Состав воздуха
Сегодня ни для кого не секрет, что представляет собой воздух. А еще несколько веков назад никто не мог сказать, является он простым ве-ществом, сложным веществом или смесью веществ. Опыты, проведенные в конце XVIII века, показали, что в воздухе наряду с газом, необходимым для дыхания живых организмов, присутствует газ, в котором они задыхаются, а пламя гаснет. Первым газом является кислород, а вторым – азот.
Проведем простой опыт, который поможет нам опре-делить количество кислорода в воздухе. Поместим в миску с водой плавающую свечу и накроем ее стеклянным мер-ным цилиндром. Когда свеча погаснет, в мерный цилиндр проникнет вода, объем которой составит 1/5 от объема мерного цилиндра. Следовательно, в процессе горения израсходовался весь кислород, который составлял 1/5 от объема воздуха в мерном цилиндре, а оставшийся газ, на который приходится 4/5, горение не поддерживает. Этим газом является преимущественно азот.
Воздух – это смесь двух основных газов: азота N2 (78%) и кислорода O2 (21%). Оставшийся 1% объема воздуха приходится на благородные газы. Эти три компонента являются постоянными составными частями воздуха и присутствуют в его составе уже 400 миллионов лет.
В зависимости от погодных условий и местоположения (промышленный район или лесная местность), в воздухе в разных количествах могут быть и другие вещества, которые называются переменными составными частями воздуха, например, водяной пар, углекислый газ, пыль, отработанные автотранспортные и промышленные газы.
Кислород необходим для жизни
Кислород участвует в химических реакциях, протекающих в живых организмах. В ходе этих реакций высвобождается энергия, которую организмы используют для своей жизнедеятельности. В состоянии покоя человек расходует за сутки примерно 300 л кислорода, а при физической работе – в 10–15 раз больше. Много кислорода расходуется пожарными, водолазами и космонавтами. Кислород используется также в медицине и промышленности.
При вдохе кислорода ослабленный организм проделывает работу, в 5 раз меньшую, чем при выдохе.
Откуда же берется кислород? Его природными «поставщиками» являются растения. В ходе фотосинтеза они потребляют углекислый газ и воду и под действием солнечного света образуют из них органические вещества и кислород. Одно дерево «производит» за один день около 100 л кислорода. Трудно даже представить себе, сколько деревьев, кустов и других зеленых растений должно быть на земном шаре, чтобы обеспечить кислородом 6 миллиардов человек и другие живые организмы и чтобы 21% кислорода в течение 400 миллионов лет оставался в составе воздуха неизменным.
Мы кислород не видим и не чувствуем его запах. Другими словами, по физическим свойствам кислород – это бесцветный газ без запаха, немного тяжелее воздуха, малорастворимый в воде. Рыбы и другие водные животные дышат растворенным в воде кислородом. Земноводные (лягушки и др.), у которых отсутствуют жабры, усваивают кислород из воды или из воздуха всей поверхностью кожи. А водяной паук ведет себя подобно водолазу – забирает запас кислорода под воду.
Лягушки дышат поверхностью кожи.
Водяной паук, погружаясь в воду, берет с собой запас воздуха.
Благородные газы
Из благородных газов в составе воздуха шире всех представлен аргон (0,93%), а содержание других газов ничтожно мало. Для практических и научных целей благородные газы используются благодаря их химической устойчивости. Например, если добавить благородный газ в электрическую лампочку, срок действия нити накаливания увеличится. Неон и аргон применяются в уличной рекламе: под действием электрического тока неон светится красным, а аргон – синим цветом. Гелий является легким газом, сжижающимся при сверхнизких температурах. Жидкий гелий – самая холодная жидкость на Земле.
Озон
В последние десятилетия в средствах массовой информации появились сообщения о том, что в озоновом слое Земли образовались дыры и что проникающее через них солнечное излучение может нанести вред здоровью. Врачи рекомендуют меньше быть на Солнце и носить солнцезащитные очки с фильтрами, поглощающими ультрафиолетовое излучение.
Что же такое озон и озоновые дыры? Озон – это видоизменение кислорода, в молекуле которого находятся 3 атома кислорода (О3). У поверхности Земли озон образуется редко. После грозового дождя или при работе кварцевой лампы в воздухе ощущается резкий запах газа – это и есть озон. В малых количествах озон полезен для здоровья человека. Он уничтожают микробы, поэтому его используют в водоочистительных установках. При вдыхании озона в больших количествах он становится опасным для здоровья.
Озоновый слой – это часть стратосферы на расстоянии 15–50 км от поверхности Земли с наибольшей плотностью озона на высоте 15–25 км. Озоновый слой поглощает часть губительного для живых организмов ультрафиолетового излучения и таким образом защищает Землю. В последние 20 лет происходило разрушение озонового слоя, особенно в области полюсов Земли. Над Южным полюсом озоновый слой уменьшился наполовину. Так образовались озоновые дыры – участки с уменьшенной концентрацией озона в атмосфере Земли. Теперь перед человечеством стоит задача ограничить выброс в воздух веществ, разрушающих озоновый слой. Такими веществами являются фреоны, содержащиеся в дезодорантах, выхлопные газы и др.
