Sammensætning af luft og forurenende stoffer

den atmosfærisk luftkomposition eller atmosfæren er defineret af andelen af ​​de forskellige gasser indeholdt i den, som har været i konstant variation gennem Jordens historie. Jordens atmosfære i formationen indeholdt hovedsagelig H₂ og andre gasser som CO₂ og H₂O. Omkring 4.400 millioner år siden berigede atmosfærisk luftkomposition hovedsageligt CO₂.

Med udseendet af livet på Jorden opstod der en akkumulering af metan (CH₄) i atmosfæren, da de første organismer var methanogener. Senere dukkede de fotosyntetiske organismer op, hvilket berigede den atmosfæriske luft af O₂.

Sammensætningen af ​​atmosfærisk luft i dag kan opdeles i to store lag, differentieret i deres kemiske sammensætning; homosfæren og heterosfæren.

Homosfæren ligger 80-100 km over havets overflade og består hovedsageligt af nitrogen (78%), oxygen (21%), argon (mindre end 1%), kuldioxid, ozon, helium, hydrogen og methan. , blandt andre elementer til stede i meget små mængder.

Heterosfera består af gasser med lav molekylvægt og ligger over 100 km højde. Det første lag præsenterer N₂ molekylær, den anden atomiske O, det tredje helium og den sidste er dannet af atom hydrogen (H).

indeks

• 1 historie
  • 1.1 Det antikke Grækenland
  • 1.2 Opdagelse af atmosfærisk luftkomposition
• 2 karakteristika
  • 2.1 Oprindelse
  • 2.2 struktur
• 3 Sammensætning af primitiv atmosfærisk luft
  • 3.1 Akkumulering af CO2
  • 3.2 Livets oprindelse, akkumulering af methan (CH4) og reduktion af CO2
  • 3.3 Store oxidative hændelse (akkumulering af O2)
  • 3.4 Atmosfærisk nitrogen og dets rolle i livets oprindelse
• 4 Sammensætning af den aktuelle atmosfæriske luft
  • 4.1 Homosfæren
  • 4.2 Heterosfæren
• 5 referencer

historie

Undersøgelser af atmosfærisk luft begyndte for tusinder af år siden. I det øjeblik, hvor primitive civilisationer opdagede ild, begyndte de at få en ide om eksistensen af ​​luft.

Det antikke Grækenland

I løbet af denne periode begyndte de at analysere, hvad luften er og hvilken funktion den opfylder. For eksempel anså Anaxímades de Mileto (588 a.c.-524 a.C.), at luften var fundamentalt for livet, da de levende væsener blev fodret med dette element.

I mellemtiden Empedokles Acragas (495 f.Kr.-435 f.Kr.) mente, at der var fire grundlæggende elementer i livet: vand, jord, ild og luft.

Aristoteles (384 a.c.-322 a.C.) fandt også, at luft var et af de væsentlige elementer for levende væsener.

Opdagelse af atmosfærisk luftkomposition

I 1773 opdagede den svenske kemiker Carl Scheele, at luften var sammensat af nitrogen og ilt (stiv luft). Senere besluttede britiske Joseph Priestley i 1774, at luften var sammensat af en blanding af elementer, og at en af ​​disse var afgørende for livet.

I 1776 kaldte franskmanden Antoine Lavoisier ilt det element, han isolerede fra den termiske nedbrydning af kviksølvoxid.

I 1804 analyserede naturforskeren Alexander von Humboldt og den franske kemiker Gay-Lussac luften fra forskellige dele af verden. Forskerne fastslog, at atmosfærisk luft har en konstant sammensætning.

Det var først i slutningen af ​​det nittende og det tidlige tyvende århundrede, da de andre gasser, der er en del af atmosfærisk luft, blev opdaget. Blandt disse har vi argon i 1894, derefter helium i 1895 og andre gasser (neon, argon og xenon) i 1898.

funktioner

Den atmosfæriske luft er også kendt som atmosfære og er en blanding af gasser, der dækker planeten Jorden.

kilde

Lidt er kendt om jordens atmosfære. Det antages, at efter adskillelsen fra solen var planeten omgivet af en konvolut af meget varme gasser.

Disse gasser var muligvis reducerbare og kommer fra solen, der hovedsagelig består af H₂. Andre gasser var sandsynligvis CO₂ og H₂Eller udsendes af intens vulkansk aktivitet.

