Воздух

Воздух представляет собой смесь газов, образующих вокруг Земли защитный слой — атмосферу. Воздух необходим всем живым организмам: животным для дыхания, а растениям — для питания. К тому же воздух защищает Землю от губительного ультрафиолетового излучения Солнца. Основные составляющие воздуха — азот и кислород. В воздухе есть также небольшие примеси благородных газов, углекислого газа и некоторое количество твердых частиц — копоти, пыли. Воздух нужен всем животным для дыхания. Около 21% воздуха составляет кислород. Молекула кислорода (О2) состоит из двух связанных атомов кислорода.

Состав воздуха

Животные вдыхают кислород воздуха и выдыхают углекислый газПроцентное соотношение различных га­зов в воздухе слегка изменяется в зависимости от места, времени года и суток. Азот и кислород — основные компоненты воздуха. Один процент воздуха составляют благородные газы, углекислой газ, водяной пар и загрязнения, например диоксид азота. Входящие в состав воздуха газы можно разделить путем фракционной перегонки. Воздух охлаждается до тех пор, пока газы не перейдут в жидкое состояние (см. статью «Твёрдые тела, жидкости и газы«). Пос­ле этого жидкая смесь нагревается. Температура кипения у каждой жидкости своя, и образующиеся при кипении газы можно собирать от­дельно. Кислород, азот и углекислый газ постоянно по­падают из воздуха в живые организмы и возвращают­ся в воздух, т.е. происходит круговорот. Животные вдыхают кислород воздуха и выдыхают углекислый газ.

Кислород

Кислород используют в дыхательных аппаратах водолазовКислород необходим для жизни. Животные дышат им, с его помощью усваивают пищу и получают энергию. Днем в растениях происходит процесс фотосинтеза, и растения выделяют кислород. Кислород также необходим для сгорания; без кислорода  ничто не может гореть. Почти 50% соединений в земной коре и Мировом океане содержат кислород. Обычный песок — это соединение кремния с кислородом. Кислород используют в дыхательных аппаратах водолазов и в больницах. Кислород также используется при производстве стали (см. статью «Железо, сталь и прочие материалы») и ракетной технике (см. статью «Ракеты и космические аппараты»).

В верхних слоях атмосферы атомы кислорода соединяются по три, образуя молекулу озона (О3). Озон — это аллотропная модификация кислорода. Озон — ядовитый газ, но в атмосфере озоновый слой защищает нашу планету, поглощая большую часть вредного ультрафиолетового излучения Солнца (подробнее в статье «Воздействие Солнца на Землю»).

Азот

Более 78% воздуха составляет азот. Бел­ки, из которых построены живые организ­мы, также содержат азот. Главное промышленное применение азота — производство аммиака, необходимого для удобрений. Азот для этого соединяют с водородом. Азот накачивается в упаковки для мяса или рыбы, т.к. при контакте с обычным воздухом продукты окисляются и портятся Предназначенные для пересадки человеческие органы хранятся в жидком азоте, потому что он холодный и химически инертный. Молекула азота (N2) состоит из двух связанных атомов азота.

Растения получают азот из почвы в виде нитратов и используют его дня синтеза белков. Животные поедают растения, и азотные соединения возвращаются в почву с выделениями животных, а также при разложении их мертвых тел. В почве азотные соединения разлагаются бактериями с выделением аммиака, а потом и свободного азота. Другие бактерии поглощают азот из воздуха и превращают в нитраты усваиваемые растениями.

Углекислый газ

Углекислый газ — это соединение углерода и кислорода. В воздухе содержится около 0,003% углекислого газа. Молекула углекислого газа (СО2) состоит из двух атомов кислорода и одного атома углерода. Углекислый газ — один из элементов круговорота углерода. Растения поглощают его при фотосинтезе, а животные выдыхают его. Углекислый газ образуется также при сгорании веществ, содержащих углерод, например древесины или бензина. Поскольку наши машины и заводы сжигают очень много топлива, доля углекислого газа в атмосфере растет. Большинство веществ не могут гореть в угле­кислом газе, поэтому он применяется в огнетушителях. Углекислый газ плотнее воздуха. Он «душит» пламя, перекрывая доступ кислорода. Углекислый газ слегка растворяется в воде, образуя при этом слабый раствор угольной кислоты. Твердая углекис­лота называется сухим льдом. При таянии сухой лед превращается в газ; он применяется для создания искусственных облаков в театре.

Загрязнение воздуха

Копоть и ядовитые газы — угарный газ, диоксид азота, диоксид серы — загрязняют атмосферу. Угарный газ образуется при го­рении. Многие вещества сгорают так быстро, что не успевают присоединить доста­точно кислорода и вместо углекислого газа (СО2) образует­ся угарный газ (СО). Угарный газ очень ядовит; он мешает крови животных переносить кислород. В молекуле угарного газа только один атом кислорода. Выхлопные газы автомобилей содержат угарный газ, а также диоксид азота, вызывающий кислотные дожди. Диоксид серы выделяется при сгорании ископаемого топлива, в особенности угля. Он ядовит и затрудняет дыхание. К тому же он растворяется в воде и служит причиной кислотных дождей. Частицы пыли и ко­поти, выбрасываемые в атмосферу предприятиями, также загрязняют воз­дух; мы вдыхаем их, они оседа­ют на растениях. В бензин для лучшего сгорания добавляют свинец (правда, сей­час многие автомобили работают на бензине без свинца). Свинцовые соединения накапливаются в организме и пагубно влияют на нервную систему. У детей они могут вызвать мозговые нарушения.

Кислотные дожди

В дождевой воде всегда содержится чуть-чуть кислоты из-за растворенного угле­кислого газа, но загрязняющие вещества (диоксиды серы и азота) повы­шают кислотность дождя. Кислотные дожди вызывают коррозию металлов, разъедают каменные сооружения и повы­шают кислотность пресной воды.

Благородные газы

Благородные газы — это 6 элементов 8-й группы периодической таблицы. Они чрезвычайно инертны химически. Только они существуют в виде от­дельных атомов, не образующих молекулы. Из-за их пассивности некоторыми из них наполняют лампы. Ксенон практически не используется человеком, зато аргон накачивают в электролампочки, а крип­тоном наполняют люминесцентные лампы. Неон вспыхивает красно-оранжевым светом при прохождении электрического разряда. Он используется в натриевых уличных лампах и неоновых лампах. Радон радиоактивен. Он образуется в результате распада металла радия. Никакие соединения гелия науке неизвестны, и гелий считается абсолютно инертным. Его плотность в 7 раз меньше плотности воздуха, поэтому им наполняют дирижабли. Наполненные гелием воздушные шары оснащаются научной аппаратурой и запускаются в верхние слои атмосферы.

Парниковый эффект

Углекислый газ не дает теплу покидать Землю, так же как стекло сохраняет высокую температуру внутри парникаТак называется наблюдающееся сейчас повышение содержания углекислого газа в атмосфере и вызванное этим глобальное потепление, т.е. повышение среднегодовых температур во всем мире. Углекислый газ не дает теплу покидать Землю, так же как стекло сохраняет высокую температуру внутри парника. Поскольку углекислого газа в воздухе становится все больше, все больше тепла задерживается в атмосфере. Даже небольшое потепление вызывает повышение уровня Мирового океана, перемену ветров и таяние части льда у полюсов. Ученые считают, что если содержание углекислого газа будет расти так же быстро, то за 50 лет средняя темпера­тура может возрасти на величину от 1,5°С до 4°С.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.