Чего в атмосфере больше кислорода или азота

Компоненты воздуха — азот, кислород, двуокись углерода, водяной пар и другие газы

Все мы осознаем жизненно важную роль воздуха в нашем выживании. Но что такое воздух? Воздух, также известный как атмосфера, представляет собой смесь различных газов. Первое, что приходит в голову, когда мы думаем о воздухе, — это кислород, который необходим для существования жизни на Земле. Но кислород — не единственный жизненно важный элемент, из которого состоит воздух. Другие газы также играют важную роль в поддержании жизни. Давайте подробно рассмотрим состав воздуха, благодаря которому на Земле возможна жизнь.

Состав воздуха:

Воздух состоит из 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона, 0,04% углекислого газа и других газов в незначительных количествах. Водяной пар также входит в состав воздуха в различных количествах вместе с частицами пыли. Молярная масса сухого воздуха или воздуха при отсутствии / небольшом количестве водяного пара в нем составляет 28,97 г / моль. Мы можем узнать среднюю молярную массу смеси газов, используя простую формулу, в которой мы суммируем молярную массу каждого газообразного компонента, умноженную на его мольную долю.

M смесь = (x1 * M1 + …… + xn * Mn), где

xi = мольная доля каждого газа

Mi = молярная масса каждого газа

Мольная доля или xi =

Number of Moles of that Component Total Number of Moles in the Mixture «>Количество молей этого компонентаОбщее количество молей в смесиКоличество молей этого компонентаОбщее количество молей в смеси

Основные компоненты воздуха:

Кислород:

Кислород — важнейший химический элемент, из которого состоит воздух. Он обозначен символом O и имеет атомный номер 8. Кислород — это газ с высокой реакционной способностью, который легко образует связи, известные как оксиды, с другими элементами. Он также легко воспламеняется (быстро воспламеняется). По массе кислород является самым богатым элементом во Вселенной после водорода и гелия. Если мы рассмотрим стандартную температуру, равную 273,15 К, и стандартное давление, равное 1 атм, тогда два атома кислорода объединяются, образуя одну молекулу кислорода, известную как дикислород (O₂). Кислород используется для клеточного дыхания или дыхания. Кислород необходим не только для дыхания и сгорания, он также является основным компонентом многих других важных органических молекул, из которых состоит живой организм, например, углеводов, белков, жиров, все они в некотором количестве состоят из кислорода. Кислород используется не только с точки зрения устойчивости жизни, но и в рекреационной деятельности. Например, аквалангисты зависят от искусственно производимого кислорода для дыхания под водой. Даже альпинистам, поднимающимся на более высокие высоты, требуется запас искусственного кислорода в кислородных баллонах. Как ни странно, кислород также обладает легким эйфорическим эффектом, из-за которого кислородные батончики довольно популярны в Соединенных Штатах. Помимо вышеупомянутого, кислород также имеет промышленное применение, например, при выплавке железной руды в сталь. Это процесс, при котором кислород вводится в расплавленное железо для удаления примесей. Даже альпинистам, поднимающимся на большие высоты, требуется запас искусственного кислорода в кислородных баллонах. Как ни странно, кислород также обладает легким эйфорическим эффектом, из-за чего кислородные батончики довольно популярны в Соединенных Штатах. Помимо вышеупомянутого, кислород также имеет промышленное применение, например, при выплавке железной руды в сталь. Это процесс, при котором кислород вводится в расплавленное железо для удаления примесей. Даже альпинистам, поднимающимся на большие высоты, требуется запас искусственного кислорода в кислородных баллонах. Как ни странно, кислород также обладает легким эйфорическим эффектом, из-за которого кислородные батончики довольно популярны в Соединенных Штатах. Помимо вышеупомянутого, кислород также имеет промышленное применение, например, при плавлении железной руды в сталь. Это процесс, при котором кислород вводится в расплавленное железо для удаления примесей.

Этот процесс потребляет около 55% промышленного кислорода.

Углекислый газ:

Двуокись углерода — это следовой газ с концентрацией около 0,04%. Газы, которые присутствуют в атмосфере в очень небольших количествах, известны как следовые газы. Он имеет химический символ CO₂ и атомный номер 6. Двуокись углерода образуется при дыхании, а также при разложении органических материалов. Он также производится из некоторых природных источников, таких как гейзеры, вулканы и горячие источники. При сгорании нефти и природного газа выделяется углекислый газ. CO₂ имеет множество применений. Он используется в пищевой промышленности в качестве добавки для регулирования кислотности. Он используется в безалкогольных напитках и некоторых конфетах. Он также используется в огнетушителях. Мы знаем, что кислород необходим для горения, поэтому, когда мы используем углекислый газ для тушения огня, он окружает огонь и перекрывает подачу кислорода, необходимого для горения, и, следовательно, тушит огонь. Это важный ингредиент в производстве удобрения, мочевины. Он также используется в качестве хладагента при транспортировке и хранении замороженных продуктов.