Det foreslås, at en del af de gasser, der er til stede, afkøles, kondenseres og giver anledning til oceanerne. De andre gasser forblev danner atmosfæren, og andre blev opbevaret i klipper.

struktur

Atmosfæren dannes af forskellige koncentriske lag adskilt af overgangszoner. Den øvre grænse for dette lag er ikke klart defineret, og nogle forfattere placerer den over 10.000 km over havets overflade.

Tiltrækningen af ​​tyngdekraften og den måde, hvorpå gas komprimeres, påvirker dens fordeling på jordens overflade. Således ligger den største andel af sin samlede masse (ca. 99%) i de første 40 km over havets overflade.

De forskellige niveauer eller lag af atmosfærisk luft har forskellige kemiske sammensætninger og temperaturvariationer. Ifølge sit lodrette arrangement, fra det nærmeste til det fjerneste fra jordens overflade, er de følgende lag kendt: troposfæren, stratosfæren, mesosfæren, termosfæren og eksosfæren.

Med hensyn til den kemiske sammensætning af atmosfærisk luft defineres to lag: homosfæren og heterosfæren.

homosphere

Det ligger i de første 80-100 km over havets overflade, og dets sammensætning af gasser i luften er homogen. Her ligger troposfæren, stratosfæren og mesosfæren.

heterosphere

Den er til stede over 100 km og er karakteriseret, fordi sammensætningen af ​​de gasser, der er til stede i luften, er variable. Det falder sammen med termosfæren. Gassens sammensætning varierer i forskellige højder.

Sammensætning af primitiv atmosfærisk luft

Efter Jordens dannelse for cirka 4,500 millioner år siden begyndte gasser, der dannede atmosfærisk luft, at ophobes. Gasserne kom hovedsagelig fra jordens mantel, såvel som fra virkningen med planetesimaler (aggregater af materie, der stammer fra planeterne).

Akkumulering af CO₂

Den store vulkanske aktivitet på planeten begyndte at frigive forskellige gasser ind i atmosfæren, såsom N₂, CO₂ og H₂O. Kuldioxid begyndte at ophobes, da carbonering (CO-fixeringsproces)₂ atmosfærisk i form af carbonater) var knappe.

De faktorer, der ramte CO fixation₂ på dette tidspunkt var de regner med meget lav intensitet og et meget reduceret kontinentalt område.

Livets oprindelse, opsamling af metan (CH₄) og fald i CO₂

De første levende væsener, der optrådte på planeten, brugte CO₂ og H₂ at udføre vejrtrækning. Disse første organismer var anaerobe og metanogene (de producerede en stor mængde methan).

Methan akkumuleres i atmosfærisk luft, fordi dens nedbrydning var meget langsom. Den dekomponerer ved fotolyse og i en næsten fri syrer atmosfære kan denne proces tage op til 10.000 år.

Ifølge nogle geologiske optegnelser var der omkring 3,500 millioner år siden et fald i CO₂ i atmosfæren, som har været forbundet med den CH rige luft₄ intensiveret regnen, favoriserer karbonering.

Stor oxidativ hændelse (akkumulering af O₂)

Det vurderes, at ca. 2400 millioner år siden mængden af ​​O₂ på planeten nåede det vigtige niveauer i atmosfærisk luft. Akkumuleringen af ​​dette element er forbundet med udseendet af fotosyntetiske organismer.

Fotosyntese er en proces, der gør det muligt at syntetisere organiske molekyler fra andre uorganiske molekyler i nærværelse af lys. Under sin forekomst frigives O₂ som et sekundært produkt.

Den høje fotosyntetiske hastighed produceret af cyanobakterierne (første fotosyntetiske organismer) ændrede sammensætningen af ​​atmosfærisk luft. Store mængder af O₂ som blev frigivet, vendte tilbage til atmosfæren mere og mere oxiderende.

Disse høje niveauer af O₂ påvirket akkumuleringen af ​​CH₄, da det accelererede fotolyseprocessen af ​​denne forbindelse. Ved at reducere metan i atmosfæren drastisk, faldt temperaturen på planeten, og der opstod en istid..

En anden vigtig effekt af akkumuleringen af ​​O₂ på planeten var det dannelsen af ​​ozonlaget. Den O₂ atmosfærisk dissocieres ved effekten af ​​lys og danner to partikler af atom oxygen.

Det atomiske ilt rekombinerer med O₂ molekylær og danner O₃ (Ozone). Ozonlaget danner en beskyttende barriere mod ultraviolet stråling, der tillader udvikling af livet på jordens overflade.

