Ang hangin ay isang halo ng mga gas na pumapalibot sa Earth at bumubuo sa atmospera nito. Ang hangin ay hindi nakikita at walang lasa at kadalasang walang amoy. Ang hangin ay may timbang, maaari itong palawakin o i-compress, at sa ilalim ng sukdulan mababang temperatura maaaring gawing likido o kahit na solid. Tinatawag namin ang hangin sa paggalaw ng hangin. Ito ay may sapat na kapangyarihan upang paikutin ang mga mill blades at ilipat ang mga barko sa dagat.

Ang komposisyon ng hangin ay medyo kumplikado, bagaman ang mga pangunahing bahagi nito ay nitrogen - mga 78% at oxygen - mga 21%. Ang hangin ay naglalaman din ng argon, carbon dioxide, singaw ng tubig, neon, helium, methane, krypton at ozone.

Ang oxygen sa hangin ay mahalaga para sa lahat ng mga hayop at halaman sa lupa. Sa pamamagitan ng paghinga, ang mga hayop at halaman ay nakakakuha ng oxygen at ginagamit ito upang makakuha ng enerhiya mula sa pagkain at maglabas ng carbon dioxide. Ang carbon dioxide ay ginagamit ng mga halaman para sa photosynthesis, kung saan ang mga halaman ay nakakakuha ng enerhiya at naglalabas ng oxygen.

Ang carbon dioxide ay bumubuo lamang ng 0.03% ng dami ng hangin. Ito ay nabuo hindi lamang sa panahon ng pagkasunog, kundi pati na rin sa panahon ng pagkasunog at pagkabulok ng mga organikong sangkap.

Ang hangin ay naglalaman din ng tubig sa gas na anyo. Ang porsyento ng tubig sa hangin ay tinatawag na kahalumigmigan. Maaaring mag-iba ang halumigmig depende sa altitude at temperatura.

Ang Hangin ay kadalasang naglalaman din ng maraming maliliit na particulate matter, tulad ng bulkan na alikabok, pollen, amag at algae spores, bacteria, soot at alikabok. Ang mga particle ng alikabok, halimbawa, ay makikita sa isang silid na naliliwanagan ng araw. Ang pagkakalat ng sikat ng araw ay nagreresulta sa kulay ng Araw sa pagsikat at paglubog ng araw.

Ang hangin ay may density at presyon. Sa antas ng dagat, ang density ng atmospera ay humigit-kumulang 1.3 kg/m3. Ang presyon ng atmospera sa antas ng dagat ay 101.3 kPa. Ang presyon na ito ay "isang kapaligiran" - isang yunit ng presyon na sinusukat sa, halimbawa, mga gulong ng kotse. Habang tumataas ang altitude, bumababa ang presyon. Sa taas na 6 km, ang presyon ng hangin ay 2 beses nang mas mababa (mga 50 kPa). Ang presyon ng hangin ay sinusukat gamit ang isang espesyal na aparato - isang barometer.

Matagal nang ginagamit ang naka-compress na hangin sa iba't ibang larangan, halimbawa, upang magpatakbo ng mga jackhammer, jack, winch, molding machine, riveting device, at medikal na instrumento. Ginagamit din ang compressed air sa mga sandblasting machine para sa paglilinis ng mga bahagi, pati na rin sa pagbabarena ng salamin, metal at kongkreto. Noong huling bahagi ng 1950s, ang una sasakyan sa isang air cushion, na gumagalaw kasama ang isang layer ng nilikhang naka-compress na hangin.

Magpareserba tayo kaagad: kumukuha ng nitrogen sa hangin karamihan, gayunpaman komposisyong kemikal ang natitirang bahagi ay lubhang kawili-wili at iba-iba. Sa madaling salita, ang listahan ng mga pangunahing elemento ay ang mga sumusunod.

Gayunpaman, magbibigay din kami ng ilang mga paliwanag sa mga pag-andar ng mga elementong kemikal na ito.

1. Nitrogen

Ang nilalaman ng nitrogen sa hangin ay 78% sa dami at 75% sa masa, iyon ay, ang elementong ito ay nangingibabaw sa atmospera, ay may pamagat ng isa sa mga pinakakaraniwan sa Earth, at, bilang karagdagan, ay matatagpuan sa labas ng tirahan ng tao. zone - sa Uranus, Neptune at sa mga interstellar space. Kaya, nalaman na natin kung gaano karaming nitrogen ang nasa hangin, ngunit nananatili ang tanong tungkol sa pag-andar nito. Ang nitrogen ay kinakailangan para sa pagkakaroon ng mga buhay na nilalang, ito ay bahagi ng:

• protina;
• mga amino acid;
• mga nucleic acid;
• kloropila;
• hemoglobin, atbp.