Несмотря на то, что углекислый газ является микроэлементом, его количество в воздухе постоянно увеличивается, что приводит к так называемому загрязнению воздуха. Различные виды деятельности человека, такие как вырубка лесов, сжигание ископаемого топлива и индустриализация, приводят к огромным выбросам углекислого газа в атмосферу. При вдыхании в больших количествах он также вызывает заболевания легких. Это парниковый газ, что означает, что он поглощает и излучает вредный ультрафиолетовый свет, тем самым повышая температуру окружающей среды. Это повышение температуры атмосферы в гораздо большем масштабе и есть то, что обычно называют глобальным потеплением.

Аргон:

При концентрации 0,93% аргон является третьим по распространенности элементом в атмосфере. Это благородный газ. Аргон обозначается символом Ar и имеет атомный номер 18. Естественно, аргон образуется из-за изотопа калия K-40. Промышленно его получают путем фракционной перегонки жидкого воздуха. Аргон применяется в основном в среде, где вещества, которые обычно не вступают в реакцию, становятся реактивными, например, он используется в графитовых печах для предотвращения возгорания самого графита. Также используется как люминесцентная лампа. Чтобы предотвратить окисление нитей при высокой температуре, они заполнены аргоном. Поскольку аргон — это газ без цвета, вкуса и запаха, часто очень трудно обнаружить его присутствие. В медицинских приложениях, аргон используется в качестве синего лазера для лечения дефектов глаз и часто для уничтожения опухолей. Он также используется для получения голубовато-зеленого лазера.

Водяной пар:

Концентрация водяного пара в атмосфере варьируется от 0,01% до 4,24% в зависимости от температуры. Когда мы дышим, мы также выделяем некоторое количество водяного пара. Во многих химических реакциях водяной пар выделяется как побочный продукт. Помимо углекислого газа и метана, водяной пар также способствует парниковому эффекту, поскольку он поглощает и излучает радиацию. Водяной пар используется в качестве пара, который помогает в приготовлении пищи, а также в производстве энергии. Водяной пар также используется в качестве «подъемного газа», поскольку его плотность ниже, чем у воздуха. Например, он используется в воздушных шарах в виде пара, так что его давление пара намного больше, чем у окружающей атмосферы, так что форма воздушного шара может быть сохранена.

Частицы пыли:

Мелкие твердые частицы известны как частицы пыли. Атмосферная пыль также известна как эоловая. Эти частицы состоят из частиц, которые возникают в результате извержений вулканов, загрязнения или почвы. Эти частицы пыли также содержат в небольших количествах пыльцу, волосы людей и животных, частицы сажи. Пыль, осевшая на дорогах, также разносится по воздуху из-за постоянного движения транспортных средств. Угольная пыль вызывает респираторные заболевания. Частицы пыли также вызывают у некоторых людей аллергию. Если в атмосфере присутствует большое количество частиц пыли, это также может ухудшить видимость и создать угрозу безопасности. Частицы пыли также могут забивать фильтры автомобиля и влиять на его эффективность. Чтобы уменьшить количество пыли в атмосфере, можно использовать различные методы. Использование устройств для фильтрации воздуха — один из методов обеспечения чистоты воздуха. В настоящее время также используются пыленепроницаемые материалы, чтобы предотвратить осаждение пыли на веществах. Подметально-уборочные машины и автомобили с установленными пылесосами используются для очистки от осевшей на дороге пыли.

Выше перечислены основные составляющие воздуха. Помимо них, есть несколько других газов, которые составляют нашу атмосферу, такие как сера, неон, гелий. Часто свойства вышеупомянутых основных компонентов воздуха меняются в зависимости от различных факторов, таких как высота, температура и давление воздуха. Для того, чтобы жизнь существовала на Земле, как мы знаем, важно, чтобы существовал баланс между различными составляющими и чтобы те, которые оказывают вредное воздействие на окружающую среду, были устранены или контролировались.

Источник

Каково содержание кислорода в воздухе: процентный состав и норма

Воздух – это естественная смесь различных газов. Больше всего в нем содержатся такие элементы, как азот (около 77%) и кислород, менее 2% составляют аргон, углекислый газ и прочие инертные газы.

