Samenstelling van atmosferische lucht en verontreinigende stoffen

de atmosferische luchtsamenstelling of atmosfeer wordt bepaald door de verhouding van de verschillende gassen die erin zitten, die constant in de loop van de geschiedenis van de aarde is veranderd. De atmosfeer van de planeet in formatie bevatte voornamelijk H₂ en andere gassen zoals CO₂ en H₂O. Ongeveer 4.400 miljoen jaar geleden, was de samenstelling van de atmosferische lucht hoofdzakelijk verrijkt met CO₂.

Met het verschijnen van leven op aarde vond er zich een opeenhoping van methaan voor (CH₄) in de atmosfeer, omdat de eerste organismen methanogenen waren. Later verschenen de fotosynthetische organismen, die de atmosferische lucht van O verrijkten₂.

De samenstelling van atmosferische lucht van vandaag kan worden verdeeld in twee grote lagen, gedifferentieerd in hun chemische samenstelling; de homosfeer en de heterosfeer.

De homosfeer bevindt zich op 80 tot 100 km boven zeeniveau en bestaat voornamelijk uit stikstof (78%), zuurstof (21%), argon (minder dan 1%), koolstofdioxide, ozon, helium, waterstof en methaan. , onder andere elementen aanwezig in zeer kleine verhoudingen.

De heterosfera wordt gevormd door gassen met een laag molecuulgewicht en bevindt zich boven 100 km hoogte. De eerste laag presenteert N₂ moleculair, het tweede atoom O, het derde helium en het laatste wordt gevormd door atomaire waterstof (H).

index

• 1 Geschiedenis
  • 1.1 Het oude Griekenland
  • 1.2 Ontdekking van samenstelling van atmosferische lucht
• 2 kenmerken
  • 2.1 Oorsprong
  • 2.2 Structuur
• 3 Samenstelling van primitieve atmosferische lucht
  • 3.1 Accumulatie van CO2
  • 3.2 Herkomst van het leven, ophoping van methaan (CH4) en afname van CO2
  • 3.3 Groot oxidatief evenement (accumulatie van O2)
  • 3.4 Atmosferische stikstof en zijn rol in de oorsprong van het leven
• 4 Samenstelling van de huidige atmosferische lucht
  • 4.1 Homosfeer
  • 4.2 Heterosfeer
• 5 Referenties

geschiedenis

Studies over atmosferische lucht begonnen duizenden jaren geleden. Op het moment dat primitieve beschavingen vuur ontdekten, begonnen ze een idee te krijgen van het bestaan ​​van lucht.

Het oude Griekenland

Tijdens deze periode begonnen ze te analyseren wat lucht is en welke functie het vervult. Anaxímades de Mileto (588 a.C.-524 a.C.) bijvoorbeeld, vond dat de lucht fundamenteel was voor het leven, omdat de levende wezens van dit element werden gevoed.

Aan de andere kant, meende Empédocles de Acragas (495 a.C.-435 a.C.) dat er vier fundamentele elementen voor het leven waren: water, aarde, vuur en lucht..

Aristoteles (384 a.C.-322 a.C.) was ook van mening dat lucht een van de essentiële elementen voor levende wezens was.

Ontdekking van samenstelling van atmosferische lucht

In 1773 ontdekte de Zweedse chemicus Carl Scheele dat de lucht was samengesteld uit stikstof en zuurstof (stollingslucht). Later, in 1774, bepaalde de Britse Joseph Priestley dat de lucht was samengesteld uit een mengsel van elementen en dat een daarvan essentieel was voor het leven..

In 1776 noemde de Fransman Antoine Lavoisier zuurstof het element dat hij isoleerde van de thermische ontleding van kwikoxide.

In 1804 analyseerden de naturalist Alexander von Humboldt en de Franse chemicus Gay-Lussac de lucht die uit verschillende delen van de planeet kwam. De onderzoekers hebben vastgesteld dat atmosferische lucht een constante samenstelling heeft.

Het was pas in de late negentiende en vroege twintigste eeuw, toen de andere gassen die deel uitmaken van atmosferische lucht werden ontdekt. Daaronder hebben we argon in 1894, toen helium in 1895 en andere gassen (neon, argon en xenon) in 1898.

features

De atmosferische lucht is ook bekend als atmosfeer en is een mengsel van gassen die de planeet Aarde bedekken.

bron

Er is weinig bekend over de oorsprong van de atmosfeer van de aarde. Men neemt aan dat de planeet na zijn scheiding van de zon was omgeven door een envelop van zeer hete gassen.

Deze gassen waren mogelijk reduceerbaar en kwamen van de zon, voornamelijk samengesteld uit H₂. Andere gassen waren waarschijnlijk CO₂ en H₂Of uitgestoten door intense vulkanische activiteit.

