Atmosferik hava ve kirleticilerin bileşimi

atmosferik hava bileşimi veya atmosfer, içinde bulunan ve Dünya tarihi boyunca sürekli olarak değişen farklı gazların oranıyla tanımlanır. Gezegenin oluşumundaki atmosferi esas olarak H içeriyordu.₂ ve CO gibi diğer gazlar₂ ve H₂O. Yaklaşık 4.400 milyon yıl önce, atmosferik hava bileşimi çoğunlukla CO'dan zenginleştirildi.₂.

Dünyadaki yaşamın ortaya çıkması ile birlikte bir metan birikimi meydana geldi (CH₄) Atmosferde, ilk organizmalar metanojen olduklarından beri. Daha sonra, O'nun atmosferik havasını zenginleştiren fotosentetik organizmalar ortaya çıktı.₂.

Günümüzde atmosferik havanın bileşimi, kimyasal bileşimlerinde farklılaştırılmış iki büyük katmana bölünebilir; atmosfer ve heterosfer.

Deniz seviyesinden deniz seviyesine 80 ila 100 km yüksekte olan bu atmosferde azot (% 78), oksijen (% 21), argon (% 1'den az), karbon dioksit, ozon, helyum, hidrojen ve metan bulunur. , çok küçük oranlarda bulunan diğer elementlerin arasında.

Heterosferaz, düşük moleküler ağırlıklı gazlardan oluşur ve 100 km yükseklikte yer alır. İlk katman N sunar₂ moleküler, ikinci atom O, üçüncü helyum ve sonuncusu atomik hidrojen (H) tarafından oluşturulur.

indeks

• 1 Tarihçesi
  • 1.1 Eski Yunanistan
  • 1.2 Atmosferik hava kompozisyonunun keşfi
• 2 özellikleri
  • 2.1 Menşei
  • 2.2 Yapı
• 3 İlkel atmosferik havanın bileşimi
  • 3.1 CO2 Birikimi
  • 3.2 Yaşamın kökeni, metan birikimi (CH4) ve CO2 azalması
  • 3.3 Büyük oksidatif olay (O2 birikimi)
  • 3.4 Atmosferik azot ve hayatın kökeni üzerindeki rolü
• 4 Mevcut atmosferik havanın bileşimi
  • 4.1 Homosfer
  • 4.2 Heterosfer
• 5 Kaynakça

tarih

Atmosferik hava araştırmaları binlerce yıl önce başladı. İlkel uygarlıkların ateşi keşfettiği anda, havanın varlığı hakkında bir fikir edinmeye başladılar..

Antik yunanistan

Bu süre zarfında havanın ne olduğunu ve hangi işlevi yerine getirdiğini analiz etmeye başladılar. Örneğin, Anaxímades de Mileto (588 a.C.-524 a.C.) havanın yaşam için temel olduğunu düşünüyordu, çünkü canlılar bu elementten besleniyordu..

Öte yandan, Empédocles de Acragas (495 a.C.-435 a.C.) yaşam için dört temel unsur olduğunu düşünmüştür: su, toprak, ateş ve hava..

Aristoteles (384 a.C.-322 a.C.) ayrıca havanın canlılar için gerekli unsurlardan biri olduğunu düşünmüştür..

Atmosferik hava kompozisyonunun keşfi

1773 yılında İsveçli kimyager Carl Scheele, havanın azot ve oksijenden (ateşsiz hava) oluştuğunu keşfetti. Daha sonra, 1774'te İngiliz Joseph Priestley, havanın bir element karışımından oluştuğunu ve bunlardan birinin yaşam için gerekli olduğunu belirledi..

1776'da Fransız Antoine Lavoisier oksijen olarak adlandırdı, cıva oksitin termal ayrışmasından izole ettiği elementi.

1804'te doğa bilimci Alexander von Humboldt ve Fransız kimyager Gay-Lussac, gezegenin farklı yerlerinden gelen havayı analiz ettiler. Araştırmacılar atmosfer havasının sabit bir bileşime sahip olduğunu belirlediler..

Atmosferik havanın bir parçası olan diğer gazların keşfedilmesi on dokuzuncu yüzyılın sonlarına ve yirminci yüzyılın başlarına kadar değildi. Bunların arasında 1894'te argon, 1895'te helyum ve 1898'de diğer gazlar (neon, argon ve ksenon) var..

özellikleri

Atmosferik hava ayrıca atmosfer olarak bilinir ve Dünya gezegenini kaplayan bir gaz karışımıdır.

kaynak

Dünya atmosferinin kökeni hakkında çok az şey bilinmektedir. Gezegenin güneşten ayrılmasından sonra gezegenin çok sıcak gazlı bir zarfla çevrili olduğu düşünülmektedir..

Bu gazlar büyük olasılıkla H'den oluşan, muhtemelen indirgenebilir ve Güneşten geliyordu.₂. Diğer gazlar muhtemelen CO idi.₂ ve H₂Veya yoğun volkanik aktivite tarafından yayılan.