Sa karaniwan, humigit-kumulang 2% ng isang buhay na selula ay binubuo ng mga atomo ng nitrogen, na nagpapaliwanag kung bakit napakaraming nitrogen sa hangin bilang isang porsyento ng dami at masa.
Ang nitrogen ay isa rin sa mga inert gas na nakuha mula sa hangin sa atmospera. Ang ammonia ay na-synthesize mula dito at ginagamit para sa paglamig at iba pang mga layunin.

2. Oxygen

Ang nilalaman ng oxygen sa hangin ay isa sa mga pinakasikat na tanong. Panatilihin ang intriga, i-distract natin ang ating sarili sa isa nakakatuwang katotohanan: Ang oxygen ay natuklasan ng dalawang beses - noong 1771 at 1774, ngunit dahil sa mga pagkakaiba sa mga publikasyon ng pagtuklas, ang karangalan ng pagtuklas ng elemento ay napunta sa English chemist na si Joseph Priestley, na aktwal na naghiwalay ng oxygen sa pangalawa. Kaya, ang proporsyon ng oxygen sa hangin ay nagbabago sa paligid ng 21% sa dami at 23% sa masa. Kasama ng nitrogen, ang dalawang gas na ito ay bumubuo ng 99% ng lahat ng hangin sa lupa. Gayunpaman, ang porsyento ng oxygen sa hangin ay mas mababa sa nitrogen, gayunpaman, hindi kami nakakaranas ng mga problema sa paghinga. Ang katotohanan ay ang dami ng oxygen sa hangin ay mahusay na kinakalkula partikular para sa normal na paghinga, sa purong anyo ang gas na ito ay kumikilos sa katawan na parang lason at humahantong sa kahirapan sa pagtatrabaho sistema ng nerbiyos, mga problema sa paghinga at sirkulasyon. Kasabay nito, ang kakulangan ng oxygen ay negatibong nakakaapekto sa kalusugan, na nagiging sanhi ng gutom sa oxygen at lahat ng nauugnay hindi kanais-nais na mga sintomas. Samakatuwid, kung gaano karaming oxygen ang nilalaman sa hangin ay kung ano ang kailangan para sa malusog, buong paghinga.

3. Argon

Pangatlo ang Argon sa hangin; ito ay walang amoy, walang kulay at walang lasa. Makabuluhan biyolohikal na papel Ang gas na ito ay hindi nakita, ngunit ito ay may narcotic effect at kahit na itinuturing na doping. Ang argon na nakuha mula sa atmospera ay ginagamit sa industriya, gamot, upang lumikha ng isang artipisyal na kapaligiran, kemikal na synthesis, pamatay ng apoy, paggawa ng mga laser, atbp.

4. Carbon dioxide

Ang carbon dioxide ay bumubuo sa atmospera ng Venus at Mars; ang porsyento nito sa hangin ng lupa ay mas mababa. Kasabay nito, ang isang malaking halaga ng carbon dioxide ay nakapaloob sa karagatan, ito ay regular na ibinibigay ng lahat ng mga organismo sa paghinga, at inilabas dahil sa gawain ng industriya. Sa buhay ng tao, ang carbon dioxide ay ginagamit sa paglaban sa sunog, sa industriya ng pagkain bilang isang gas at bilang pandagdag sa pagkain E290 - ahente ng pang-imbak at pampaalsa. Sa solidong anyo, ang carbon dioxide ay isa sa mga pinakakilalang nagpapalamig, "dry ice."

5. Neon

Ang parehong misteryosong liwanag ng mga ilaw ng disco, maliwanag na mga palatandaan at modernong mga headlight ay ang ikalimang pinakakaraniwan elemento ng kemikal, na nilalanghap din ng mga tao – neon. Tulad ng maraming inert gas, ang neon ay may narcotic effect sa mga tao sa isang tiyak na presyon, ngunit ito ang gas na ginagamit sa pagsasanay ng mga diver at iba pang mga taong nagtatrabaho sa ilalim ng altapresyon. Gayundin, ang neon-helium mixtures ay ginagamit sa gamot para sa mga sakit sa paghinga; ang neon mismo ay ginagamit para sa paglamig, sa paggawa ng mga signal light at mga parehong neon lamp. Gayunpaman, salungat sa stereotype, ang neon light ay hindi asul, ngunit pula. Ang lahat ng iba pang mga kulay ay ginawa ng mga lamp na may iba pang mga gas.

6. Mitein

Ang methane at hangin ay mayroon sinaunang Kasaysayan: sa pangunahing atmospera, bago pa man lumitaw ang tao, ang mitein ay nasa mas maraming dami. Ngayon ay kinuha at ginagamit bilang gasolina at hilaw na materyal sa pagmamanupaktura, ang gas na ito ay hindi gaanong kalat sa atmospera, ngunit inilabas pa rin mula sa Earth. Itinatag ng modernong pananaliksik ang papel ng methane sa paghinga at mahahalagang tungkulin ng katawan ng tao, ngunit wala pang makapangyarihang data tungkol dito.