Er wordt voorgesteld dat een deel van de aanwezige gassen afgekoeld, gecondenseerd en aanleiding geeft tot de oceanen. De andere gassen vormden nog steeds de atmosfeer en anderen werden opgeslagen in gesteenten.

structuur

De atmosfeer wordt gevormd door verschillende concentrische lagen gescheiden door overgangszones. De bovengrens van deze laag is niet duidelijk gedefinieerd en sommige auteurs plaatsen deze boven 10.000 km boven zeeniveau.

De aantrekkingskracht van de zwaartekracht en de manier waarop gas wordt gecomprimeerd, beïnvloedt de verspreiding op het aardoppervlak. Het grootste deel van de totale massa (ongeveer 99%) bevindt zich dus in de eerste 40 km boven zeeniveau.

De verschillende niveaus of lagen van atmosferische lucht hebben een verschillende chemische samenstelling en temperatuurvariaties. Volgens de verticale opstelling, van het dichtst bij het verst van het aardoppervlak, zijn de volgende lagen bekend: de troposfeer, stratosfeer, mesosfeer, thermosfeer en exosfeer.

Met betrekking tot de chemische samenstelling van atmosferische lucht worden twee lagen gedefinieerd: de homosfeer en de heterosfeer.

homosphere

Het bevindt zich in de eerste 80-100 km boven zeeniveau en de samenstelling van gassen in de lucht is homogeen. Hierin bevinden zich de troposfeer, stratosfeer en mesosfeer.

heterosfeer

Het is aanwezig boven de 100 km en wordt gekenmerkt doordat de samenstelling van de gassen in de lucht variabel is. Het valt samen met de thermosfeer. De samenstelling van gassen varieert op verschillende hoogten.

Samenstelling van primitieve atmosferische lucht

Na de vorming van de aarde, ongeveer 4.500 miljoen jaar geleden, begonnen zich gassen te vormen die de atmosferische lucht vormden. De gassen kwamen voornamelijk van de aardmantel, maar ook van de impact met planetesimalen (aggregaten van materie die de planeten ontstonden).

Accumulatie van CO₂

De grote vulkanische activiteit op de planeet begon verschillende gassen in de atmosfeer af te geven, zoals de N₂, CO₂ en H₂O. Koolstofdioxide begon te accumuleren, sinds carbonatatie (CO fixatieproces)₂ atmosferisch in de vorm van carbonaten) was schaars.

De factoren die de CO-fixatie beïnvloedden₂ op dit moment waren het de regens met een zeer lage intensiteit en een zeer beperkt continentaal gebied.

Herkomst van het leven, accumulatie van methaan (CH₄) en afname van CO₂

De eerste levende wezens die op de planeet verschenen, gebruikten CO₂ en H₂ om te ademen. Deze eerste organismen waren anaëroob en methanogeen (ze produceerden een grote hoeveelheid methaan).

Methaan geaccumuleerd in atmosferische lucht, omdat de ontbinding ervan erg langzaam was. Het ontleedt door fotolyse en in een atmosfeer die bijna vrij is van zuurstof, dit proces kan tot 10.000 jaar duren.

Volgens sommige geologische gegevens was er ongeveer 3500 miljoen jaar geleden sprake van een daling van CO₂ in de atmosfeer, die in verband is gebracht met die CH-rijke lucht₄ geïntensiveerd de regens, begunstiging van carbonatatie.

Grote oxidatieve gebeurtenis (accumulatie van O₂)

Men neemt aan dat ongeveer 2400 miljoen jaar geleden de hoeveelheid O₂ op de planeet bereikte het belangrijke niveaus in de atmosferische lucht. De accumulatie van dit element wordt geassocieerd met het verschijnen van fotosynthetische organismen.

Fotosynthese is een proces dat toelaat organische moleculen te synthetiseren van andere anorganische moleculen in de aanwezigheid van licht. Tijdens het optreden wordt O vrijgegeven₂ als een secundair product.

De hoge fotosynthesesnelheid geproduceerd door de cyanobacteriën (eerste fotosynthetische organismen) veranderde de samenstelling van atmosferische lucht. Grote hoeveelheden O₂ die werden vrijgegeven, werden steeds oxiderender in de atmosfeer teruggebracht.

Deze hoge niveaus van O₂ de accumulatie van CH beïnvloed₄, omdat het het fotolyseproces van deze verbinding versnelde. Door methaan in de atmosfeer drastisch te verminderen, nam de temperatuur van de planeet af en volgde een ijstijd..

Een ander belangrijk effect van de accumulatie van O₂ op de planeet was het de vorming van de ozonlaag. De O₂ atmosferisch dissocieert door het effect van licht en vormt twee deeltjes atomaire zuurstof.

De atomaire zuurstof recombineert met de O₂ moleculair en vormt de O₃ (Ozon). De ozonlaag vormt een beschermende barrière tegen ultraviolette straling, die de ontwikkeling van leven op het aardoppervlak mogelijk maakt.

