Todos somos conscientes del papel vital que juega el aire en nuestra supervivencia. Pero, ¿qué es el aire? El aire, también conocido comúnmente como atmósfera, es una mezcla de varios gases. Lo primero que nos viene a la mente cuando pensamos en el aire es el oxígeno, que es esencial para la existencia de vida en la Tierra. Pero el oxígeno no es el único elemento del que está compuesto el aire. Otros gases también juegan un papel importante en el mantenimiento de la vida. Echemos un vistazo a fondo a la composición del aire debido a la cual es posible la vida en la Tierra.
Composición del aire
El aire se compone de 78,09 % de nitrógeno, 20,95 % de oxígeno, 0,93 % de argón, 0,04 % de dióxido de carbono y otros gases en cantidades exiguas. El vapor de agua también es un componente del aire en cantidades variables, junto con las partículas de polvo. La masa molar de aire seco o aire con poca o ninguna cantidad de vapor de agua es 28,97 g/mol. Podemos averiguar la masa molar promedio de una mezcla de gases usando una fórmula simple en la que sumamos la masa molar de cada componente gaseoso multiplicada por su fracción molar.
Higo: Composición del aire
M mezcla =X1METRO1+.....+XnorteMETROnorte, dónde,
Xi= fracción molar de cada gas
METROi= la masa molar de cada gas
Fracción molar o xi= Número de moles de ese componente Número total de moles en la mezcla
Fracción molar o xi=\[\frac{\text{Número de moles de ese componente}}{\text{Número total de moles en la mezcla}}\]
Componentes principales del aire
Los principales componentes del aire se dan como,
Oxígeno
El oxígeno es el elemento químico más importante que compone el aire. Tiene el símbolo O y tiene un número atómico de 8. El oxígeno es un gas altamente reactivo que fácilmente forma enlaces conocidos como óxidos con otros elementos. También es altamente combustible (rápido para incendiarse). En términos de masa, después del hidrógeno y el helio, el oxígeno es el elemento más copioso del universo. Si consideramos la temperatura estándar, que es 273,15 K, y la presión estándar, que es 1 atm, entonces dos átomos de oxígeno se combinan para formar una molécula de oxígeno conocida como dioxígeno (O2). El dioxígeno se utiliza para la respiración celular o la respiración.
El oxígeno es necesario no solo para la respiración y la combustión, sino que también es un componente principal en muchas otras moléculas orgánicas cruciales que forman un organismo vivo; por ejemplo, los carbohidratos, las proteínas y las grasas contienen oxígeno en alguna cantidad. El oxígeno tiene su uso no solo en términos de sostenibilidad de la vida sino también en actividades recreativas. Por ejemplo, los buceadores dependen del oxígeno producido artificialmente para la respiración bajo el agua. Incluso los alpinistas que escalan altitudes mucho más altas necesitan un suministro de dioxígeno artificial en cilindros de oxígeno. Por extraño que parezca, el oxígeno también tiene efectos eufóricos leves, por lo que las barras de oxígeno son muy populares en los Estados Unidos. Aparte de lo mencionado anteriormente, el oxígeno también tiene aplicaciones industriales, como la fundición de mineral de hierro en acero. Este es un proceso en el que se administra dioxígeno al hierro fundido para eliminar las impurezas.
Este proceso consume alrededor del 55% del oxígeno producido comercialmente.
Dióxido de carbono
El dióxido de carbono es un gas traza con una concentración de alrededor del 0,04 %. Los gases que están presentes en la atmósfera en cantidades muy pequeñas se conocen como gases traza. Tiene el símbolo químico CO2y número atómico 6. El dióxido de carbono se produce a través de la respiración y también a través de la descomposición de materiales orgánicos. También se produce a través de algunas fuentes naturales como géiseres, volcanes y aguas termales. Durante la combustión de petróleo y gases naturales, se desprende dióxido de carbono. CO2tiene una variedad de aplicaciones. Se utiliza en la industria alimentaria como aditivo para regular la acidez. Se utiliza en refrescos y algunos dulces. También se utiliza en extintores de incendios. Sabemos que se requiere oxígeno para la combustión, por lo que cuando usamos dióxido de carbono para extinguir un incendio, rodea el fuego y corta el suministro de oxígeno requerido para la combustión y, por lo tanto, apaga el fuego. Es un ingrediente importante en la producción del fertilizante,urea. También se utiliza como refrigerante durante el transporte y el almacenamiento de alimentos congelados.
Aunque el dióxido de carbono es un elemento traza, su cantidad en el aire aumenta constantemente, lo que lleva a lo que se conoce como contaminación del aire. Varias actividades humanas como la deforestación, la quema de combustibles fósiles y la industrialización conducen a enormes cantidades de emisiones de dióxido de carbono en la atmósfera. También causa enfermedades pulmonares cuando se inhala en grandes cantidades. Es un gas de efecto invernadero, lo que significa que absorbe y emite luz ultravioleta dañina, lo que aumenta la temperatura ambiente. Este aumento de la temperatura atmosférica a una escala mucho mayor es lo que comúnmente se conoce como calentamiento global.
