La atmosfera e tokës Ai përbëhet nga lloje të ndryshme elementësh kimikë që formojnë një mbështjellës gazor rreth planetit. Kjo shtresë gazesh është ajo që e bën të mundur jetën siç e njohim ne, pasi na mbron nga elementët. kushte armiqësore të hapësirësgjë që do të ishte vdekjeprurëse për qeniet e gjalla.
Gazrat atmosferikë janë me rëndësi të madhe për Vitaliteti i TokësEkzistojnë shumë lloje të ndryshme, por është e mundur të llogaritet se cili gaz është i pranishëm në proporcion më i madh dhe çfarë vëllimi zë në krahasim me pjesën tjetër. Të kuptuarit e kësaj përbërjeje është çelësi për të kuptuar fenomene të tilla si klimë, cikli i ujit dhe ekuilibri ekologjik globale.
Atmosfera përmban disa gazra thelbësorë për mbështetjen e jetës, siç janë azotit, argoni dhe oksigjentë cilat, për më tepër, janë ato që gjenden në bollëk më i madhMegjithatë, ka edhe përbërës të tjerë, siç janë dioksidi i karbonit, avujt e ujit dhe gjurmë të gazrave të shumtë, të cilët luajnë role thelbësore edhe pse janë të pranishëm në sasi të vogla.
Cila është atmosfera?
Atmosfera është një grup gazesh që përbëjnë shtresën më pak të dendur dhe më të jashtme të planetit Tokë. Përbërja relative e këtyre gazeve ndryshon në varësi të lartësi, Që nga viti presionet dhe temperaturat Ato ndryshojnë ndërsa ngjiteni. Në gjuhë të folur, pjesa më e afërt me sipërfaqen njihet si ""aireKjo zonë shtrihet afërsisht në 11 kilometrat e parë në lartësi nga niveli i detit (ose niveli i oqeanit), një rajon që formon pjesë të troposferë, ku është përqendruar pjesa më e madhe e ajrit që thithim dhe ku zhvillohet pothuajse i gjithë moti atmosferik.
Në këto shtresa të poshtme të atmosferës, gazrat kryesorë të pranishëm janë azot (N₂), me rreth 78% të vëllimit të përgjithshëm, e ndjekur nga oksigjen (O₂)që përfaqëson afërsisht 21%, Dhe argon (Ar), me afërsisht 0,93%Më poshtë shkallës së bollëkut janë dioksid karboni (CO₂), neon, Helio, metan, kripton, hidrogjen dhe gazra të tjerë gjurmë, si dhe avull uji, përqindja e të cilave ndryshon shumë në varësi të rajonit dhe kushteve klimatike.
Atmosfera zotëron një sasi të madhe cilësitë mbrojtëse përballë kërcënimeve nga hapësira. Për shembull, shumica e meteorites Ato shpërbëhen në kontakt me shtresat e sipërme të gazit për shkak të fërkimi dhe për ngrohjen. Për më tepër, ajo vepron si një lloj Escudo Perballe rrezatimi ultraviolet me origjinë nga Dielli. Një pjesë e këtij rrezatimi absorbohet nga ozoni (O₃) i pranishëm në stratosferë, duke parandaluar dëmtime të rënda në indet e njerëzve, kafshëve dhe bimëve.
Gjatë gjithë historisë së Tokës, atmosfera ka qenë duke transformuar për shkak të aktivitetit të specieve të ndryshme që e kanë banuar atë. Njerëzit, për shembull, marrin frymë oksigjen dhe, me nxjerrjen e ajrit, ata nxjerrin jashtë dioksid karbonie cila përdoret nga bimët gjatë fotosintezës; nga ana tjetër, bimët lëshojnë oksigjen, duke mbyllur kështu një cikli biogjeokimik themelore. Atmosfera gjithashtu funksionon në bashkëpunim me hidrosferë (ujërat e planetit) duke ndihmuar në rregullojnë temperaturën, duke zbutur ndryshimet e menjëhershme që mund të shkaktonin dita dhe nata ose stinët.