7. Helium

Ang pagkakaroon ng pagtingin sa kung gaano karaming helium ang nasa hangin, mauunawaan ng sinuman na ang gas na ito ay hindi isa sa pinakamahalaga. Sa katunayan, ito ay mahirap matukoy biological na kahalagahan itong gas. Bukod sa nakakatawang pagbaluktot ng boses kapag humihinga ng helium mula sa isang lobo :) Gayunpaman, ang helium ay malawakang ginagamit sa industriya: sa metalurhiya, industriya ng pagkain, para sa pagpuno ng mga aircraft at weather balloon, sa mga laser, nuclear reactor, atbp.

8. Krypton

Hindi natin pinag-uusapan ang tinubuang-bayan ng Superman :) Ang Krypton ay isang inert gas na tatlong beses na mas mabigat kaysa sa hangin, chemically inert, nakuha mula sa hangin, ginagamit sa mga incandescent lamp, laser at aktibong pinag-aaralan pa rin. Kabilang sa mga kagiliw-giliw na katangian ng krypton, ito ay nagkakahalaga ng noting na sa isang presyon ng 3.5 atmospheres ito ay may narcotic effect sa mga tao, at sa 6 atmospheres ito ay nakakakuha ng isang masangsang na amoy.

9. Hydrogen

Ang hydrogen sa hangin ay sumasakop sa 0.00005% sa dami at 0.00008% sa masa, ngunit sa parehong oras ito ang pinakakaraniwang elemento sa Uniberso. Ito ay lubos na posible na magsulat ng isang hiwalay na artikulo tungkol sa kasaysayan, produksyon at aplikasyon nito, kaya ngayon ay lilimitahan natin ang ating sarili sa isang maliit na listahan ng mga industriya: kemikal, gasolina, industriya ng pagkain, abyasyon, meteorolohiya, electric power.

10. Xenon

Ang huli ay isang bahagi ng hangin, na sa una ay itinuturing na isang admixture lamang ng krypton. Ang pangalan nito ay isinasalin bilang "alien", at ang porsyento ng nilalaman sa Earth at higit pa ay minimal, na humantong sa mataas na halaga nito. Sa ngayon ay hindi nila magagawa nang walang xenon: ang paggawa ng mga high-power at pulsed light sources, diagnostics at anesthesia sa medisina, spacecraft engine, rocket fuel. Bilang karagdagan, kapag nilalanghap, ang xenon ay makabuluhang pinababa ang boses (ang kabaligtaran na epekto ng helium), at kamakailan lamang ang paglanghap ng gas na ito ay kasama sa listahan ng mga ahente ng doping.

Ang hangin ng mainit, maaraw na timog at ang malupit, malamig na hilaga ay naglalaman ng parehong dami ng oxygen.

Ang isang litro ng hangin ay palaging naglalaman ng 210 kubiko sentimetro ng oxygen, na 21 porsiyento sa dami.

Ang pinakamaraming nitrogen sa hangin ay nakapaloob sa 780 cubic centimeters kada litro, o 78 porsiyento sa volume. Mayroon ding kaunting inert gas sa hangin. Ang mga gas na ito ay tinatawag na inert dahil halos hindi sila pinagsama sa iba pang mga elemento.

Sa mga inert na gas sa hangin, ang argon ay ang pinaka-sagana - mayroong mga 9 kubiko sentimetro bawat litro. Ang neon ay matatagpuan sa mas maliit na dami sa hangin: mayroong 0.02 cubic centimeter sa isang litro ng hangin. Mayroong mas kaunting helium - 0.005 cubic centimeters lamang. Ang Krypton ay 5 beses na mas mababa kaysa sa helium - 0.001 cubic centimeter, at ang xenon ay napakaliit - 0.00008 cubic centimeter.

Ang hangin ay naglalaman din ng mga gas na kemikal na compound, halimbawa, carbon dioxide o carbon dioxide (CO 2). Dami carbon dioxide sa hangin ay nag-iiba mula 0.3 hanggang 0.4 kubiko sentimetro kada litro. Ang nilalaman ng singaw ng tubig sa hangin ay nagbabago din. Mas kaunti ang mga ito sa tuyo at mainit na panahon, at higit pa sa maulan.

Ang komposisyon ng hangin ay maaari ding ipahayag bilang isang porsyento ng timbang. Alam ang bigat ng 1 litro ng hangin at ang tiyak na gravity ng bawat gas na kasama sa komposisyon nito, madali itong lumipat mula sa mga volumetric na halaga hanggang sa mga timbang. Nitrogen sa hangin ay naglalaman ng tungkol sa 75.5, oxygen - 23.1, argon - 1.3 at carbon dioxide (carbon dioxide) -0.04 timbang porsyento.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga porsyento ng timbang at dami ay dahil sa iba't ibang partikular na gravity ng nitrogen, oxygen, argon at carbon dioxide.