Кислород, или О2 – второй элемент периодической таблицы и важнейший компонент, без которого вряд ли бы существовала жизнь на планете. Он участвует в разнообразных процессах, от которых зависит жизнедеятельность всего живого….

Состав воздуха

О2 выполняет функцию окислительных процессов в человеческом теле, которые позволяют выделить энергию для нормальной жизнедеятельности. В состоянии покоя человеческий организм требует около 350 миллилитров кислорода, при тяжелых физических нагрузках это значение возрастает в три-четыре раза.

Сколько процентов кислорода в воздухе, которым мы дышим? Норма равна 20,95%. Выдыхаемый воздух содержит меньшее количество О2 – 15,5-16%. Состав выдыхаемого воздуха также включает углекислый газ, азот и другие вещества. Последующее понижение процентного содержания кислорода приводит к нарушению работы, а критическое значение 7-8% вызывает летальный исход.

Содержание прочих элементов в воздухе в различных условиях представлено в таблице ниже.

Из таблица можно понять, например, что в выдыхаемом воздухе содержится очень много азота и дополнительных элементов, а вот О2 всего 16,3%. Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе примерно составляет 20,95%.

Важно понять, что представляет собой такой элемент, как кислород. О2– наиболее распространенный на земле химический элемент, который не имеет цвета, запаха и вкуса. Он выполняет важнейшую функцию окисления в атмосфере.

Без восьмого элемента периодической таблицы нельзя добыть огонь. Сухой кислород позволяет улучшить электрические и защитные свойства пленок, уменьшать их объемный заряд.

Содержится этот элемент в следующих соединениях:

Воздух содержит в себе не только газообразные вещества, но и пары и аэрозоли, а также различные загрязняющие примеси. Это может быть пыль, грязь, другой различный мелкий мусор. В нем содержатся микробы, которые могут вызывать различные заболевания. Грипп, корь, коклюш, аллергены и прочие болезни – это лишь малый список негативных последствий, которые появляются при ухудшении качества воздуха и повышении уровня болезнетворных бактерий.

Процентное соотношение воздуха – это количество всех элементов, которые входят в его состав. Показать наглядно, из чего состоит воздух, а также процент кислорода в воздухе удобнее на диаграмме.

Диаграмма отображает, какого газа содержится больше в воздухе. Значения, приведенные на ней, будут немного отличаться для вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Диаграмма соотношение воздуха.

Выделяют несколько источников, из которых образуется кислород:

Функции кислорода в атмосфере и для организма

Для человека огромное значение имеет так называемое парциальное давление, которое мог бы производить газ, если бы занимал весь занимаемый объем смеси. Нормальное парциальное давление на высоте 0 метров над уровнем моря составляет 160 миллиметров ртутного столба. Увеличение высоты вызывает уменьшение парциального давления. Этот показатель важен, так как от него зависит поступление кислорода во все важные органы и в кровяную систему.

Кислород нередко используется для лечения различных заболеваний. Кислородные баллоны, ингаляторы помогают органам человека нормально функционировать при наличии кислородного голодания.

Состав воздуха изменялся с течением лет. Эволюционные процессы, природные катаклизмы привели к изменениям в биосфере, поэтому уменьшился процент кислорода, необходимый для нормальной работы биоорганизмов. Можно рассмотреть несколько исторических этапов:

Последующее развитие окружающего мира может привести к дальнейшему изменению состава воздуха. На ближайшее время маловероятно, что концентрация О2 может быть ниже 14%, так как это вызовет нарушение работы организма.

Изменение содержания кислорода в воздухе на потяжении нескольких веков.

К чему приводит недостаток кислорода

Малое поступление чаще всего наблюдается в душном транспорте, плохо проветриваемом помещении или на высоте. Понижение уровня содержания кислорода в воздухе может вызвать негативное влияние на организм. Происходит истощение механизмов, наибольшему влиянию подвергается нервная система. Причин, по которым организм страдает от гипоксии, можно выделить несколько:

По ряду симптомов можно понять, что организму требуется О2. В первую очередь повышается частота дыхания. Также увеличивается частота сердечных сокращений. Эти защитные функции призваны поставить кислород в легкие и обеспечить им кровь и ткани.

Недостаток кислорода вызывает головные боли, повышенную сонливость, ухудшение концентрации. Единичные случаи не так страшны, их довольно просто подкорректировать. Для нормализации дыхательной недостаточности врач выписывает бронхорасширяющие лекарства и другие средства. Если же гипоксия принимает тяжелые формы, такие как потеря координации человека или даже коматозное состояние, то лечение усложняется.