Një funksion tjetër thelbësor i atmosferës është roli i saj në cikli i ujitAvulli i ujit avullohet nga oqeanet, lumenjtë, liqenet dhe toka, ngrihet lart, kondensohet në re dhe në fund bie në formën e shiut. reshjetKy proces mirëmban ekosistemet, rimbush akuiferet dhe lejon klimat e larmishme në të gjithë planetin.
Gazrat kryesorë në atmosferë
Siç u përmend, atmosfera përbëhet nga lloje të ndryshme gazrash, disa prej të cilave zënë më shumë hapësirë sesa të tjerët. Më poshtë është një listë e renditur e këtyre gazeve sipas tyre bollëk, së bashku me një shpjegim më të detajuar të funksionit dhe rëndësisë së tij brenda sistemit të Tokës.
Azotit
Azoti është gazi më i bollshëm të atmosferës, pasi përbën afërsisht 78% të gjithë vëllimit të saj. Është një element kimik e përfaqësuar nga shkronja N, me numri atomik 7 y peshë atomike e përafërt 14,01Në temperaturën e dhomës, gjendet kryesisht në formën e një molekule diatomike. N2që është një gaz pa ngjyrë, inodoro e pa shije.
Azoti molekular ka një lidhje kovalente e trefishtë (N≡N), një nga lidhjet më të forta të njohura në kimi. Kjo karakteristikë i jep asaj një stabilitet i madh dhe e bën këtë relativisht inerte Në kushte normale, azoti nuk reagon lehtësisht me elementë të tjerë. Për shkak të kësaj stabiliteti, azoti shpesh kërkon kushte specifike për të reaguar dhe për të formuar komponime. kushte të veçanta, siç janë temperaturat e larta, presionet e larta ose prania e katalizatorë.
Edhe pse azoti atmosferik është kaq i bollshëm, shumica e organizmave nuk mund ta përdorin atë drejtpërdrejt në formën e N₂. Megjithatë, ky element është thelbësore për jetën: është pjesë e aminoacidet, të proteinat dhe të acide nukleike siç janë ADN-ja dhe ARN-ja, të cilat përmbajnë informacionin gjenetik të të gjitha gjallesave.
Oksigjen
Oksigjeni zë Së dyti ndër gazrat më të bollshëm në atmosferë, pasi përfaqëson rreth 21% e të njëjtës. Saj Numri atomik është 8, më i madh se ai i azotit, dhe përfaqësohet nga shkronja ONë formën e tij diatomike (O₂), është gazi që mbështet jetën të shumicës së organizmave aerobë tokësorë.
Kjo është një agjent oksidues shumë i fuqishëm dhe zotëron një nga elektronegativitete më të larta të të gjithë elementëve kimikë, që do të thotë se tërheq fuqishëm elektronet kur formon lidhje. Oksigjeni është i nevojshëm për proceset e frymëmarrja qelizore, në të cilën gjallesat marrin energji nga lëndët ushqyese. Është gjithashtu një përbërës i molekulave të ADN, shumë enzima dhe një larmi të gjerë të përbërjeve organike dhe inorganike.
Një formë e veçantë e oksigjenit gjendet gjithashtu në atmosferë, ozoni (O₃), të përqendruara kryesisht në shtresa e ozonit të stratosferës. Kjo formë triatomike është thelbësore sepse thith dhe reflekton pjesën më të madhe të rrezatimit ultravjollcë me energji të lartë, duke mbrojtur kështu sipërfaqen e Tokës nga dëmtimet e rënda biologjike.
Argoni
Argoni përbën afërsisht 0,93% të gjithë ajrit atmosferik. Emri i tij vjen nga greqishtja, ku shkruhet 'Argus'cfare do te thote "boshe"Meqenëse është një gaz që mezi reagon me elementë të tjerë kimikë, klasifikohet si gaz fisnik, përfaqësohet nga shkronjat Ar dhe zotëron numri atomik 18Është një gaz pa ngjyrë, inodoro dhe kimikisht shumë inerte.
