Состав воздуха

Воз­дух – смесь газов. Одним из ком­по­нен­тов воз­ду­ха яв­ля­ет­ся кис­ло­род.

То, что кис­ло­род яв­ля­ет­ся со­став­ной ча­стью воз­ду­ха, стало из­вест­но уче­ным толь­ко в XVIII веке. При­чем пер­во­от­кры­ва­ли кис­ло­ро­да – Шееле и Прист­ли - об этом даже не до­га­ды­ва­лись. Такое от­кры­тие сде­лал фран­цуз­ский уче­ный Ан­ту­ан Лоран Ла­ву­а­зье.

В ре­зуль­та­те изу­че­ния ре­ак­ций го­ре­ния ве­ществ, Ла­ву­а­зье за­ме­тил, что на го­ре­ние ве­ще­ства рас­хо­ду­ет­ся не весь воз­дух, а толь­ко его часть – кис­ло­род. Зна­чит, го­ре­ние – это хи­ми­че­ская ре­ак­ция, в ко­то­рую всту­па­ет кис­ло­род. Таким об­ра­зом, Ла­ву­а­зье яв­ля­ет­ся ос­но­во­по­лож­ни­ком кис­ло­род­ной тео­рии го­ре­ния:

Го­ре­ние  - это вза­и­мо­дей­ствие ве­ществ с кис­ло­ро­дом, со­про­вож­да­ю­ще­е­ся вы­де­ле­ни­ем тепла и света.

Чтобы уста­но­вить, какую часть воз­ду­ха за­ни­ма­ет кис­ло­род, можно про­ве­сти про­стой опыт.

Если сжи­гать фос­фор под ко­ло­ко­лом, опу­щен­ным в воду, то после окон­ча­ние ре­ак­ции го­ре­ния (ре­ак­ция пре­кра­тит­ся, т.к. из­рас­хо­ду­ет­ся весь кис­ло­род, под­дер­жи­ва­ю­щий го­ре­ние) вода в ко­ло­ко­ле под­ни­мет­ся на 1/5 часть его объ­е­ма (Рис. 1). Сле­до­ва­тель­но, со­дер­жа­ние кис­ло­ро­да в воз­ду­хе около 20 % об.

Рис. 1. Ре­зуль­тат опыта по сжи­га­нию фос­фо­ра под ко­ло­ко­лом

 2. Открытие Резерфорда, Пристли и Кавендиша

Что же пред­став­ля­ет собой остав­ший­ся газ?

Это га­зо­об­раз­ное ве­ще­ство было от­кры­то сразу несколь­ки­ми уче­ны­ми (неза­ви­си­мо друг от друга): Ре­зер­фор­дом, Прист­ли и Ка­вен­ди­шем. Уче­ные вы­яс­ни­ли, что в воз­ду­хе все­гда со­дер­жит­ся неболь­шая доля уг­ле­кис­ло­го газа. В ре­зуль­та­те про­цес­сов ды­ха­ния и го­ре­ния его доля в воз­ду­хе уве­ли­чи­ва­ет­ся. После уда­ле­ния уг­ле­кис­ло­го газа и кис­ло­ро­да из со­су­да, в нем оста­ет­ся га­зо­об­раз­ное ве­ще­ство, ко­то­рое не под­дер­жи­ва­ет ды­ха­ния и го­ре­ния. Ла­ву­а­зье чуть позже на­звал этот газ «азо­том» (от греч. «без­жиз­нен­ный»). Имен­но Ла­ву­а­зье по­ка­зал, что это про­стое ве­ще­ство, и сде­лал вывод, что в со­став воз­ду­ха вхо­дят кис­ло­род, азот и уг­ле­кис­лый газ.

Рис. 2. Пер­во­от­кры­ва­те­ли уг­ле­кис­ло­го газа

 3. Инертные газы

В конце XVIII века Ка­вен­диш за­ме­тил, что в со­став воз­ду­ха также вхо­дит менее 1% га­зо­об­раз­но­го ве­ще­ства, ко­то­рое ни с чем не вза­и­мо­дей­ству­ет. Толь­ко через 100 лет уче­ные вы­яс­ни­ли, что это смесь инерт­ных газов. Инерт­ны­ми их на­зва­ли по­то­му, что они прак­ти­че­ски не с чем не всту­па­ют в хи­ми­че­ские ре­ак­ции.

 4. Состав воздуха

Итак, по­ми­мо по­сто­ян­ных ком­по­нен­тов (азота, кис­ло­ро­да и инерт­ных газов), в воз­ду­хе есть пе­ре­мен­ные ком­по­нен­ты, со­дер­жа­ние ко­то­рых за­ви­сит от места взя­тия пробы (уг­ле­кис­лый газ и пары воды), и слу­чай­ные ком­по­нен­ты – за­гряз­ни­те­ли воз­ду­ха (на­при­мер, ок­си­ды серы и азота, се­ро­во­до­род).

Рис. 3. Со­став воз­ду­ха

 5. Парниковый эффект

Уг­ле­кис­ло­го газа в воз­ду­хе, как пра­ви­ло, 0,03 – 0,04 %. Но его объ­ем­ная доля может по­вы­шать­ся в про­мыш­лен­ных рай­о­нах, вб­ли­зи дорог, в непро­вет­ри­ва­е­мых по­ме­ще­ни­ях. Вы зна­е­те, что уг­ле­кис­лый газ об­ра­зу­ет­ся в ре­зуль­та­те про­цес­сов го­ре­ния и ды­ха­ния. Уче­ные про­гно­зи­ру­ют по­вы­ше­ние со­дер­жа­ния уг­ле­кис­ло­го газа в ат­мо­сфе­ре из-за раз­ви­тия про­мыш­лен­но­сти и ав­то­мо­биль­но­го транс­пор­та. Это гро­зит гло­баль­ным по­теп­ле­ни­ем кли­ма­та. Уг­ле­кис­лый газ по­гло­ща­ет теп­ло­вые ин­фра­крас­ные лучи, из­лу­ча­е­мые Зем­лей, и про­пус­ка­ет све­то­вые лучи от Солн­ца. В ре­зуль­та­те тем­пе­ра­ту­ра ат­мо­сфе­ры по­вы­ша­ет­ся (воз­ни­ка­ет «пар­ни­ко­вый эф­фект»). А это чре­ва­то та­я­ни­ем льда и умень­ше­ни­ем пло­ща­ди суши на Земле.