Sammansättning av luft och föroreningar

den atmosfärisk luftkomposition eller atmosfär definieras av andelen av de olika gaserna som finns i den, som har ständigt förändrats genom jordens historia. Stämningen i planeten i formationen innehöll huvudsakligen H₂ och andra gaser som CO₂ och H₂O. För cirka 4 400 miljoner år sedan berikades luftkompositionen huvudsakligen av CO₂.

Med livets utseende på jorden uppstod en ackumulering av metan (CH₄) i atmosfären, eftersom de första organismerna var metanogener. Senare syntes de fotosyntetiska organismerna, vilket berikade den atmosfäriska luften av O₂.

Sammansättningen av atmosfärisk luft idag kan delas upp i två stora lager, differentierade i sin kemiska sammansättning; homosfären och heterosfären.

Homosfären ligger 80-100 km över havet och består huvudsakligen av kväve (78%), syre (21%), argon (mindre än 1%), koldioxid, ozon, helium, väte och metan. , bland annat förekommande i mycket små proportioner.

Heterosferan utgöres av gaser med låg molekylvikt och ligger över 100 km höjd. Det första skiktet presenterar N₂ molekylär, den andra atomen O, den tredje heliumen och den sista är bildad av atomväte (H).

index

• 1 historia
  • 1.1 Antikens Grekland
  • 1.2 Upptäckten av atmosfärisk luftkomposition
• 2 egenskaper
  • 2.1 Ursprung
  • 2.2 Struktur
• 3 Sammansättning av primitiv atmosfärisk luft
  • 3.1 ackumulering av koldioxid
  • 3.2 Livets ursprung, ackumulering av metan (CH4) och minskning av CO2
  • 3.3 Stor oxidativ händelse (ackumulering av O2)
  • 3.4 Atmosfäriskt kväve och dess roll i livets ursprung
• 4 Sammansättning av aktuell atmosfärisk luft
  • 4.1 Homosphere
  • 4.2 Heterosfär
• 5 referenser

historia

Studier om atmosfärisk luft började för tusen år sedan. I det ögonblick då primitiva civilisationer upptäckte eld, började de få en uppfattning om förekomsten av luft.

Antikens Grekland

Under denna period började de analysera vilken luft som är och vilken funktion den uppfyller. Till exempel ansåg Anaxímades de Mileto (588 a.C.-524 a.C.) att luften var grundläggande för livet, eftersom de levande varelserna matades av detta element.

Å andra sidan ansåg Empedocles de Acragas (495 a.C.-435 a.C.) att det fanns fyra grundläggande delar för livet: vatten, jord, eld och luft..

Aristoteles (384 a.c.-322 a.C.) ansåg också att luften var en av de väsentliga delarna för levande varelser.

Upptäckten av atmosfärisk luftkomposition

År 1773 upptäckte den svenska kemisten Carl Scheele att luften var sammansatt av kväve och syre (igenös luft). Senare bestämde brittiska Joseph Priestley 1774 att luften var sammansatt av en blandning av element och att en av dessa var väsentlig för livet.

1776 kallade fransmannen Antoine Lavoisier syre det element han isolerade från den termiska sönderdelningen av kvicksilveroxid.

1804 analyserade naturforskaren Alexander von Humboldt och den franska kemisten Gay-Lussac luften från olika delar av världen. Forskarna bestämde att atmosfärisk luft har en konstant sammansättning.

Det var inte förrän i slutet av artonhundratalet och början av 1900-talet, när de andra gaserna som ingår i atmosfärisk luft upptäcktes. Bland dessa har vi argon 1894, sedan helium 1895 och andra gaser (neon, argon och xenon) år 1898.

särdrag

Den atmosfäriska luften är också känd som atmosfär och är en blandning av gaser som täcker planeten Jorden.

källa

Lite är känt om ursprunget till jordens atmosfär. Det anses att efter sin separering från solen, var planeten omgiven av ett kuvert med mycket heta gaser.

Dessa gaser var möjligen reducerbara och kommer från solen, som huvudsakligen består av H₂. Andra gaser var förmodligen CO₂ och H₂Eller utsänd av intensiv vulkanaktivitet.

