema komponentama zraka in preprečiti prekomerno onesnaženje zraka.

Reakcije kisika

Kisik v zraku (O₂) je kemični reagent, ki je na voljo mnogim snovem, tako da se začnejo spreminjati v druge, ki bodo imele različne fizikalne in kemijske lastnosti. Vsako transformacijo bomo opisali s kemijsko enačbo. Med reakcijami, v katerih sodeluje kisik, so:

• Reakcije zgorevanja
• Reakcije oksidacije
• Reakcije sinteze

V reakcije izgorevanja, kisik se bo pridružil ogljikovim atomom gorljive snovi, pri čemer bo nastala velika količina toplote in zgorevalnih plinov: ogljikov dioksid (CO₂) ali ogljikov monoksid (CO). Poleg teh izdelkov nastaja tudi vodna para.

V reakcije oksidacije, kisik se bo vezal na atome kovinskih elementov, v a pojav korozije imenovano oksidacija. Kot produkti bodo nastali kovinski oksidi.

V sintezne reakcije, kisik se bo združil z nekovinskimi elementi in tako ustvaril njihove okside, imenovane tudi anhidridi. To so običajno plini, kot so dušikovi oksidi (NOx), žveplovi oksidi (SOx) in so onesnaževala zraka.

Primeri kisikovih reakcij

1. - Izgorevanje metana (CH₄):

CH₄ + (3/2) O.₂ -> CO₂ + 2H₂ALI

2. - Izgorevanje etana (C₂H₆):

C₂H₆ + (7/2) O.₂ -> 2CO₂ + 3H₂ALI

3. - Izgorevanje propanskega plina (C₃H₈):

C₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂ALI

4. - Zgorevanje plina butana (C₄H₁₀):

C₄H₁₀ + (13/2) O.₂ -> 4CO₂ + 5H₂ALI

5. - Oksidacija kovinskega železa (Fe) v železov oksid:

2Fe + (3/2) O.₂ -> Vera₂ALI₃

6. - Oksidacija železovega kovine (Fe) v železov oksid:

Fe + (1/2) O₂ -> FeO

7. - Oksidacija kovinskega natrija (Na), da nastane natrijev oksid (Na₂ALI):

2Na + (1/2) O.₂ -> Na₂ALI

8. - Sinteza dušikovega oksida (NO):

N₂ + O₂ + toplota -> 2NO

9. - Sinteza žveplovega dioksida (SO₂):

S + O₂ + toplota -> SO₂

10. - Sinteza žveplovega trioksida (SO₃):

S + (3/2) O₂ + toplota -> SO₃

Onesnaževala zraka

Kljub prizadevanjem planeta za uravnoteženje koncentracij atmosferskih komponent človeške dejavnosti ustvarjajo veliko število vsiljivih snovi: onesnaževal. Onesnaževala so kemične vrste, ki spreminjajo lastnosti zraka in njegove funkcije za podporo življenju. Med njimi so:

• Ogljikov monoksid (CO), katerega glavni vir je nepopolno zgorevanje v motorjih z notranjim zgorevanjem.
• Žveplov dioksid (SO₂), katerega glavni vir so obrati za proizvodnjo žveplove kisline.
• Viseči delci, ki izhajajo iz zgorevanja v motorjih. Vključeni so delci, manjši od 10 mikronov (PM10), ki lahko dosežejo dihala živih bitij in povzročajo bolezni.
• Svinec (Pb), katerega glavni vir so peči talilnic.
• Dolgoverižni ogljikovodiki, ki prihajajo iz nafte in se sproščajo med sežiganjem olja.

Sledite z:

• Značilnosti kisika