Ang oxygen, halimbawa, ay madaling nag-oxidize ng tanso sa mataas na temperatura. Samakatuwid, kung magpapasa ka ng hangin sa isang tubo na puno ng mainit na mga pag-file ng tanso, kapag umalis ito sa tubo ay hindi ito naglalaman ng oxygen. Maaari mo ring alisin ang oxygen mula sa hangin na may posporus. Sa panahon ng pagkasunog, ang posporus ay matakaw na nagsasama sa oxygen, na bumubuo ng phosphorus anhydride (P 2 O 5).

Ang komposisyon ng hangin ay natukoy noong 1775 ni Lavoisier.

Habang nag-iinit ng maliit na halaga ng metal na mercury sa isang glass retort, dinala ni Lavoisier ang makitid na dulo ng retort sa ilalim ng isang glass bell, na inilagay sa isang sisidlan na puno ng mercury. Ang eksperimentong ito ay tumagal ng labindalawang araw. Ang mercury sa retort, pinainit halos sa isang pigsa, ay naging mas at mas natatakpan ng pulang oksido. Kasabay nito, ang antas ng mercury sa nakabaligtad na takip ay nagsimulang tumaas nang kapansin-pansin sa itaas ng antas ng mercury sa sisidlan kung saan matatagpuan ang takip. Ang mercury sa retort, nag-oxidizing, ay kumuha ng mas maraming oxygen mula sa hangin, ang presyon sa retort at ang kampana ay bumaba, at sa halip na ang natupok na oxygen, ang mercury ay sinipsip sa kampanilya.

Kapag naubos na ang lahat ng oxygen at huminto ang oksihenasyon ng mercury, tumigil din ang pagsipsip ng mercury sa kampana. Sinukat ang dami ng mercury sa kampana. Ito pala ay bumubuo ng V 5 na bahagi ng kabuuang dami ng kampana at retort.

Ang gas na natitira sa bell at retort ay hindi sumusuporta sa pagkasunog o buhay. Ang bahaging ito ng hangin, na sumasakop sa halos 4/6 ng volume, ay tinawag nitrogen.

Ang mas tumpak na mga eksperimento sa pagtatapos ng ika-18 siglo ay itinatag na ang hangin ay naglalaman ng 21 porsiyentong oxygen at 79 porsiyentong nitrogen sa dami.

Sa pagtatapos lamang ng ika-19 na siglo nalaman na ang hangin ay naglalaman ng argon, helium at iba pang mga inert na gas.

Ibinigay sa talahanayan. 1.1 ang komposisyon ng hangin sa atmospera ay sumasailalim sa iba't ibang pagbabago sa mga nakapaloob na espasyo. Una, nagbabago ang porsyento ng mga indibidwal na kinakailangang sangkap, at pangalawa, lumalabas ang mga karagdagang hindi pangkaraniwan malinis na hangin mga dumi. Sa talatang ito ay pag-uusapan natin ang tungkol sa mga pagbabago sa komposisyon ng gas at ang mga pinahihintulutang paglihis nito mula sa normal.

Ang pinakamahalagang gas para sa buhay ng tao ay ang oxygen at carbon dioxide, na nakikilahok sa palitan ng gas sa pagitan ng mga tao at kapaligiran. Ang palitan ng gas na ito ay nangyayari pangunahin sa mga baga ng tao habang humihinga. Ang palitan ng gas na nagaganap sa ibabaw ng balat ay humigit-kumulang 100 beses na mas mababa kaysa sa pamamagitan ng baga, dahil ang ibabaw ng pang-adultong katawan ng tao ay humigit-kumulang 1.75 m2, at ang ibabaw ng alveoli ng mga baga ay humigit-kumulang 200 m2. Ang proseso ng paghinga ay sinamahan ng pagbuo ng init sa katawan ng tao sa isang halaga mula 4.69 hanggang 5.047 (sa average na 4.879) kcal bawat 1 litro ng hinihigop na oxygen (na-convert sa carbon dioxide). Dapat tandaan na ang isang maliit na bahagi lamang ng oxygen na nakapaloob sa inhaled air ay nasisipsip (humigit-kumulang 20%). Kaya, kung ang hangin sa atmospera ay naglalaman ng humigit-kumulang 21% na oxygen, kung gayon ang hangin na inilabas ng isang tao ay naglalaman ng mga 17%. Karaniwan, ang dami ng carbon dioxide na inilalabas ay mas mababa kaysa sa dami ng oxygen na nasisipsip. Ang ratio ng mga volume ng carbon dioxide na ibinubuga ng isang tao at ang oxygen na hinihigop ay tinatawag na respiratory coefficient (RQ), na kadalasang umaabot mula 0.71 hanggang 1. Gayunpaman, kung ang isang tao ay nasa isang estado ng matinding pananabik o gumaganap ng napakahirap na trabaho , ang RQ ay maaaring mas malaki pa sa isa.