Если обнаружены симптомы гипоксии, важно незамедлительно обратиться к доктору и не заниматься самолечением, так как применение того или иного лекарственного средства зависит от причин нарушения. Для легких случаев помогает лечение кислородными масками и подушками, кровяная гипоксия требует переливания крови, а корректировка циркулярных причин возможна только при операции на сердце или сосуды.

Невероятное путешествие кислорода по нашему организму

Заключение

Кислород – важнейшая составляющая воздуха, без которой невозможно осуществление многих процессов на Земле. Воздушный состав менялся в течение десятков тысяч лет из-за эволюционных процессов, но в настоящее время количество кислорода в атмосфере достигло значения в 21%. Качество воздуха, которым дышит человек, влияет на его здоровье, поэтому необходимо следить за его чистотой в помещении и постараться сократить загрязнение окружающей среды.

Источник

Эта статья перенесена сюда!

Атмосфера состоит из воздуха – механической смеси нескольких газов.

Азот (78 %) в атмосфере играет роль разбавителя кислорода, регулируя темп окисления, а, следовательно, скорость и напряженность биологических процессов. Азот – главный элемент земной атмосферы, который непрерывно обменивается с живым веществом биосферы, причем составными частями последнего служат соединения азота (аминокислоты, пурины и др.). Извлечение азота из атмосферы происходит неорганическим и биохимическим путями, хотя они тесно взаимосвязаны. Неорганическое извлечение связано с образованием его соединений N₂O, N₂O₅, NO₂, NH₃. Они находятся в атмосферных осадках и образуются в атмосфере под действием электрических разрядов во время гроз или фотохимических реакций под влиянием солнечной радиации.

Биологическое связывание азота осуществляется некоторыми бактериями в симбиозе с высшими растениями в почвах. Азот также фиксируется некоторыми микроорганизмами планктона и водорослями в морской среде. В количественном отношении биологическое связывание азота превышает его неорганическую фиксацию. Обмен всего азота атмосферы происходит примерно в течение 10 млн. лет. Азот содержится в газах вулканического происхождения и в изверженных горных породах. При нагревании различных образцов кристаллических пород и метеоритов азот освобождается в виде молекул N₂ и NH₃. Однако главной формой присутствия азота, как на Земле, так и на планетах земной группы, является молекулярная. Аммиак, попадая в верхние слои атмосферы, быстро окисляется, высвобождая азот. В осадочных горных породах он захороняется совместно с органическим веществом и находится в повышенном количестве в битуминозных отложениях. В процессе регионального метаморфизма этих пород азот в различной форме выделяется в атмосферу Земли.

Геохимический круговорот азота ( В.А. Вронский, Г.В. Войткевич)

Кислород (21 %) используется живыми организмами для дыхания, входит в состав органического вещества (белки, жиры, углеводы). Озон О₃. задерживает губительную для жизни ультрафиолетовую радиацию Солнца.

Кислород – второй по распространению газ атмосферы, играющий исключительно важную роль во многих процессах биосферы. Господствующей формой его существования является О₂. В верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовой радиации происходит диссоциация молекул кислорода, а на высоте примерно 200 км отношение атомарного кислорода к молекулярному (О : О₂) становится равным 10. При взаимодействии этих форм кислорода в атмосфере (на высоте 20- 30 км ) возникает озоновый пояс (озоновый экран). Озон (О₃) необходим живым организмам, задерживая губительную для них большую часть ультрафиолетовой радиации Солнца.

Содержание свободного кислорода в земной атмосфере отражает баланс между его фотосинтезирующей продукцией и процессами поглощения (окисление органики, деструкция вещества мертвых организмов). Расчеты показывают, что кислород в атмосфере Земли обновляется в течение 3-4 тыс. лет, т.е. относится к весьма мобильным компонентам газовой оболочки.

На ранних этапах развития Земли свободный кислород возникал в очень малых количествах в результате фотодиссоциации молекул углекислого газа и воды в верхних слоях атмосферы. Однако эти малые количества быстро расходовались на окисление других газов. С появлением в океане автотрофных фотосинтезирующих организмов положение существенно изменилось. Количество свободного кислорода в атмосфере стало прогрессивно возрастать, активно окисляя многие компоненты биосферы. Так, первые порции свободного кислорода способствовали прежде всего переходу закисных форм железа в окисные, а сульфидов в сульфаты.

В конце концов количество свободного кислорода в атмосфере Земли достигло определенной массы и оказалось сбалансированным таким образом, что количество производимого стало равно количеству поглощаемого. В атмосфере установилось относительное постоянство содержания свободного кислорода.