Det föreslås att en del av de närvarande gaserna kyles, kondenseras och ger upphov till oceanerna. De andra gaserna förblev bildande atmosfären och andra lagrades i stenar.

struktur

Atmosfären bildas av olika koncentriska skikt separerade genom övergångszoner. Den övre gränsen för detta lager är inte tydligt definierad och vissa författare placerar den över 10 000 km över havet.

Tyngdkrafts dragkraft och hur gasen komprimeras påverkar dess fördelning på jordens yta. Således ligger den största andelen av sin totala massa (cirka 99%) i de första 40 km över havet.

De olika nivåerna eller lagren av atmosfärisk luft har en annan kemisk sammansättning och temperaturvariationer. troposfären, stratosfären, mesosphere, thermospheren och Exosphere: Enligt sin vertikala arrangemang, från närmaste till längst bort från jordens yta, följande skikt är kända.

Med avseende på den kemiska sammansättningen av atmosfärisk luft definieras två lager: homosfären och heterosfären.

homosphere

Den ligger i de första 80-100 km över havet, och dess sammansättning av gaser i luften är homogen. Här ligger troposfären, stratosfären och mesosfären.

heterosphere

Den är närvarande över 100 km och kännetecknas av att sammansättningen av de gaser som finns närvarande i luften varierar. Det sammanfaller med termosfären. Gaskompositionen varierar i olika höjder.

Sammansättning av primitiv atmosfärisk luft

Efter jordens bildning, ungefär 4500 miljoner år sedan, började gaser som bildade atmosfärisk luft ackumuleras. Gaserna kom huvudsakligen från jordens mantel, liksom från påverkan med planetesimaler (aggregat av materia som härstammar från planeterna).

Ackumulering av CO₂

Den stora vulkanaktiviteten på planeten började frigöra olika gaser i atmosfären, som N₂, CO₂ och H₂O. Koldioxid började ackumuleras, eftersom karbonering (CO-fixeringsprocessen)₂ atmosfärisk i form av karbonater) var knapp.

De faktorer som påverkat CO fixering₂ vid denna tidpunkt var de regnar av mycket låg intensitet och ett mycket minskat kontinentalt område.

Livets ursprung, metangackumulering (CH₄) och minskning av CO₂

De första levande varelserna som uppträdde på planeten använde CO₂ och H₂ att utföra andning. Dessa första organismer var anaeroba och metanogena (de producerade en stor mängd metan).

Metan ackumulerade i atmosfärisk luft, eftersom dess sönderdelning var mycket långsam. Den sönderdelas genom fotolys och i en atmosfär som är nästan fri från syre kan processen ta upp till 10 000 år.

Enligt några geologiska register var cirka 3,500 miljoner år sedan en minskning av CO₂ i atmosfären, som har associerats med den CH-rik luften₄ intensifierade regnen, favoriserar karbonering.

Stor oxidativ händelse (ackumulering av O₂)

Det anses att cirka 2400 miljoner år sedan mängden O₂ På planeten nådde den viktiga nivåer i atmosfärisk luft. Uppbyggnaden av detta element är associerad med utseende av fotosyntetiska organismer.

Fotosyntes är en process som gör att organiska molekyler kan syntetiseras från andra oorganiska molekyler i närvaro av ljus. Under sin händelse frigörs O₂ som en sekundär produkt.

Den höga fotosyntetiska hastigheten som producerades av cyanobakterierna (första fotosyntetiska organismerna) förändrade atmosfärens luftkomposition. Stora mängder av O₂ som släpptes, återvände till atmosfären mer och mer oxiderande.

Dessa höga nivåer av O₂ påverkade ackumuleringen av CH₄, eftersom det accelererar fotolysprocessen av denna förening. Genom att drastiskt minska metan i atmosfären minskade planetens temperatur och en istid följde..

En annan viktig effekt av ackumuleringen av O₂ På planeten var det bildandet av ozonskiktet. O₂ atmosfäriska dissocierar genom effekten av ljus och bildar två partiklar av atomärt syre.

Atomen syre rekombinerar med O₂ molekylär och bildar O₃ (Ozon). Ozonskiktet bildar en skyddande barriär mot ultraviolett strålning, vilket möjliggör livets utveckling på jordens yta.