Ang dami ng oxygen na kailangan ng isang tao upang mapanatili ang normal na mga function ng buhay ay higit sa lahat ay nakasalalay sa intensity ng trabaho na kanyang ginagawa at tinutukoy ng antas ng nervous at muscular tension. Ang pagsipsip ng oxygen sa dugo ay pinakamahusay na nangyayari sa bahagyang presyon na humigit-kumulang 160 mmHg. Art., na sa presyon ng atmospera 760 mmHg Art. tumutugma sa normal na porsyento ng oxygen sa hangin sa atmospera, ibig sabihin, 21%.

Dahil sa kakayahan ng katawan ng tao na umangkop, ang normal na paghinga ay maaaring maobserbahan kahit na may mas maliit na halaga ng oxygen.

Kung ang pagbawas sa nilalaman ng oxygen sa hangin ay nangyayari dahil sa mga inert na gas (halimbawa, nitrogen), kung gayon ang isang makabuluhang pagbawas sa dami ng oxygen ay posible - hanggang sa 12%.

Gayunpaman, sa mga nakapaloob na espasyo, ang pagbaba sa nilalaman ng oxygen ay sinamahan hindi ng pagtaas sa konsentrasyon ng mga inert na gas, ngunit sa pamamagitan ng akumulasyon ng carbon dioxide. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang maximum na pinapahintulutang minimum na nilalaman ng oxygen sa hangin ay dapat na mas mataas. Karaniwan, ang nilalaman ng oxygen na 17% ayon sa dami ay kinukuha bilang pamantayan para sa konsentrasyong ito. Sa pangkalahatan, sa mga nakapaloob na espasyo ang porsyento ng oxygen ay hindi kailanman bumababa sa pamantayang ito, dahil ang konsentrasyon ng carbon dioxide ay umabot sa halaga ng limitasyon nang mas maaga. Samakatuwid, praktikal na mas mahalaga na magtatag ng pinakamataas na pinahihintulutang pamantayan para sa nilalaman ng carbon dioxide kaysa sa oxygen sa mga nakapaloob na espasyo.

Ang carbon dioxide CO2 ay isang walang kulay na gas na may mahinang maasim na lasa at amoy; ito ay 1.52 beses na mas mabigat kaysa sa hangin at bahagyang nakakalason. Ang akumulasyon ng carbon dioxide sa hangin ng mga nakapaloob na espasyo ay humahantong sa pananakit ng ulo, pagkahilo, panghihina, pagkawala ng sensitivity at kahit pagkawala ng malay.

Ito ay pinaniniwalaan na ang dami ng carbon dioxide sa hangin sa atmospera ay 0.03% sa dami. Ito ay totoo para sa mga rural na lugar. Sa hangin ng malalaking sentrong pang-industriya ang nilalaman nito ay karaniwang mas mataas. Para sa mga kalkulasyon, ang isang konsentrasyon ng 0.04% ay kinuha. Ang hangin na inilalabas ng mga tao ay naglalaman ng humigit-kumulang 4% na carbon dioxide.

Nang walang anumang nakakapinsalang kahihinatnan para sa katawan ng tao, ang mga konsentrasyon ng carbon dioxide na makabuluhang mas mataas kaysa sa 0.04% ay maaaring tiisin sa hangin ng mga nakapaloob na espasyo.

Ang maximum na pinahihintulutang konsentrasyon ng carbon dioxide ay depende sa haba ng pananatili ng mga tao sa isang partikular na nakapaloob na espasyo at sa uri ng kanilang trabaho. Halimbawa, para sa mga selyadong silungan, kapag inilagay sa kanila malusog na tao para sa isang panahon na hindi hihigit sa 8 oras, ang pamantayan ng 2% ay maaaring tanggapin bilang pinakamataas na pinahihintulutang konsentrasyon ng CO2. Para sa mga panandaliang pananatili, maaaring tumaas ang rate na ito. Ang posibilidad ng isang tao ay nasa isang kapaligiran na may nadagdagan ang mga konsentrasyon carbon dioxide ay dahil sa kakayahan katawan ng tao umangkop sa iba't ibang mga kondisyon. Kapag ang konsentrasyon ng CO2 ay mas mataas sa 1%, ang isang tao ay nagsisimulang makalanghap ng mas maraming hangin. Kaya, sa isang konsentrasyon ng CO2 na 3%, ang paghinga ay doble kahit na sa pahinga, na sa kanyang sarili ay hindi nagiging sanhi ng kapansin-pansin. negatibong kahihinatnan na may medyo maikling pananatili sa naturang hangin ng isang tao. Kung ang isang tao ay mananatili sa isang silid na may CO2 na konsentrasyon na 3% sa loob ng sapat na mahabang panahon (3 o higit pang araw), siya ay nasa panganib na mawalan ng malay.

Kapag ang mga tao ay nanatili sa mga selyadong silid sa loob ng mahabang panahon at kapag ang mga tao ay nagsasagawa ng ganito o ganoong gawain, ang maximum na pinapayagang konsentrasyon ng carbon dioxide ay dapat na mas mababa sa 2%. Pinapayagan itong magbago mula 0.1 hanggang 1%. Ang nilalaman ng carbon dioxide na 0.1% ay maaaring ituring na katanggap-tanggap para sa ordinaryong hindi selyadong lugar ng mga gusali at istruktura para sa iba't ibang layunin. Ang isang mas mababang konsentrasyon ng carbon dioxide (mga 0.07-0.08) ay dapat na inireseta lamang para sa mga lugar ng mga institusyong medikal at mga bata.

