Õhu tähtsus, koostis ja omadused

Õhk on homogeenne segu gaasid, mis moodustavad maa atmosfääri. Tänu talle bioloogilised protsessid (nagu hingamine) ja biogeokeemilised tsüklid (nagu veeringlus). See on keskkond, kus ilmastikutingimused esinevad ja koosneb paljudest elementidest ja keemilistest ühenditest.

Õhu protsentuaalne koostis

Õhk sisaldab järgmisi elemente ja keemilisi ühendeid, mis on looduslikult tasakaalustatud planeedi protsesside toetamiseks:

• Lämmastik (N₂): 78%
• Hapnik (O₂): 21%
• Argoon (Ar): 0,9%
• Süsinikdioksiid (CO₂): 0.03%
• Ülejäänud 0,07% moodustub veeauru (H₂O), vesinik (H₂), osoon (O₃), metaan (CH₄), süsinikmonooksiid (CO), heelium (He), neoon (Ne), krüptoon (Kr) ja ksenoon (Xe).

Õhuhapniku tähtsus

Hapnik on väga reaktiivne keemiline element, mis on võimeline osalema mitmesuguste elementide, näiteks metallide, mittemetallide ja metalloidide puhul. Mis veel, see on hädavajalik kõigi elusolendite hingamiseks. Seetõttu hoiab selle olemasolu õhus planeedil elu.

Hapnik on oksüdeerija tipptasemel. See tähendab, et just aine säilitab põlemisreaktsioonid. Kui süsinikku sisaldav aine satub põlemisreaktsiooni, ühineb see hapnikuga, vabastades süsinikdioksiidina süsinikuaatomid (CO

₂) või süsinikmonooksiid (CO), sõltuvalt reaktsiooni kvaliteedist.

Lämmastiku tähtsus õhus

78% lämmastikku (N₂) on eluliselt tähtis, sest see on vastutav element summutada hapniku reaktiivsust. 21% hapnikku (O₂) on piisav, et panna kogu planeedil olev süttiv aine süttima. Siiski on olemas lämmastikgaas (N₂), mis on õhutemperatuuril inertne.

Kui hapniku (O₂) ületab 21%, läheksime kaduma: kogu orgaaniline aine planeedil põleb spontaanselt koos päikesekiirgusega. Sama efekt ilmneks siis, kui lämmastiku (N₂) langeb 78% -lt. Seetõttu on oluline säilitada tasakaal nende kahe õhukomponendi vahel ja vältida liigset õhusaastet.

Hapniku reaktsioonid

Õhus sisalduv hapnik (O₂) on keemiline reaktiiv, mis on saadaval paljudele ainetele, nii et need hakkavad muunduma teisteks, millel on erinevad füüsikalised ja keemilised omadused. Iga transformatsiooni kirjeldatakse keemilise võrrandiga. Reaktsioonide hulgas, milles hapnik osaleb, on:

• Põlemisreaktsioonid
• Oksüdeerumisreaktsioonid
• Sünteesireaktsioonid

Aastal põlemisreaktsioonid, hapnik liitub põleva aine süsinikuaatomitega, eraldades suure hulga soojust ja põlemisgaase: süsinikdioksiid (CO₂) või süsinikmonooksiid (CO). Lisaks nendele toodetele tekib veeaur.

Aastal oksüdatsioonireaktsioonid, seondub hapnik metallelementide aatomitega a korrosiooni nähtus nimetatakse oksüdatsiooniks. Metalloksiidid moodustuvad toodetena.

Aastal sünteesireaktsioonid, hapnik hakkab koos mittemetalsete elementidega moodustama nende vastavad oksiidid, mida nimetatakse ka anhüdriidid. Need on tavaliselt gaasid, näiteks lämmastikoksiidid (NOx), vääveloksiidid (SOx) ja õhusaasteained.

Hapniku reaktsioonide näited

1.- metaangaasi (CH₄):

CH₄ + (3/2) O₂ -> CO₂ + 2H₂VÕI

2. - etaangaasi (C₂H₆):

C₂H₆ + (7/2) O₂ -> 2CO₂ + 3H₂VÕI

3.- propaangaasi (C₃H₈):

C₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4H₂VÕI

4. butaangaasi (C₄H₁₀):

C₄H₁₀ + (13/2) O₂ -> 4CO₂ + 5H₂VÕI

5. - metalli raua (Fe) oksüdeerumine raudoksiidiks:

2Fe + (3/2) O₂ -> Usk₂VÕI₃

6.- Raudmetalli (Fe) oksüdeerimine raudoksiidiks:

Fe + (1/2) O₂ -> FeO

7. - Naatriummetalli (Na) oksüdeerimine naatriumoksiidiks (Na₂VÕI):

2Na + (1/2) O₂ -> Na₂VÕI

8. - lämmastikoksiidi (NO) süntees:

N₂ + O₂ + kuumus -> 2NO

9.- Vääveldioksiidi (SO₂):

S + O₂ + kuumus -> NII₂

10.- Vääveltrioksiidi (SO₃):

S + (3/2) O₂ + kuumus -> NII₃

Õhusaasteained

Vaatamata planeedi püüdlustele tasakaalustada atmosfääri komponentide kontsentratsiooni, tekitab inimtegevus suures koguses pealetükkivaid aineid: saasteaineid. Saasteained on keemilised liigid, mis muudavad õhu omadusi ja selle funktsioone elu toetamiseks. Nende hulgas on:

• Süsinikmonooksiid (CO), mille peamine allikas on puudulik põlemine sisepõlemismootorites.
• Vääveldioksiid (SO₂), mille peamine allikas on väävelhapet tootvad taimed.
• Mootorites põlemisel tekkivad hõljuvad osakesed. Lisatud on väiksemad kui 10 mikronit osakesed (PM10), mis võivad jõuda elusolendite hingamissüsteemi ja põhjustada haigusi.
• Plii (Pb), mille peamine allikas on sulatustehaste ahjud.
• Pika ahelaga süsivesinikud, mis pärinevad naftast ja eralduvad õli põletamisel.

Järgige koos:

• Hapniku omadused