Det atmosfäriska kvävet och dess roll i livets ursprung

Kväve är en väsentlig del av levande organismer, eftersom det är nödvändigt för bildning av proteiner och nukleinsyror. N.₂ atmosfäriska kan inte användas direkt av de flesta organismer.

Fixeringen av kväve kan vara biotisk eller abiotisk. Den består av kombinationen av N₂ med O₂ eller H₂ för att bilda ammoniak, nitrater eller nitrit.

Innehållet i N₂ i atmosfärisk luft har de varit mer eller mindre konstanta i jordens atmosfär. Under tiden CO ackumulering₂, N fixering₂ Det var i grunden abiotisk, genom bildning av kväveoxid, bildad av fotokemisk dissociation av H-molekyler.₂O och CO₂ det var källan till O₂.

När minskningen inträffade CO nivåer₂ i atmosfären minskade graden av bildning av kväveoxid drastiskt. Det anses att under denna tid upphörde de första biotiska vägarna för fixering av N₂.

Sammansättning av aktuell atmosfärisk luft

Den atmosfäriska luften bildas av en blandning av gaser och andra ganska komplexa element. Dess sammansättning påverkas huvudsakligen av höjd.

homosphere

Det har fastställts att den kemiska sammansättningen av torr atmosfärisk luft vid havsnivån är ganska konstant. Kväve och syre utgör cirka 99% av homosfärens massa och volym.

Det atmosfäriska kvävet (N₂) står i proportion till 78%, medan syre utgör 21% av luften. Det närmaste rikliga elementet i atmosfärisk luft är argon (Ar), som upptar mindre än 1% av den totala volymen.

Det finns andra element som är av stor betydelse, även när de är i små proportioner. Koldioxid (CO₂) är närvarande i en andel av 0,035% och vattenånga kan variera mellan 1 och 4%, beroende på regionen.

Ozon (O₃) finns i en andel av 0,003%, men det utgör ett viktigt hinder för skyddet av levande varelser. Också i samma proportion finner vi flera ädelgaser som neon (Ne), krypton (Kr) och xenon (Xe).

Dessutom finns närvaro av väte (H₂), kväveoxider och metan (CH₄) i mycket små mängder.

Ett annat element som ingår i atmosfärens luftkomposition är det flytande vattnet som finns i molnen. På samma sätt finner vi fasta element som sporer, pollen, aska, salter, mikroorganismer och små iskristaller..

heterosphere

På denna nivå bestämmer höjden den typ av gas som dominerar i atmosfärisk luft. Alla gaser är lätta (lågmolekylära) och är organiserade i fyra olika lager.

Det är uppskattat att när höjden ökar har de mest rikliga gaserna en lägre atommassa.

Mellan 100 och 200 km höjd finns det ett större överflöd av molekylärt kväve (N₂). Vikten av denna molekyl är 28,013 g / mol.

Det andra lagret av heterosfera överensstämmer med atom O och ligger mellan 200 och 1000 km på havsnivån. Atomen O har en massa av 15,999, som är mindre tung än N₂.

Senare hittade vi ett lager helium mellan 1000 och 3500 km högt. Helium har en atomvikt på 4,00226.

Det sista lagret i heterosfären utgöres av atomvätet (H). Denna gas är den ljusaste i det periodiska bordet, med en atomvikt på 1,007.

referenser

1. Katz M (2011) Material och råmaterial, Luft. Didaktisk guide Kapitel 2. National Institute of Technological Education, Ministry of Education. Buenos Aires Argentina. 75 pp
2. Munkar PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Förändring av atmosfärskompositionen - global och regional luftkvalitet. Atmosfärisk miljö 43: 5268-5350.
3. Pla-García J och C Menor-Salván (2017) Den kemiska sammansättningen av jordens primitiva atmosfär. Quim 113: 16-26.
4. Rohli R och Vega A (2015) klimatologi. Tredje utgåvan. Jones och Bartlett Learning. New York, Usa. 451 pp.
5. Saha K (2011) Jordens atmosfär, dess fysik och dynamik. Springer-Verlag. Berlin, Tyskland.367 pp.