Zusammensetzung der atmosphärischen Luft und Schadstoffe

Die Zusammensetzung der Luft Es basiert auf mehreren Komponenten; 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 1% Argon und der Rest verschiedener Edelgase, die die Atmosphäre um die Erde bilden.

An manchen Orten haben menschliche Aktivitäten der Atmosphäre weitere Gase hinzugefügt, die als Schadstoffe bezeichnet werden.

Aktuelle Zusammensetzung der Luft

• Stickstoff: 78%. Verdünnen Sie Sauerstoff und verhindern Sie schnelles Brennen auf der Erdoberfläche. Die Lebewesen brauchen es, um Proteine ​​zu produzieren. Stickstoff kann nicht direkt aus der Luft verwendet werden. Der Stickstoffkreislauf ist die Art und Weise, wie die Natur den notwendigen Stickstoff für Lebewesen liefert.
• Sauerstoff: 21% Es wird von allen Lebewesen verwendet, essentiell für die Atmung und notwendig für Verbrennung oder Verbrennung.
• Argon: 1% Es wird in Glühbirnen verwendet.
• Kohlendioxid: 0,03%. Die Pflanzen nutzen es, um Sauerstoff zu produzieren. Kohlendioxid wirkt wie eine Decke und verhindert das Entweichen von Wärme im Weltraum. Wissenschaftler glauben, dass die Gewinnung fossiler Brennstoffe wie Kohle und Öl mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre bringt.
• Wasserdampf: 0,0 bis 4,0%. Wesentlich für Lebensprozesse. Es verhindert auch den Verlust von Wärme aus der Erde.
• Spurengase: Das sind Gase, die in sehr geringen Mengen vorkommen. Dazu gehören Neon, Helium, Krypton und Xenon.

Während sich die Zusammensetzung nicht viel ändert, während sie durch die unteren Schichten der Atmosphäre wandert, ändert sich die Anzahl der Moleküle.

Wenn sie höher reisen, werden die Luftmoleküle weniger häufig. Obwohl sie überwiegend die gleiche Zusammensetzung haben, gibt es innerhalb der Stratosphäre einen sehr wichtigen chemischen Unterschied, da sich in dieser Schicht die höchsten Konzentrationen von Ozonmolekülen befinden.

In der Stratosphäre verhindern die Ozonmoleküle - drei miteinander verbundene Sauerstoffatome -, dass einige der stärksten Sonnenstrahlen die Oberfläche der Erde erreichen.

Derzeit überwachen Wissenschaftler und Forscher des NCAR (Nationales Zentrum für Atmosphärenforschung) weltweit diese Schicht, die am Südpol so dünn ist, dass sie bereits "Loch" genannt wird, und in diesem Bereich befinden sich die Moleküle zerstört.

Über der Mesosphäre ändert sich die Zusammensetzung. Obwohl die Mesosphäre noch immer von Stickstoff und Sauerstoff dominiert wird, sind die Gase in der Thermosphäre hochgradig ionisiert und die Bindungen zwischen den Sauerstoffatomen sind unterbrochen.

In der Exosphäre, der äußeren Schicht der Erdatmosphäre, können Luftmoleküle leicht aus der Schwerkraft der Erde entkommen und im Weltraum schweben.

Die Atmosphäre enthält auch eine kleine, aber signifikante Menge an Kohlendioxid, etwa 0,04 Prozent, und kleine Mengen einiger anderer Gase. Zusätzlich zu diesen Gasen enthält die Luft auch Wasserdampf. Der Prozentsatz an Wasserdampf variiert von Ort zu Ort und je nach Wetterbedingungen.

Schadstoffe in der Luft

Die Verschmutzung fügt der Luft zusätzliche Moleküle hinzu, einschließlich Kohlendioxid und Ozon in den unteren Teilen der Atmosphäre. Obwohl kleine Mengen von beiden in der Troposphäre auf Bodenniveau natürlich sind, ist ihre Anzahl aufgrund der Verbrennung fossiler Brennstoffe gestiegen.

Kohlendioxid

Kohlendioxid, ein Nebenprodukt der Verbrennung, wird "Treibhausgas" genannt, weil es zur globalen Erwärmung beiträgt. Das in der Troposphäre emittierte Ozon schädigt Pflanzen und verursacht Atemprobleme, im Gegensatz zum "guten" Ozon in der Stratosphäre, das die Erde vor dem UV-Licht der Sonne schützt.