Геохимический круговорот кислорода ( В.А. Вронский, Г.В. Войткевич)

Углекислый газ, идет на образование живого вещества, а вместе с водяным паром создает так называемый «оранжерейный (парниковый) эффект».

Углерод (углекислота) – его большая часть в атмосфере находится в виде СО₂ и значительно меньшая в форме СН₄. Значение геохимической истории углерода в биосфере исключительно велико, поскольку он входит в состав всех живых организмов. В пределах живых организмов преобладают восстановленные формы нахождения углерода, а в окружающей среде биосферы – окисленные. Таким образом, устанавливается химический обмен жизненного цикла: СО₂ ↔ живое вещество.

Источником первичной углекислоты в биосфере является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры. Часть этой углекислоты возникает при термическом разложении древних известняков в различных зонах метаморфизма. Миграция СО₂ в биосфере протекает двумя способами.

Наряду с глобальным круговоротом углерода существует еще ряд его малых круговоротов. Так, на суше зеленые растения поглощают СО₂ для процесса фотосинтеза в дневное время, а в ночное – выделяют его в атмосферу. С гибелью живых организмов на земной поверхности происходит окисление органических веществ (с участием микроорганизмов) с выделением СО₂ в атмосферу. В последние десятилетия особое место в круговороте углерода занимает массовое сжигание ископаемого топлива и возрастание его содержания в современной атмосфере.

Круговорот углерода в географической оболочке (по Ф. Рамаду, 1981)

Аргон – третий по распространению атмосферный газ, что резко отличает его от крайне скудно распространенных других инертных газов. Однако аргон в своей геологической истории разделяет судьбу этих газов, для которых характерны две особенности:

Инертные газы находятся вне круговорота большинства циклических элементов в биосфере Земли.

Все инертные газы можно подразделить на первичные и радиогенные. К первичным относятся те, которые были захвачены Землей в период ее образования. Они распространены крайне редко. Первичная часть аргона представлена преимущественно изотопами 36 Аr и 38 Аr, в то время как атмосферный аргон состоит полностью из изотопа 40 Аr (99,6%), который, несомненно, является радиогенным. В калийсодержащих породах происходило и происходит накопление радиогенного аргона за счет распада калия-40 путем электронного захвата: 40 К + е → 40 Аr.

Поэтому содержание аргона в горных породах определяется их возрастом и количеством калия. В такой мере концентрация гелия в породах служит функцией их возраста и содержания тория и урана. Аргон и гелий выделяются в атмосферу из земных недр во время вулканических извержений, по трещинам в земной коре в виде газовых струй, а также при выветривании горных пород. Согласно расчетам, выполненным П. Даймоном и Дж. Калпом, гелий и аргон в современную эпоху накапливаются в земной коре и в сравнительно малых количествах поступают в атмосферу. Скорость поступления этих радиогенных газов настолько мала, что не могла в течение геологической истории Земли обеспечить наблюдаемое содержание их в современной атмосфере. Поэтому остается предположить, что большая часть аргона атмосферы поступила из недр Земли на самых ранних этапах ее развития и значительно меньшая добавилась впоследствии в процессе вулканизма и при выветривании калийсодержащих горных пород.

В атмосфере содержится и водяной пар и вода в жидком и твердом состоянии. Вода в атмосфере является важным аккумулятором тепла.

В нижних слоях атмосферы содержится большое количество минеральной и техногенной пыли и аэрозолей, продуктов горения, солей, спор и пыльцы растений и т.д.

Первичная атмосфера Земли состояла главным образом из водяных паров, водорода и аммиака. Под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца водяные пары разлагались на водород и кислород. Водород уходил в космическое пространство, кислород вступал в реакцию с аммиаком и образовывались азот и вода. В начале геологической истории Земля благодаря магнитосфере, изолировавшей её от солнечного ветра, создала вторичную собственную углекислую атмосферу. Углекислый газ поступал из недр при интенсивных вулканических извержениях. С появлением в конце палеозоя зеленых растений кислород стал поступать в атмосферу в результате разложения углекислого газа при фотосинтезе, и состав атмосферы принял современный вид. Современная атмосфера в значительной степени продукт живого вещества биосферы. Полное обновление кислорода планеты живым веществом происходит за 5200-5800 лет. Вся его масса усваивается живыми организмами приблизительно за 2 тыс. лет, вся углекислота – за 300-395 лет.

Состав первичной и современной атмосферы Земли

Источник