Tulad ng magiging malinaw sa mga sumusunod, ang mga kinakailangan para sa nilalaman ng carbon dioxide sa panloob na hangin ng mga gusali sa itaas ng lupa ay kadalasang madaling matugunan kung ang mga pinagmumulan ng paglabas nito ay mga tao. Kung hindi, ang tanong ay kapag ang carbon dioxide ay naipon lugar ng produksyon bilang resulta ng isa o iba pa teknolohikal na proseso, na nagaganap, halimbawa, sa yeast, brewing, hydrolysis workshops. Sa kasong ito, 0.5% ang kinukuha bilang maximum na pinapayagang konsentrasyon ng carbon dioxide.

Komposisyon ng gas hangin sa atmospera

Ang komposisyon ng gas ng hangin na ating nilalanghap ay ganito: 78% ay nitrogen, 21% ay oxygen at 1% ay iba pang mga gas. Ngunit sa kapaligiran ng malalaking pang-industriya na lungsod ang ratio na ito ay madalas na nilalabag. Ang isang makabuluhang proporsyon ay binubuo ng mga nakakapinsalang dumi na dulot ng mga emisyon mula sa mga negosyo at sasakyan. Ang sasakyang de-motor ay nagpapakilala ng maraming dumi sa atmospera: mga hydrocarbon ng hindi kilalang komposisyon, benzo(a)pyrene, carbon dioxide, sulfur at nitrogen compound, lead, carbon monoxide.

Ang kapaligiran ay binubuo ng isang halo ng isang bilang ng mga gas - hangin, kung saan ang mga koloidal na dumi ay nasuspinde - alikabok, mga patak, mga kristal, atbp. Ang komposisyon ng hangin sa atmospera ay nagbabago nang kaunti sa altitude. Gayunpaman, simula sa isang altitude na humigit-kumulang 100 km, kasama ang molekular na oxygen at nitrogen, lumilitaw din ang atomic oxygen bilang isang resulta ng dissociation ng mga molekula, at nagsisimula ang gravitational separation ng mga gas. Higit sa 300 km, nangingibabaw ang atomic oxygen sa atmospera, higit sa 1000 km - helium at pagkatapos ay atomic hydrogen. Ang presyon at density ng atmospera ay bumababa sa altitude; halos kalahati ng kabuuang masa ng atmospera ay puro sa mas mababang 5 km, 9/10 sa mas mababang 20 km at 99.5% sa mas mababang 80 km. Sa mga taas na humigit-kumulang 750 km, bumababa ang density ng hangin sa 10-10 g/m3 (habang ibabaw ng lupa ito ay tungkol sa 103 g/m3), ngunit kahit na ang gayong mababang density ay sapat pa rin para sa paglitaw ng mga aurora. Ang kapaligiran ay walang matalim na hangganan sa itaas; density ng mga constituent gas nito

Ang komposisyon ng hangin sa atmospera na hinihinga ng bawat isa sa atin ay may kasamang ilang mga gas, ang pangunahing nito ay: nitrogen (78.09%), oxygen (20.95%), hydrogen (0.01%), carbon dioxide (carbon dioxide) (0.03%) at inert gas (0.93%). Bilang karagdagan, palaging mayroong isang tiyak na dami ng singaw ng tubig sa hangin, ang halaga nito ay palaging nagbabago sa mga pagbabago sa temperatura: mas mataas ang temperatura, mas malaki ang nilalaman ng singaw at kabaliktaran. Dahil sa mga pagbabago sa dami ng singaw ng tubig sa hangin, ang porsyento ng mga gas sa loob nito ay hindi rin pare-pareho. Ang lahat ng mga gas na bumubuo sa hangin ay walang kulay at walang amoy. Ang bigat ng hangin ay nagbabago hindi lamang depende sa temperatura, kundi pati na rin sa nilalaman ng singaw ng tubig dito. Sa parehong temperatura, ang bigat ng tuyong hangin ay mas malaki kaysa sa mahalumigmig na hangin, dahil ang singaw ng tubig ay mas magaan kaysa sa singaw ng hangin.

Ipinapakita ng talahanayan ang komposisyon ng gas ng kapaligiran sa volumetric mass ratio, pati na rin ang buhay ng mga pangunahing bahagi:

Ang mga katangian ng mga gas na bumubuo sa hangin sa atmospera sa ilalim ng presyon ay nagbabago.

Halimbawa: ang oxygen sa ilalim ng presyon ng higit sa 2 atmospheres ay may nakakalason na epekto sa katawan.

