Состав воздуха

Воздух представляет собой смесь газов, необходимых для существования и поддержания жизни на планете. Каковы его характеристики и какие вещества входят в состав воздуха?

Состав воздуха

Воздух необходим для дыхания всех живых организмов. Он состоит из азота, кислорода, аргона, углекислого газа и ряда примесей. Состав атмосферного воздуха может меняться в зависимости от условий и рельефа местности. Так, в городской среде уровень углекислого газа в воздухе, по сравнению с лесополосой, увеличивается из-за обилия автотранспорта. На большой высоте концентрация кислорода уменьшается, потому что молекулы азота легче молекул кислорода. Поэтому концентрация кислорода снижается быстрее.

Шотландский физик и химик Джозеф Блэк в 1754 году экспериментально доказал, что воздух — это не просто вещество, а смесь газов

Рис. 1. Черный Джозеф.

Если говорить о составе воздуха в процентах, то основным его компонентом является азот. Азот занимает 78% всего объема воздуха. Процентное содержание кислорода в молекуле воздуха составляет 20,9%. Азот и кислород являются двумя основными элементами воздуха. Содержание других веществ значительно меньше и не превышает 1%. Так, аргон занимает в объеме 0,9 %, а углекислый газ — 0,03 %. Воздух также содержит примеси, такие как неон, криптон, метан, гелий, водород и ксенон.

Рис. 2. Состав воздуха.

В промышленных зданиях большое значение имеет аэроионный состав воздуха. Отрицательно заряженные ионы, присутствующие в воздухе, положительно влияют на организм человека, заряжая его энергией и улучшая настроение.

Азот

Азот – основная составляющая воздуха. Перевод названия элемента — «неживой» — может относиться к азоту как к простому веществу, но азот в связанном состоянии является одним из основных элементов жизни, входит в состав белков, нуклеиновых кислот, витаминов и т д

Азот: элемент второго периода, у него нет возбужденных состояний, поскольку у атома нет свободных орбиталей. Однако азот может проявлять в основном состоянии валентность не только III, но и IV за счет образования ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму с участием неподеленной электронной пары азота. Степень окисления, которую может иметь азот, колеблется в широких пределах: от -3 до +5.

В природе азот встречается в виде простого вещества — газообразного N2 и в связанном состоянии. В молекуле азота атомы связаны прочной тройной связью (энергия связи 940 кДж/моль). При обычных температурах азот может взаимодействовать только с литием. После предварительной активации молекул нагреванием, облучением или действием катализаторов азот вступает в реакцию с металлами и неметаллами.

Кислород

Кислород является самым распространенным элементом на Земле: его массовая доля в земной коре составляет 47,3 %, объемная доля в атмосфере — 20,95 %, массовая доля в живых организмах составляет около 65%.

Почти во всех соединениях (кроме соединений с фтором и пероксидами) кислород проявляет константу валентности II и степень окисления 2. Атом кислорода не имеет возбужденных состояний, так как на втором внешнем уровне нет свободных орбиталей. Как простое вещество кислород существует в виде двух аллотропных модификаций: газообразного кислорода О2 и озона О3. Важнейшим соединением кислорода является вода. Около 71% земной поверхности занято слоем воды, без воды жизнь невозможна.

Озон образуется в природе из кислорода воздуха при грозовых разрядах и в лаборатории при пропускании через кислород электрического разряда.

Рис. 3. Озон.

Озон является еще более сильным окислителем, чем кислород. Особенно? окисляют золото и платину

Кислород в промышленности обычно получают сжижением воздуха с последующим выделением азота выпариванием (имеется разница в температурах кипения: -183 градуса для жидкого кислорода и -196 градусов для жидкого азота.)