Menschliche Aktivitäten erzeugen eine Reihe von Gasen, die in die Atmosphäre freigesetzt werden. Fabriken können sowohl Luftverschmutzung als auch Brennstoffverbrennung verursachen, die eine große Menge Kohlendioxid in die Atmosphäre freisetzt. Es wird angenommen, dass dies die Ursache der globalen Erwärmung ist.

Andere Oxide

Andere umweltschädliche Gase, die beim Verbrennen von Brennstoffen in die Luft freigesetzt werden, sind Kohlenmonoxid, Stickoxide und Schwefeldioxid. Die unvollständige Verbrennung von Brennstoffen setzt auch kleine Partikel von Feststoffen (wie Kohlenstoff) in der Luft frei.

Größere Verschmutzungspartikel in der unteren Atmosphäre können ebenfalls Atemprobleme verursachen. Obwohl Aerosole relativ klein und ultrafein sind, emittiert von der Entzündung von fossilen Brennstoffen und möglicherweise von Bäumen und anderer Vegetation, können sie für einige Menschen erhebliche Atemprobleme verursachen.

Wie wurde die Zusammensetzung der Luft entdeckt?

Der erste Hinweis auf die Existenz von Argon wurde von Sir Henry Cavendish im Jahr 1785 gemacht. Cavendish war unglücklich mit dem, was wenig über die Luft bekannt war und war besonders unglücklich über den Mangel an Informationen über den Luftanteil (die meisten) Sauerstoff

Dieser Wissenschaftler wusste, dass Stickstoff in der Luft mit Sauerstoff reagieren könnte, um schließlich salpetrige Säure zu bilden.Ziel war es herauszufinden, ob die gesamte Luft, die kein Sauerstoff oder Kohlendioxid ist, in salpetrige Säure umgewandelt werden könnte, da man bei der Bestimmung feststellen könnte, ob die Luft vollständig aus Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff bestand.

Cavendish verwendete einen elektrischen Funken in der Luft, um Sauerstoff und Stickstoff unter Bildung von Stickoxiden zu reagieren. Dann fügte er zusätzlichen Sauerstoff hinzu, bis der gesamte Stickstoff reagiert hatte.

Da Stickoxide sauer sind, verwendete Cavendish wässriges Natriumhydroxid, um sie und somit jegliches vorhandenes Kohlendioxid zu entfernen. Er entfernte den restlichen Sauerstoff mit Kaliumpolysulfiden.

Eine kleine Gasblase blieb zurück (vor allem von Argon), weshalb Cavendish feststellte, dass diese Blase "nicht mehr als einhundertzwanzig des Volumens der Luft (Stickstoff)" war und daher bestätigte, dass die Luft mindestens 99,3 Prozent von Stickstoff / Sauerstoff / Kohlendioxid mit maximal 0,7 Prozent "etwas anderes".

Jetzt wissen wir, dass das "etwas anderes" Argon ist und es ist sehr unreaktiv, was es Cavendish ermöglichte, es zu finden, aber es hinderte ihn auch daran, mehr darüber zu erfahren. Die gigantischen Fortschritte in der Spektroskopie wurden 85 Jahre später von Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen gemacht.