Nitrógeno
El componente puro más abundante del aire es el nitrógeno, con una concentración del 78%. Tiene el símbolo N y el número atómico 7. El nitrógeno se produce a través de un proceso llamado fijación de nitrógeno, que es un ciclo continuo entre los organismos vivos y la atmósfera. También se produce en las industrias por destilación fraccionada del aire en su forma líquida. El dinitrógeno es una molécula de dos átomos de nitrógeno unidos por un fuerteenlace triple. Debido al triple enlace, la descomposición de N2es difícil y por lo tanto el proceso de su descomposición, que incluye procesos como la explosión, produce una enorme cantidad de energía útil. El nitrógeno está presente en los organismos vivos en clases como ácido nucleico, aminoácidos. El nitrógeno producido artificialmente también es un componente muy importante en los fertilizantes. El nitrógeno también tiene sus aplicaciones en el campo de la medicina, siendo su uso principal en varios medicamentos e incluso en antibióticos. El nitrógeno es un gas no tóxico, pero cuando se emite en un recinto cerrado, puede desplazar al oxígeno y provocar una situación de asfixia.
Argón
Con una concentración del 0,93%, el argón es el tercer elemento más abundante en la atmósfera. Es un gas noble. El argón tiene el símbolo Ar y el número atómico es 18. Naturalmente, el argón se produce debido a un isótopo de potasio, K-40. Industrialmente, se produce por destilación fraccionada de aire líquido. La aplicación de argón es principalmente en el medio ambiente donde las sustancias que normalmente no son reactivas se vuelven reactivas; por ejemplo, se utiliza en hornos de grafito para evitar la combustión del propio grafito. También se utiliza como lámpara fluorescente. Para evitar la oxidación de los filamentos a altas temperaturas, se llenan de argón. Dado que el argón es un gas incoloro, insípido e inodoro, a menudo es muy difícil detectar su presencia. En aplicaciones médicas, el argón se utiliza como láser azul para curar defectos oculares y, a menudo, para destruir tumores. También se utiliza para producir un láser verde azulado.
Vapor de agua
La concentración de vapor de agua en la atmósfera varía de aproximadamente 0,01 % a 4,24 %, dependiendo de la temperatura. Cuando respiramos, también liberamos una cierta cantidad de vapor de agua. En muchas reacciones químicas, el vapor de agua se desarrolla como subproducto. Además del dióxido de carbono y el metano, el vapor de agua también contribuye al efecto invernadero, ya que absorbe y emite radiación. El vapor de agua se utiliza como vapor que ayuda a cocinar y también a producir energía. El vapor de agua también se utiliza como "gas de elevación", ya que su densidad es menor que la del aire. Por ejemplo, se utiliza en globos de aire caliente en forma de vapor para que su presión de vapor sea mucho mayor que la de la atmósfera circundante para que se pueda mantener la forma del globo.
Partículas de polvo
Las partículas sólidas finas se conocen como partículas de polvo. El polvo atmosférico también se conoce como eólico. Estas partículas comprenden partículas que se originan a partir de erupciones volcánicas, contaminación o suelo. Estas partículas de polvo también contienen polen, pelo de humanos y animales, partículas de hollín en pequeñas cantidades. El polvo depositado en las carreteras también se transportó por el aire debido al constante movimiento de vehículos. El polvo de carbón es responsable de enfermedades respiratorias. Las partículas de polvo también tienen efectos alérgicos en algunas personas. Si hay una gran cantidad de partículas de polvo en la atmósfera, también puede reducir la visibilidad y es un peligro para la seguridad. Las partículas de polvo también pueden obstruir los filtros de un automóvil y afectar su eficiencia. Para reducir la cantidad de polvo presente en la atmósfera, se pueden adoptar varios métodos. El uso de aparatos de filtrado de aire es uno de los métodos utilizados para proporcionar aire limpio. Hoy en día también se utilizan materiales resistentes al polvo para evitar que el polvo se deposite sobre las sustancias. Se utilizan barredoras y vehículos con aspiradoras instaladas para limpiar las partículas de polvo depositadas en la carretera.
Los anteriores son los principales constituyentes del aire. Además de estos, hay varios otros gases que componen nuestra atmósfera, como azufre, neón, helio. A menudo, las propiedades de los componentes principales del aire mencionados anteriormente varían con diferentes factores, como la altitud, la temperatura y la presión del aire. Para que exista vida en la tierra como la conocemos, es importante que exista un equilibrio entre los diferentes constituyentes y que se eliminen o controlen aquellos que tienen efectos nocivos sobre el medio ambiente.