Inertiteti i tij kimik e bën shumë të dobishëm në shumë raste. aplikime teknologjikePërdoret, për shembull, në llambat inkandeshente për të parandaluar oksidimin e filamentit, për të mbrojtja e saldimeve kundër kontaktit me oksigjenin në ajër, si një gaz izolues në xham të dyfishtë (dritare me dy panele xhami) dhe si atmosferë inerte në procese ku është e nevojshme të shmangen reaksionet e padëshiruara.
Edhe pse argoni konsiderohet si një asfiksues i thjeshtë (meqenëse mund të zëvendësojë oksigjenin në hapësira të mbyllura nëse është i pranishëm në përqendrime të larta), nuk është toksik në vetvete. Masa paraprake kryesore është të sigurohet gjithmonë një ventilim adekuat kur trajtohet në ambiente të mbyllura.
Duke qenë se këto tre gazrat e para dhe kryesore që përbëjnë atmosferën, pas tyre vijnë të tjerë në përmasa më të vogla, si p.sh. dioksid karboni (CO₂), neon, Helio, metan, kripton dhe hidrogjenSasi shumë të vogla të komponimeve të tilla si ato shfaqen gjithashtu oksidi i azotit ose oksid karboni, ndër shumë gazra të tjerë në gjurmë.
Gazra dhe elementë të tjerë të zakonshëm të atmosferës
Azoti, oksigjeni dhe argoni janë tre gazrat më të bollshëm në atmosferë, por ka edhe përbërës të tjerë që, edhe pse janë të pranishëm në përqendrime të ulëta, ato rezultojnë thelbësore për të ruajtur jetën dhe klimën e planetit.
Njëri prej tyre është dioksid karboni (CO₂)Edhe pse përbën vetëm rreth 0,04% e atmosferës së Tokës (afërsisht 410 ppm dhe me ndryshime të fundit për shkak të aktivitetit njerëzor), është një komponent kyç në fotosinteza dhe në procese të tjera metabolike. Bimët dhe organizmat e tjerë autotrofë përdorin CO₂ për të shndërruar energji dhe diellore en energji kimike i përdorshëm.
El avujt e ujit (H₂O) Është një tjetër komponent thelbësor. Edhe pse proporcioni i tij ndryshon (mund të shkojë nga pothuajse zero në disa pikë përqindjeje), është thelbësor për formimi i revereshjet dhe fenomenet e motit. Për më tepër, ajo vepron si një gazrave serrëduke ndihmuar në mbajtjen e temperaturës mesatare të planetit brenda intervaleve të pajtueshme me jetën.
Ne gjithashtu gjejmë ozoni (O₃) në përqendrime të vogla por vendimtare. Në stratosferë, ozoni formon një shtresë mbrojtëse e cila thith pjesën më të madhe të rrezatimit ultravjollcë me energji të lartë. Në të kundërt, në nivelin e tokës, ozoni mund të bëhet një ndotës të dëmshme për shëndetin e frymëmarrjes.
Midis gazrave në gjurmë, sasitë e përafërta (dhe të ndryshueshme) janë: neon ~18 ppm (0,0018%), Helio ~5,2 ppm (0,00052%), metan ~1,8–1,9 ppm (0,00018–0,00019%), kripton ~1,1 ppm (0,00011%) dhe hidrogjen ~0,55 ppm (0,000055%). Këto shifra janë të përafërta dhe mund të ndryshojnë pak në varësi të matjeve dhe kohërave, por ato shërbejnë për të treguar se sa më pak të bollshme janë këto gazra në krahasim me azotin ose oksigjenin.