De atmosferische stikstof en zijn rol in de oorsprong van het leven

Stikstof is een essentieel onderdeel van levende organismen, omdat het nodig is voor de vorming van eiwitten en nucleïnezuren. Echter, de N₂ atmosferisch kan niet direct door de meeste organismen worden gebruikt.

De fixatie van stikstof kan biotisch of abiotisch zijn. Het bestaat uit de combinatie van N₂ met O₂ of H₂ om ammoniak, nitraten of nitrieten te vormen.

De inhoud van N₂ in atmosferische lucht zijn ze min of meer constant gebleven in de atmosfeer van de aarde. Gedurende de tijd CO-accumulatie₂, N-fixatie₂ Het was fundamenteel abiotisch, door de vorming van stikstofoxide, gevormd door de fotochemische dissociatie van H-moleculen.₂O en CO₂ dat was de bron van de O₂.

Wanneer de daling CO-niveaus voorkwam₂ in de atmosfeer daalde de snelheid van de vorming van stikstofoxide drastisch. Men neemt aan dat gedurende deze tijd de eerste biotische routes van fixatie van de N zijn ontstaan₂.

Samenstelling van de huidige atmosferische lucht

De atmosferische lucht wordt gevormd door een mengsel van gassen en andere vrij complexe elementen. De samenstelling ervan wordt voornamelijk beïnvloed door de hoogte.

homosphere

Er is vastgesteld dat de chemische samenstelling van droge atmosferische lucht op zeeniveau redelijk constant is. Stikstof en zuurstof vormen ongeveer 99% van de massa en het volume van de homosfeer.

De atmosferische stikstof (N.₂) is in een verhouding van 78%, terwijl zuurstof 21% van de lucht vormt. Het volgende meest voorkomende element van atmosferische lucht is argon (Ar), dat minder dan 1% van het totale volume inneemt.

Er zijn andere elementen die van groot belang zijn, zelfs als ze in kleine verhoudingen zijn. Koolstofdioxide (CO₂) is aanwezig in een hoeveelheid van 0,035% en waterdamp kan variëren van 1 tot 4%, afhankelijk van de regio.

Ozon (O₃) wordt gevonden in een verhouding van 0,003%, maar vormt een essentiële barrière voor de bescherming van levende wezens. Ook in deze zelfde verhouding vinden we verschillende edelgassen zoals neon (Ne), krypton (Kr) en xenon (Xe).

Daarnaast is er aanwezigheid van waterstof (H.₂), stikstofoxiden en methaan (CH₄) in zeer kleine hoeveelheden.

Een ander element dat deel uitmaakt van de samenstelling van atmosferische lucht is het vloeibare water dat zich in de wolken bevindt. Evenzo vinden we vaste elementen zoals sporen, pollen, as, zouten, micro-organismen en kleine ijskristallen..

heterosfeer

Op dit niveau bepaalt de hoogte het type gas dat het meest voorkomt in atmosferische lucht. Alle gassen zijn licht (laag moleculair gewicht) en zijn georganiseerd in vier verschillende lagen.

Het zal duidelijk zijn dat naarmate de hoogte toeneemt, de meest voorkomende gassen een lagere atomaire massa hebben.

Tussen 100 en 200 km hoogte is er een grotere hoeveelheid moleculaire stikstof (N.₂). Het gewicht van dit molecuul is 28,013 g / mol.

De tweede laag van de heterosfera wordt gevormd door atomaire O en bevindt zich tussen 200 en 1000 km op het niveau van de zee. De atomaire O heeft een massa van 15.999, die minder zwaar is dan de N₂.

Later vonden we een laag helium tussen 1000 en 3500 km hoog. Helium heeft een atomaire massa van 4.00226.

De laatste laag van de heterosfeer wordt gevormd door atomaire waterstof (H). Dit gas is de lichtste in het periodiek systeem, met een atoommassa van 1.007.

referenties

1. Katz M (2011) Materialen en grondstoffen, Lucht. Didactische gids Hoofdstuk 2. Nationaal instituut voor technologisch onderwijs, ministerie van Onderwijs. Buenos Aires Argentinië. 75 pp
2. Monks PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Verandering van de samenstelling van de atmosfeer - globale en regionale luchtkwaliteit. Atmospheric Enviroment 43: 5268-5350.
3. Pla-García J en C Menor-Salván (2017) De chemische samenstelling van de primitieve atmosfeer van planeet Aarde. Quim 113: 16-26.
4. Rohli R en Vega A (2015) Klimatologie. Derde editie. Jones en Bartlett Learning. New York, Verenigde Staten. 451 pp.
5. Saha K (2011) De atmosfeer van de aarde, zijn fysica en dynamiek. Springer-Verlag. Berlijn, Duitsland.367 pp.