Ang nitrogen sa ilalim ng presyon sa itaas ng 5 atmospheres ay may narcotic effect (nitrogen intoxication). Ang mabilis na pagtaas mula sa kalaliman ay nagdudulot ng decompression sickness dahil sa mabilis na paglabas ng mga bula ng nitrogen mula sa dugo, na parang bumubula ito.

Ang pagtaas ng carbon dioxide na higit sa 3% sa respiratory mixture ay nagdudulot ng kamatayan.

Ang bawat sangkap na bumubuo sa hangin, na may pagtaas ng presyon sa ilang mga limitasyon, ay nagiging isang lason na maaaring lason sa katawan.

Pag-aaral ng komposisyon ng gas ng kapaligiran. Kimika sa atmospera

Para sa kasaysayan ng mabilis na pag-unlad ng isang medyo batang sangay ng agham na tinatawag na atmospheric chemistry, ang terminong "spurt" (throw), na ginagamit sa high-speed na sports, ay pinakaangkop. Ang panimulang pistola ay malamang na pinaputok ng dalawang artikulo na inilathala noong unang bahagi ng 1970s. Pinag-usapan nila ang posibleng pagkasira ng stratospheric ozone ng nitrogen oxides - NO at NO 2. Ang una ay kabilang sa hinaharap Nobel laureate, at pagkatapos ay sa isang empleyado ng Stockholm University na si P. Crutzen, na itinuturing na ang posibleng pinagmumulan ng nitrogen oxides sa stratosphere ay natural na nagaganap na nitrous oxide N2O, na nabubulok sa ilalim ng impluwensya ng sikat ng araw. Ang may-akda ng ikalawang artikulo, chemist mula sa Unibersidad ng California sa Berkeley G. Johnston, ay iminungkahi na ang mga nitrogen oxide ay lumilitaw sa stratosphere bilang isang resulta ng aktibidad ng tao, ibig sabihin, sa panahon ng mga paglabas ng mga produkto ng pagkasunog mula sa mga jet engine ng mataas na altitude na sasakyang panghimpapawid.

Siyempre, ang mga hypotheses sa itaas ay hindi lumitaw nang wala saan. Ratio ayon sa kahit na ang mga pangunahing sangkap sa hangin sa atmospera - mga molekula ng nitrogen, oxygen, singaw ng tubig, atbp. - ay kilala nang mas maaga. Nasa ikalawang kalahati na ng ika-19 na siglo. Sa Europa, ang mga sukat ng mga konsentrasyon ng ozone sa hangin sa ibabaw ay ginawa. Noong 1930s, natuklasan ng Ingles na siyentipiko na si S. Chapman ang mekanismo ng pagbuo ng ozone sa isang purong oxygen na kapaligiran, na nagpapahiwatig ng isang hanay ng mga pakikipag-ugnayan ng mga atomo at molekula ng oxygen, pati na rin ang ozone, sa kawalan ng anumang iba pang bahagi ng hangin. Gayunpaman, noong huling bahagi ng 50s, ang mga pagsukat gamit ang mga rocket ng panahon ay nagpakita na mayroong mas kaunting ozone sa stratosphere kaysa sa dapat na naaayon sa siklo ng reaksyon ng Chapman. Bagaman ang mekanismong ito ay nananatiling saligan hanggang sa araw na ito, naging malinaw na may ilang iba pang mga proseso na aktibong kasangkot din sa pagbuo ng atmospheric ozone.

Ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit na sa simula ng 70s, ang kaalaman sa larangan ng atmospheric chemistry ay pangunahing nakuha sa pamamagitan ng mga pagsisikap ng mga indibidwal na siyentipiko, na ang pananaliksik ay hindi pinag-isa ng anumang konsepto na makabuluhang panlipunan at kadalasan ay puro akademikong kalikasan. Ang trabaho ni Johnston ay ibang bagay: ayon sa kanyang mga kalkulasyon, 500 eroplano, na lumilipad ng 7 oras sa isang araw, ay maaaring mabawasan ang dami ng stratospheric ozone ng hindi bababa sa 10%! At kung ang mga pagtatasa na ito ay patas, ang problema ay agad na naging socio-economic, dahil sa kasong ito ang lahat ng mga programa para sa pagpapaunlad ng supersonic transport aviation at mga kaugnay na imprastraktura ay kailangang sumailalim sa mga makabuluhang pagsasaayos, at marahil kahit na pagsasara. Bilang karagdagan, pagkatapos ay sa unang pagkakataon ang tanong ay talagang lumitaw na ang anthropogenic na aktibidad ay maaaring maging sanhi ng hindi isang lokal, ngunit isang pandaigdigang sakuna. Naturally, sa kasalukuyang sitwasyon, ang teorya ay nangangailangan ng isang napakahirap at kasabay na pagpapatunay ng pagpapatakbo.