Gazra të tjerë si p.sh. metan (CH4), oksid azoti (N₂O) dhe të ndryshme komponimet organike të avullueshme Ato janë gjithashtu pjesë e atmosferës. Edhe pse përqendrimi i tyre është shumë i vogël, ato kanë një efekt të dukshëm në ekuilibri rrezatues të planetit dhe në kimia atmosferike, prandaj ato konsiderohen gazra serë me rëndësi të madhe.
Cili është gazi më i bollshëm në atmosferën e Tokës?
El azotit Është gazi më i bollshëm në atmosferën e Tokës, duke përbërë rreth tre të katërtat e vëllimit të saj të përgjithshëm. Kjo prani masive e bën azotin një përbërës kyç. i domosdoshëm për ekuilibrin global të planetit. Edhe pse nuk ndërhyn drejtpërdrejt në frymëmarrje si oksigjeni, roli i tij në biologji, industri dhe ciklet natyrore është vendimtare.
Azoti në atmosferë është rezerva kryesore të këtij elementi për biosferën. Edhe pse bimët dhe kafshët nuk mund ta përdorin N₂ drejtpërdrejt, procese të ndryshme natyrore, si p.sh. cikli i azotitAto lejojnë që ajo të transformohet në forma kimike që mund të përdoren nga qeniet e gjalla, duke siguruar kështu praninë e saj në proteina, acide nukleike dhe komponime të tjera themelore.
Meqenëse azoti është gazi më i bollshëm në atmosferën e Tokës, është i nevojshëm për mbështetje për jetënIa vlen të hulumtojmë më thellë karakteristikat e tij, origjinën e tij, ciklin e tij natyror dhe aplikimet në jetën e përditshme dhe në industrinë moderne.
Etimologjia
Emri "azot" vjen nga latinishtja “Nitrium”, lidhur me idenë e "shkasë" ose "gjene". Ky term iu dha nga mjeku dhe kimisti Daniel Rutherfordi cili, nëpërmjet një eksperimenti në vitin 1772, arriti të thithë oksigjenin dhe dioksidin e karbonit që përmbahej në një mostër ajri, duke lënë azotin si elementin e mbetur. Edhe pse zbulimi formal i atribuohet Rutherfordit, ka indikacione se alkimistët e Mesjetës Ata tashmë përdornin komponime të azotit në eksperimentet e tyre, siç mund të shihet nga disa shkrime të lashta.
Azoti mund të merret nga atmosfera duke lëngëzimi i ajrit Dhe me vone distilimi i pjesshëmMeqenëse atmosfera është praktikisht një rezervuar e pashtershme Këto procese lejojnë disponueshmërinë efikase të sasive të mëdha të azotit, si në formë të gaztë ashtu edhe në formën e azot i lëngët, me përdorime të shumta teknike dhe industriale.
Vetitë fizike dhe kimike të azotit
Në temperaturën e dhomës, azoti është një gaz diatomik (N₂) pa ngjyrë, inodoro e pa shije. paraqet a pikë vlimi shumë e ulët (rreth -195,8 °C) dhe një pika e shkrirjes afër -210 °C. Këto veti kriogjenike lejojnë që ajo, në formë të lëngshme, të përdoret gjerësisht si antipiretik në aplikime të shumta.
Kimikisht, azoti molekular është jashtëzakonisht i qëndrueshëm për shkak të lidhjes trefishe N≡N. Ky stabilitet do të thotë që, në kushte normale, është jo shumë reaktiveKjo kërkon temperatura të larta, shkarkime elektrike ose katalizatorë specifikë për të thyer lidhjen dhe për të lejuar formimin e komponimeve të reja. Megjithatë, kur aktivizohet, azoti mund të krijojë një gamë të gjerë substancash, shumë prej të cilave me rëndësi të konsiderueshme biologjike dhe industriale.
Lidhur me strukturën e tij elektronike, azoti ka një konfiguracion 1s² 2s² 2p³, me pesë elektrone në të guaskë valenceKjo i lejon asaj të formohet deri në tre lidhje kovalente me atome të tjera, gjë që shpjegon rolin e saj qendror në formimin e komponimeve të tilla si aminoacidetaminat, nitrilet dhe shumë grupe të tjera funksionale në kiminë organike dhe inorganike.