Det atmosfæriske nitrogen og dets rolle i livets oprindelse

Kvælstof er en væsentlig bestanddel af levende organismer, da det er nødvendigt for dannelsen af ​​proteiner og nukleinsyrer. Imidlertid er N₂ atmosfærisk kan ikke anvendes direkte af de fleste organismer.

Fiksering af nitrogen kan være biotisk eller abiotisk. Det består af kombinationen af ​​N₂ med O₂ eller H₂ til dannelse af ammoniak, nitrater eller nitrit.

Indholdet af N₂ i atmosfærisk luft har de været mere eller mindre konstante i jordens atmosfære. I løbet af tiden CO akkumulering₂, N fixation₂ Det var i grunden abiotisk, ved dannelse af nitrogenoxid, dannet ved den fotokemiske dissociation af H-molekyler.₂O og CO₂ det var kilde til O₂.

Når faldet opstod CO niveauer₂ i atmosfæren faldt dannelsen af ​​nitrogenoxid drastisk. Det antages, at i løbet af denne tid stammer de første biotiske ruter med fiksering af N₂.

Sammensætning af den nuværende atmosfæriske luft

Den atmosfæriske luft dannes af en blanding af gasser og andre ret komplekse elementer. Dens sammensætning påvirkes hovedsageligt af højde.

homosphere

Det er blevet fastslået, at den kemiske sammensætning af tør atmosfærisk luft ved havets overflade er temmelig konstant. Kvælstof og ilt udgør ca. 99% af homosfærens masse og volumen.

Det atmosfæriske nitrogen (N₂) er i en andel på 78%, mens oxygen udgør 21% af luften. Det næste mest rigelige element i atmosfærisk luft er argon (Ar), som optager mindre end 1% af det samlede volumen.

Der er andre elementer, der er af stor betydning, selv når de er i små mængder. Kuldioxid (CO₂) er til stede i en andel på 0,035%, og vanddamp kan variere mellem 1 og 4% afhængigt af regionen.

Ozon (O₃) findes i en andel på 0,003%, men det udgør en væsentlig hindring for beskyttelsen af ​​levende væsener. Også i samme forhold finder vi adskillige ædle gasser som neon (Ne), krypton (Kr) og xenon (Xe).

Derudover er der nærvær af hydrogen (H₂), nitrogenoxider og methan (CH₄) i meget små mængder.

Et andet element, der er en del af sammensætningen af ​​atmosfærisk luft, er det flydende vand indeholdt i skyerne. På samme måde finder vi faste elementer som sporer, pollen, aske, salte, mikroorganismer og små iskrystaller..

heterosphere

På dette niveau bestemmer højden den type gas, der er dominerende i atmosfærisk luft. Alle gasser er lette (lavmolekylære) og er organiseret i fire forskellige lag.

Det er værdsat, at som højden stiger, har de mest rigelige gasser en lavere atommasse.

Mellem 100 og 200 km højde er der en større overflod af molekylært nitrogen (N₂). Vægten af ​​dette molekyle er 28.013 g / mol.

Det andet lag af heterosfera er i overensstemmelse med atom O og ligger mellem 200 og 1000 km på havets niveau. Den atomiske O har en masse på 15.999, idet den er mindre tung end N₂.

Senere fandt vi et lag helium mellem 1000 og 3500 km højt. Helium har en atommasse på 4,00226.

Det sidste lag af heterosfæren udgøres af atom hydrogen (H). Denne gas er den letteste i det periodiske bord med en atommasse på 1.007.

referencer

1. Katz M (2011) Materialer og råmaterialer, Luft. Didaktisk vejledning Kapitel 2. Institut for Teknologisk Uddannelse, Undervisningsministeriet. Buenos Aires Argentina. 75 pp
2. Munke PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Atmosfærisk sammensætning ændring-global og regional luftkvalitet. Atmosfærisk Miljø 43: 5268-5350.
3. Pla-García J og C Menor-Salván (2017) Den kemiske sammensætning af jordens primitive atmosfære. Quim 113: 16-26.
4. Rohli R og Vega A (2015) Climatology. Tredje udgave. Jones og Bartlett Learning. New York, USA. 451 pp.
5. Saha K (2011) Jordens atmosfære, dens fysik og dynamik. Springer-Verlag. Berlin, Tyskland.367 pp.