Alalahanin natin na ang kakanyahan ng nabanggit na hypothesis ay ang nitrogen oxide ay tumutugon sa ozone NO + O 3 ® ® NO 2 + O 2 , pagkatapos ay ang nitrogen dioxide na nabuo sa reaksyong ito ay tumutugon sa oxygen atom NO 2 + O ® NO + O 2 , sa gayon ay ibinabalik ang presensya ng NO sa atmospera, habang ang molekula ng ozone ay mawawala magpakailanman. Sa kasong ito, ang ganitong pares ng mga reaksyon, na bumubuo sa nitrogen catalytic cycle ng pagkasira ng ozone, ay paulit-ulit hanggang ang anumang kemikal o pisikal na proseso ay humantong sa pag-alis ng mga nitrogen oxide mula sa atmospera. Halimbawa, ang NO 2 ay na-oxidize sa nitric acid HNO 3, na lubos na natutunaw sa tubig, at samakatuwid ay inalis mula sa atmospera sa pamamagitan ng mga ulap at pag-ulan. Ang nitrogen catalytic cycle ay napaka-epektibo: isang molekula ng NO sa panahon ng pananatili nito sa atmospera ay namamahala upang sirain ang libu-libong mga molekula ng ozone.

Ngunit, tulad ng alam mo, ang problema ay hindi dumarating nang mag-isa. Di-nagtagal, natuklasan ng mga eksperto mula sa mga unibersidad sa US - Michigan (R. Stolarski at R. Cicerone) at Harvard (S. Wofsey at M. McElroy) - na ang ozone ay maaaring magkaroon ng mas walang awa na kaaway - mga chlorine compound. Ang chlorine catalytic cycle ng ozone destruction (reaksyon Cl + O 3 ® ClO + O 2 at ClO + O ® Cl + O 2), ayon sa kanilang mga pagtatantya, ay ilang beses na mas mahusay kaysa sa nitrogen. Ang tanging dahilan para sa maingat na optimismo ay ang dami ng natural na nagaganap na chlorine sa atmospera ay medyo maliit, na nangangahulugan na ang pangkalahatang epekto ng epekto nito sa ozone ay maaaring hindi masyadong malakas. Gayunpaman, kapansin-pansing nagbago ang sitwasyon nang noong 1974, itinatag ng mga empleyado ng University of California sa Irvine S. Rowland at M. Molina na ang pinagmumulan ng chlorine sa stratosphere ay mga chlorofluorocarbon compound (CFC), na malawakang ginagamit sa mga yunit ng pagpapalamig, aerosol packaging, atbp. Dahil hindi nasusunog, hindi nakakalason at chemically passive, ang mga sangkap na ito ay dahan-dahang dinadala sa pamamagitan ng pagtaas ng mga agos ng hangin mula sa ibabaw ng lupa patungo sa stratosphere, kung saan ang kanilang mga molekula ay sinisira ng sikat ng araw, na nagreresulta sa paglabas ng mga libreng chlorine atoms. Pang-industriya na produksyon Ang mga CFC, na nagsimula noong 30s, at ang kanilang mga emisyon sa atmospera ay patuloy na tumaas sa lahat ng kasunod na taon, lalo na sa 70s at 80s. Kaya, sa loob ng isang napaka maikling panahon Simula noon, natukoy ng mga teorista ang dalawang problema sa atmospheric chemistry na dulot ng matinding anthropogenic pollution.

Gayunpaman, upang masubukan ang bisa ng mga hypotheses na iniharap, kinakailangan na magsagawa ng maraming mga gawain.

Una, palawakin pananaliksik sa laboratoryo, kung saan posibleng matukoy o linawin ang mga rate ng photochemical reactions sa pagitan ng iba't ibang bahagi ng atmospheric air. Dapat sabihin na ang napakakaunting data sa mga bilis na ito na umiiral sa oras na iyon ay mayroon ding isang patas na dami ng error (hanggang sa ilang daang porsyento). Bilang karagdagan, ang mga kondisyon kung saan ginawa ang mga pagsukat, bilang isang panuntunan, ay hindi malapit na tumutugma sa mga katotohanan ng kapaligiran, na sineseryoso na nagpalala ng error, dahil ang intensity ng karamihan sa mga reaksyon ay nakasalalay sa temperatura at kung minsan sa presyon o density ng atmospera. hangin.

Pangalawa, masinsinang pag-aralan ang radiation-optical na katangian ng ilang maliliit na atmospheric gas sa mga kondisyon sa laboratoryo. Ang mga molekula ng isang makabuluhang bilang ng mga sangkap ng hangin sa atmospera ay nawasak ng ultraviolet radiation mula sa Araw (sa mga reaksyon ng photolysis), kasama ng mga ito hindi lamang ang mga CFC na nabanggit sa itaas, kundi pati na rin ang molekular na oxygen, ozone, nitrogen oxide at marami pang iba. Samakatuwid, ang mga pagtatantya ng mga parameter ng bawat reaksyon ng photolysis ay kinakailangan at mahalaga para sa tamang pagpaparami ng mga proseso ng kemikal sa atmospera bilang mga rate ng mga reaksyon sa pagitan ng iba't ibang mga molekula.