Cikli natyror
Thirrja cikli i azotit Është një proces biogjeokimik përmes të cilit ky element qarkullon midis atmosferës, tokës, ujit dhe organizmave të gjallë. bakteret fiksuese të azotit Ato luajnë një rol jetësor në shndërrimin e N₂ atmosferik, i cili është inert, në forma kimike të tilla si amoniak (NH₄⁺) dhe nitrat (NO₃⁻)të cilat mund të absorbohen nga bimët.
Bimët i përdorin këto komponime të azotit për të duke u rritur dhe zhvillojnë indet e tyre. Duke shërbyer si ushqim për kafshë barngrënëseAzoti më pas hyn në zinxhirin ushqimor. Këto kafshë, nga ana tjetër, konsumohen nga mishngrënës y omnivoresduke zgjeruar praninë e azotit në të gjithë ekosistemin. Mbetjet organike (jashtëqitja, urina, mbetjet e bimëve dhe kafshëve të ngordhura) dekompozohen nga bakteret dhe mikroorganizmat e tjerë, të cilët i shndërrojnë këto komponime përsëri në amoniak dhe substanca të tjera.
Së fundmi, baktere të tjera të tokës kryejnë denitrifikimi, proces me anë të të cilit nitrati shndërrohet në dinitrogjen (N₂) dhe kthehet në atmosferë. Në këtë mënyrë, cikli i azotit mbyllet, duke garantuar një qarkullim i vazhdueshëm të këtij elementi midis ndarjeve të ndryshme të planetit.
Përdorimet e azotit
Azoti përdoret gjerësisht në industri për prodhimin e amoniak (NH₃) Permes Procesi Haber-BoschProdhimi i amoniakut kombinon azotin atmosferik me hidrogjenin në presion dhe temperaturë të lartë në prani të katalizatorëve. Amoniaku i përftuar në këtë mënyrë është baza për prodhimin e shumicës së produkteve. plehrat azotikëthelbësore për bujqësinë moderne dhe për mbështetjen e prodhimit të ushqimit në shkallë të gjerë.
Në jetën e përditshme, amoniaku dhe derivatet e tij gjenden në një gamë të gjerë produktesh: nga pastrues shtëpiak madje edhe aditivë industrialë. Azoti është i përfshirë edhe në prodhimin e substancave të tilla si plastikrrëshira sintetike dhe materiale të tjera që janë pjesë e objekteve të panumërta të përditshme.
El azot i lëngët Përdoret gjerësisht në aplikime ftohjeje dhe kriogjenikeFalë pikës së vlimit shumë të ulët, përdoret për të ruajtur ushqimin dhe për ruajtje. mostra biologjike (si qelizat, indet ose spermatozoidet), kryejnë procedura mjekësore si p.sh. cryotherapy dhe në procese të shumta industriale ku duhet të mbahen temperatura jashtëzakonisht të ulëta. Megjithatë, është e rëndësishme ta trajtoni me kujdes. kujdes i madhmeqenëse kontakti i drejtpërdrejtë me të mund të shkaktojë djegie shumë të rënda nga të ftohtit (ndonjëherë të përshkruara në gjuhën e folur si "djegie" ose "shkrirje" e lëkurës), ngrirje ose mbytje nëse zëvendëson oksigjenin në hapësira të mbyllura.
Azoti përdoret gjithashtu si atmosferë inerte në procese të shumta industriale. Për shembull, futet në rezervuarë, tuba ose kontejnerë ku oksigjeni duhet të zhvendoset për të parandaluar oksidime, shpërthime ose reaksione të padëshiruara. Në industrinë ushqimore, azoti përdoret për të produktet e paketimit dhe zgjat afatin e ruajtjes, pasi zvogëlon përkeqësimin oksidativ të ushqimit.