Wichtige Information über Sauerstoff

• Sauerstoff ist das dritthäufigste Element im Universum in Masse.
• Sauerstoff ist das häufigste Masseelement in der Biosphäre der Erde.
• Die hohe Konzentration von Sauerstoff in der Atmosphäre ist eine Folge des Sauerstoffzyklus der Erde, der hauptsächlich durch Photosynthese von Pflanzen angetrieben wird.
• Leonardo da Vinci war derjenige, der zum ersten Mal vorschlug, dass die Luft aus zwei Gasen besteht, einer zum Atmen und einer zum Feuern.
• Joseph Priestly wird traditionell mit der Entdeckung von Sauerstoff im Jahr 1774 zugeschrieben.
• Möglicherweise entdeckte Carl Wilhelm Scheele im Jahr zuvor Sauerstoff, aber seine Arbeit wurde erst nach Priestly veröffentlicht.
• Bei normalem Druck und normaler Temperatur binden Sauerstoffmoleküle unter Bildung von Dioxid oder O 2, das in der Atmosphäre vorhanden ist.
• Aufgrund seiner Anwesenheit in Wasser macht Sauerstoff den größten Teil der Masse aller Lebewesen aus.
• Es wird in der Zellatmung für alle Arten von Leben verwendet.
• Ein Allotrop von Sauerstoff ist das Ozon (O3), das die obere Schicht atmosphärischen Ozons bildet und die UV-Strahlung der Sonne absorbiert.
• Sauerstoff kann für die kommerzielle Verwendung durch fraktionierte Destillation von verflüssigter Luft sowie andere Verfahren hergestellt werden.
• Unter normalen Bedingungen enthält frisches Wasser ungefähr 6,04 ml Sauerstoff pro Liter, während Meerwasser ungefähr 4,95 ml Sauerstoff pro Liter enthält.
• Sauerstoff hat eine paramagnetische Eigenschaft (Paramagnetismus wird in dem Moment erzeugt, wenn die Moleküle einer Substanz ein permanentes magnetisches Moment haben).
• Sauerstoff spielt eine wichtige Rolle bei der hohen Konzentration von Leben in den polaren Ozeanregionen, da Sauerstoff bei extrem niedrigen Temperaturen in Wasser löslich ist.
• Es wird angenommen, dass Grünalgen und Cyanobakterien für die Produktion von bis zu 70% des in der Natur vorkommenden freien Sauerstoffs verantwortlich sind.
• Freies Sauerstoffgas war auf der Erde vor dem Auftreten photosynthetischer Organismen vor etwa 3,5 Milliarden Jahren fast nicht existent.
• Sauerstoff wird kommerziell für eine Vielzahl von Industrien und Anwendungen, einschließlich medizinischer Anwendungen, hergestellt.

Wichtige Daten zu Argon

• Auf einer planetaren Skala können wir berechnen, dass die Erdatmosphäre 65 Billionen Tonnen Argon enthält. Das sind mehr als 9 Tonnen Argon pro Person auf der Erde.
• Bis 1957 war das chemische Symbol von Argon A. 1957 stimmte IUPAC zu, dass das Symbol zu Ar wechseln sollte.
• Die Datierung von Kalium-Argon und Argon-Argon erlaubt uns, die ältesten Gesteine ​​zu datieren. Das Verhältnis von Kalium-40 zu Argon-40, das im Gestein eingeschlossen ist, kann verwendet werden, um zu bestimmen, wie lange es seit der Verfestigung des Gesteins vergangen ist.
• Die überwiegende Mehrheit des Argons auf der Erde stammt aus dem radioaktiven Zerfall von Kalium-40, das stabiles Argon-40 produziert. Mehr als 99% des Argons auf der Erde ist Argon-40.
• Weit entfernt von der Erde ist Argon-36 das am häufigsten vorkommende Isotop, synthetisiert in der Silizium-Verbrennungsphase von Sternen mit einer Masse von etwa 11 oder mehr Sonnen der Erde.

Wichtige Fakten über Kohlendioxid

• Die Hauptfunktion des Atmungssystems eines lebenden Organismus besteht darin, Sauerstoff und Kohlendioxid auszutauschen. Kohlendioxid gelangt durch die atmende Luft in den Körper. Wenn Blut durch die Lungenarterie in die Lungen gepumpt wird, setzt das Blut Kohlendioxid in die Lunge frei und ist das Primärgas, das ausgeatmet wird. Ungefähr 0,3 Liter Kohlendioxid werden jede Minute aus dem Blut übertragen.
• Wenn ein lebender Organismus in einem luftdichten Raum eingeschlossen ist, stirbt er an einer Kohlendioxidvergiftung, bevor er an Erstickung mit Sauerstoff stirbt.
• Der größte Produzent von Kohlendioxidgas, das vom Menschen produziert wird, ist die Entzündung von fossilen Brennstoffen, insbesondere von Kraftstoffen und industriellen Prozessen. Natürliche Prozesse wie der Zerfall der Vegetation emittieren jedoch viel mehr Kohlendioxid in die Atmosphäre. Kohlendioxid wird auch durch Vulkanausbrüche und riesige Blasen, die durch die Ozeane aufsteigen, aus dem Inneren der Erde freigesetzt.

Referenzen

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