Mevcut gazların bir kısmının soğutulması, yoğunlaştırılması ve okyanuslara yol açması önerilmektedir. Diğer gazlar atmosferi oluşturmaya devam etti ve diğerleri kayalarda saklandı.

yapı

Atmosfer, geçiş bölgeleriyle ayrılan farklı konsantrik tabakalardan oluşur. Bu katmanın üst sınırı net bir şekilde tanımlanmamış ve bazı yazarlar deniz seviyesinden 10.000 km'nin üzerine yerleştirmiş.

Yerçekimi kuvvetinin ve gazın sıkıştırılma şeklinin çekiciliği, yeryüzündeki dağılımını etkiler. Böylece, toplam kütlesinin en büyük oranı (yaklaşık% 99) deniz seviyesinden ilk 40 km yüksekte bulunur..

Farklı atmosferik hava katmanları veya katmanları farklı bir kimyasal bileşime ve sıcaklık değişimlerine sahiptir. Dikey düzeneğine göre, dünya yüzeyinden en uzak noktaya kadar aşağıdaki tabakalar bilinmektedir: troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer ve exosfer.

Atmosferik havanın kimyasal bileşimi ile ilgili olarak, iki katman tanımlanmıştır: atmosfer ve heterosfer.

homosphere

Deniz seviyesinden ilk 80-100 km yüksekte bulunur ve havadaki gazların bileşimi homojendir. Bu troposfer, stratosfer ve mezosfer bulunur.

Heterosfer

100 km'nin üzerinde bulunur ve karakteristik özelliği, havada bulunan gazların bileşiminin değişken olmasıdır. Termosfer ile çakışıyor. Gazların bileşimi farklı yüksekliklerde değişir.

İlkel atmosferik havanın bileşimi

Dünya'nın oluşmasından sonra, yaklaşık 4.500 milyon yıl önce, atmosferik havayı oluşturan gazlar birikmeye başladı. Gazlar, çoğunlukla gezegenin mantosundan ve gezegenlerin (gezegenleri oluşturan maddenin agregaları) etkisinden kaynaklanmıştır..

CO Birikimi₂

Gezegendeki büyük volkanik aktivite, N gibi atmosfere çeşitli gazlar salmaya başladı.₂, CO₂ ve H₂O. Karbon dioksit birikmeye başladı, çünkü karbonasyon (CO fiksasyon süreci)₂ atmosferik karbonatlar şeklinde) azdı.

CO fiksasyonunu etkileyen faktörler₂ Bu zamanda, çok düşük yoğunluklu ve çok düşük kıta alanlı yağmurlardı..

Yaşamın kökeni, metan birikimi (CH₄) ve CO’da azalma₂

Gezegende ortaya çıkan ilk canlılar CO kullandı₂ ve H₂ nefes almak için. Bu ilk organizmalar anaerobik ve metanojenikti (çok miktarda metan ürettiler).

Metan atmosferik havada birikir, çünkü ayrışması çok yavaştır. Fotolizle ve neredeyse oksijensiz bir ortamda parçalanır, bu işlem 10.000 yıl kadar sürebilir.

Bazı jeolojik kayıtlara göre, yaklaşık 3.500 milyon yıl önce CO’da bir azalma oldu.₂ CH zengin havayla ilişkilendirilen atmosferde₄ karbonatlaşmayı destekleyen yağmurları yoğunlaştırdı.

Büyük oksidatif olay (O birikimi)₂)

Yaklaşık 2400 milyon yıl önce O miktarının olduğu düşünülmektedir.₂ gezegende atmosferik havada önemli seviyelere ulaştı. Bu elementin birikimi fotosentetik organizmaların ortaya çıkması ile ilişkilidir..

Fotosentez, organik moleküllerin diğer inorganik moleküllerden ışığın varlığında sentezlenmesini sağlayan bir işlemdir. Oluşumu sırasında O serbest bırakılır.₂ ikincil ürün olarak.

Siyanobakterilerin (ilk fotosentetik organizmalar) ürettiği yüksek fotosentetik oran, atmosferik havanın bileşimini değiştiriyordu. Yüksek miktarda O₂ serbest bırakıldı, atmosfere daha fazla oksitleyici döndü.

Bu yüksek O seviyeleri₂ CH birikimini etkiledi₄, bu bileşiğin fotoliz işlemini hızlandırdığından beri. Atmosferdeki metanı büyük ölçüde azaltarak, gezegenin sıcaklığı azaldı ve bir buz çağı oluştu..

O birikiminin bir diğer önemli etkisi₂ gezegende ozon tabakasının oluşumuydu. O₂ atmosferik ışığın etkisiyle ayrışır ve iki atomik oksijen parçacığı oluşturur.

Atomik oksijen, O ile tekrar birleşir.₂ moleküler ve O oluşturur₃ (Ozon). Ozon tabakası ultraviyole ışınımına karşı koruyucu bir bariyer oluşturur ve dünya yüzeyinde yaşamın gelişmesini sağlar.