Përveç rolit të tij në prodhimin e amoniakut dhe komponimeve të tjera të azotit, azoti është i përfshirë në formimin dhe transformimin e gazrave të tjerë. Për shembull, metan Mund të formohet nga procese biologjike (metanogjeneza mikrobike) ose nga reaksione kimike industriale siç është reaksioni Sabatier (reduktimi i CO₂ me H₂ për të përftuar CH₄ dhe H₂O). Këto rrugë shpjegojnë pjesërisht praninë dhe origjinën e disa gazeve atmosferike në kontekste të ndryshme.
Së dyti, azoti përdoret për të prodhuar komponime të tjera të rëndësishme, siç janë disa oksidet e azotit (NOx), acid nitrik (HNO₃) dhe substanca të shumta të përfshira në prodhimin e eksploziv, colorants, droga dhe plehra me efikasitet të lartë. Këto përdorime industriale dhe kimike demonstrojnë rëndësinë e azotit përtej pranisë së tij të thjeshtë në ajër.
Efektet shëndetësore të azotit
Azoti, siç gjendet në ajrin që thithim (N₂), në parim është jo-toksik dhe përmbush funksionin e hollimit të oksigjenit, duke e penguar atë të përqendrohet shumë dhe të shkaktojë reaksione të tepërta oksidative në trup. Megjithatë, konsumi indirekt Komponimet e azotit nga plehrat, ushqimet e përpunuara ose produktet e derivuara nga azoti mund të kenë efekte të caktuara në. Shëndeti i njeriut.
Duke pasur parasysh përdorimin e gjerë të plehrat azotikë në bujqësi dhe prania e substancave azotike në plastik, aditivëve ushqimorë dhe produkte të tjera, njerëzit mund të ekspozohen ndaj formave të azotit që nuk janë aq të padëmshme sa N₂ atmosferik. Në veçanti, disa komponime të tilla si nitritet y nitratet, si dhe nitrozaminat që mund të formohen prej tyre, kanë qenë objekt studimi për efektet e tyre të mundshme negative.
Disa nga efektet mund të jenë si më poshtë:
- Shkakton një nivel i ulët i ruajtjes në trupin e vitamina A kur disa komponime të azotit konsumohen në sasi të tepërt.
- Mund të shkaktojë transport i zvogëluar i oksigjenit në gjak, veçanërisht kur substanca të tilla si. methemoglobinë nga nitritet.
- Përshpejtoni prodhimin e nitrozaminattë cilat konsiderohen si një nga komponentët kryesorë që lidhen me lloje të ndryshme të kanceritsidomos kur nitritet kombinohen me komponime organike në kushte të caktuara.
- Është një faktor përcaktues me siguri ndryshime në funksionin e gjëndrës tiroide kur ekspozimi ndaj nitrateve dhe komponimeve të tjera është i lartë dhe i zgjatur.
Përveç këtyre efekteve kimike indirekte, është e rëndësishme të mbahet mend se azoti në formën e N₂, megjithëse jo toksik, mund të veprojë si gaz i thjeshtë asfiksues nëse zhvendos oksigjenin në një hapësirë të mbyllur. Në mjediset industriale ku përdoret azoti i pastër për të krijuar atmosfera inerte, mungesa e oksigjenit mund të çojë në hipoksi dhe humbje të vetëdijes nëse nuk merren masat e duhura të sigurisë.
Të kuptuarit se atmosfera dominohet nga azotit, e ndjekur nga oksigjen, argoni dhe gazra të tjerë në sasi më të vogla, lejon një vlerësim më të mirë të mënyrës se si ato mbështeten jetë, klimë dhe ciklet biogjeokimike të planetit. Roli i azotit si gazi më i bollshëm shtrihet nga kimia themelore dhe biologjia molekulare deri te industria, bujqësia dhe shëndeti publik, duke e bërë atë një nga elementët më të rëndësishëm për funksionimin e Tokës.