Atmosferik azot ve hayatın kökeni üzerindeki rolü

Azot, canlı organizmaların temel bir bileşenidir, çünkü proteinlerin ve nükleik asitlerin oluşumu için gereklidir. Ancak, N₂ atmosferik birçok organizma tarafından doğrudan kullanılamaz.

Azot fiksasyonu biyotik veya abiyotik olabilir. N kombinasyonundan oluşur.₂ O ile₂ veya H₂ amonyak, nitratlar veya nitritler oluşturmak için.

N içeriği₂ atmosferik havada, Dünya atmosferinde az çok sabit kalmıştır. Zaman boyunca CO birikimi₂, N fiksasyon₂ Temel olarak H moleküllerinin fotokimyasal ayrışması ile oluşan azot oksit oluşumu ile abiyotikti.₂O ve CO₂ O'nun kaynağı buydu₂.

Düşüş gerçekleştiğinde CO seviyeleri₂ Atmosferde azot oksit oluşum oranları önemli ölçüde azaldı. Bu süre zarfında, N'nin fiksasyonunun ilk biyotik yollarının kaynaklandığı düşünülmektedir.₂.

Mevcut atmosferik havanın bileşimi

Atmosferik hava, gazların ve diğer oldukça karmaşık elemanların bir karışımından oluşur. Kompozisyonu çoğunlukla irtifadan etkilenir..

homosphere

Deniz seviyesinde kuru atmosferik havanın kimyasal bileşiminin oldukça sabit olduğu tespit edilmiştir. Azot ve oksijen kütlenin yaklaşık% 99'unu ve atmosfer hacmini oluşturur.

Atmosferik azot (N₂)% 78 oranında bulunurken, oksijen havanın% 21'ini oluşturur. Atmosferik havanın bir sonraki en bol bulunan elemanı, toplam hacmin% 1'inden azını kaplayan argondur (Ar)..

Küçük oranlarda olsalar bile, büyük önemi olan başka unsurlar var. Karbondioksit (CO₂)% 0,035 oranında bulunur ve su buharı bölgeye bağlı olarak% 1 ile 4 arasında değişebilir.

Ozon (O₃)% 0,003 oranında bulunur, ancak canlıların korunmasında temel bir engel teşkil eder. Ayrıca bu aynı oranda neon (Ne), kripton (Kr) ve xenon (Xe) gibi birkaç soygaz bulduk..

Ayrıca, hidrojen varlığını (H₂), azot oksitler ve metan (CH₄) çok küçük miktarlarda.

Atmosferik havanın bileşiminin bir parçası olan bir başka element, bulutlarda bulunan sıvı sudur. Aynı şekilde, sporlar, polen, küller, tuzlar, mikroorganizmalar ve küçük buz kristalleri gibi katı elementler buluyoruz..

Heterosfer

Bu seviyede rakım, atmosferik havada baskın olan gaz türünü belirler. Tüm gazlar hafif (düşük moleküler ağırlıklı) ve dört farklı katmanda düzenlenir.

Yükseklik arttıkça, en bol bulunan gazların daha düşük atomik kütleye sahip olduğu kabul edilmektedir..

100 ile 200 km rakım arasında, daha fazla miktarda moleküler azot vardır (N).₂). Bu molekülün ağırlığı 28.013 g / mol'dür..

Heterosferazın ikinci katı atomik O ile uyumludur ve deniz seviyesinde 200 ila 1000 km arasında bulunur. Atomik O, N'den daha az ağır olan 15.999 kütleye sahiptir.₂.

Daha sonra 1000 ile 3500 km arasında bir helyum tabakası bulduk. Helyum 4.00226 atom kütlesine sahiptir..

Heterosferin son tabakası atomik hidrojen (H) ile oluşturulur. Bu gaz, periyodik tablodaki en hafif olan, 1.007 atom kütlesi ile.

referanslar

1. Katz M (2011) Malzemeler ve hammaddeler, Hava. Didaktik Kılavuzu Bölüm 2. Ulusal Teknoloji Eğitimi Enstitüsü, Milli Eğitim Bakanlığı. Buenos Aires Arjantin. 75 s
2. Rahipler PS, C Büyükbaba, S Fuzzi et al. (2009) Atmosferik bileşim değişimi küresel ve bölgesel hava kalitesi. Atmosferik Çevre 43: 5268-5350.
3. Pla-García J ve C Menor-Salván (2017) Dünya gezegeninin ilkel atmosferinin kimyasal bileşimi. Quim 113: 16-26.
4. Rohli R ve Vega A (2015) Klimatoloji. Üçüncü baskı Jones ve Bartlett Öğrenme. New York, ABD. 451 s.
5. Saha K (2011) Dünyanın Atmosferi, fiziği ve dinamiği. Springer-Verlag. Berlin, Almanya.367 s.