Zrak i sastav zraka
- opisati zrak kao smjesu plinova
- nabrojati glavne sastojke zraka i njihove volumne udjele
- definirati pojmove atmosfera i atmosferski tlak
- ispitati svojstva udahnutog i izdahnutog zraka
- objasniti o čemu ovisi udio vlage u zraku
- predložiti pokus kojim se može dokazati vlaga u zraku i otopljeni zrak u vodi
- navesti kisik kao najrasprostranjeniji kemijski element na Zemlji
- usporediti postupke laboratorijskog i industrijskog dobivanja kisika
- raspraviti važnost fotosinteze za život na Zemlji
- opisati značenje pojmova oksidi, oksidacija i gorenje
- povezati fizikalna i kemijska svojstva kisika s njegovom primjenom
- opisati važnost ozona i ozonskog omotača te kisika za život na Zemlji
- analizirati uzroke i posljedice globalnih ekoloških problema (učinak staklenika, ozonske rupe, kisele kiše)
- istražiti zašto ozon nije poželjan sastojak zraka u nižim slojevima atmosfere
Uvod
Svugdje oko nas ima zraka.
Ako ga i ne vidimo, osjećamo ga.
Pri rolanju, trčanju ili vožnji biciklom
osjećamo otpor zraka.
Mnoge ptice lete nošene zračnim strujama.
Strujanje zraka odnosno vjetar,
jedrilice tjera po moru.
Prema nekim podatcima čovjek bez hrane
može izdržati nekoliko desetaka dana.
Bez vode samo par dana,
a bez zraka svega nekoliko minuta.
Uvod
Zrak nam je, također, neophodan za život. Prema nekim podatcima čovjek bez hrane može izdržati nekoliko desetaka dana, bez vode samo par dana, a bez zraka svega nekoliko minuta.
Zrak je plinoviti omotač našeg planeta.
Taj se omotač zove Zemljina atmosfera.
Zemlja svojom privlačnom silom (gravitacijom)
privlači sva tijela pa i zrak.
Ta je sila najjača u blizini Zemljine površine .
Zbog toga je zrak najgušći u nižim slojevima atmosfere.
S povećanjem udaljenosti od Zemljine površine
smanjuje se privlačna sila Zemlje.
Zrak postaje sve rjeđi.
Troposfera je najniži sloj atmosfere do visine 10 km.
Ona sadrži oko 80 % ukupne mase zraka.
U troposferi se zbivaju sve meteorološke pojave (kiša, snijeg,vjetar).
Za troposferu je karakterističan pad temperature s visinom.
Na gornjim rubovima ovog sloja temperatura se spušta do – 80 °C.
Stratosfera se nalazi na visini od 10 do 50 km.
U njoj je najveći udio atmosferskog ozona.
Mezosfera se nalazi iznad 50 km visine.
To je visina gdje lete zrakoplovi.
Uzima se da je donja granica mezosfere na 50 km,
a gornja na skoro 100 km visine.
Temperatura u mezosferi pada s visinom te se spušta ispod – 100 °C.
Termosfera je najveći sloj u Zemljinoj atmosferi i nalazi se na visini 90-500 km.
Temperatura u termosferi se povećava s visinom
i raste do 1 500 °C.
Temperatura ovisi o Sunčevoj aktivnosti.
Egzosfera je sloj iznad termosfere.
Pruža se do gotovo pola udaljenosti od Zemlje do Mjesece.
U egzosferi ima malo vodika i helija.
Ovaj sloj predstavlja prijelaz
između Zemljine atmosfere i svemira.
Zrak je plinoviti omotač našeg planeta. Taj se omotač naziva Zemljina atmosfera. Zemlja svojom privlačnom silom (gravitacijom) privlači sva tijela pa i zrak. Ta je sila najjača u blizini Zemljine površine pa je zrak najgušći u nižim slojevima atmosfere. S povećanjem udaljenosti od Zemljine površine smanjuje se privlačna sila Zemlje i zrak postaje sve rjeđi.
Koja su fizikalna i kemijska svojstva zraka?
Čisti zrak je :
- bezbojna
- i prozirna smjesa plinova,
- bez mirisa,
- male gustoće.
Na prvi pogled nam se čini da zraka nema.
U njegovo postojanje lako se možemo uvjeriti.
Napravite jednostavan pokus koje možete izvesti kod kuće.
Primjerice, u posudu s vodom uronite otvorom prema dolje
praznu plastičnu bocu.
Vidjet ćete da voda teško ulazi u bocu.
Ukosite li bocu, iz nje će izlaziti mjehurići.
To je dokaz postojanja zraka u boci.
Stavite na dno manje čaše zgužvani komad papira.
Uronite čašu, otvorom okrenutim nadolje u veću čašu.
Veća čaša je do polovine napunjenu obojanom vodom.
Papir na dnu čaše ostat će suh.
Znači da je u manjoj čaši zrak
koji spriječava vlaženje papira.
Razmislite i objasnite što je dokazano
ovim jednostavnim pokusima.
Koja su fizikalna i kemijska svojstva zraka?
Čisti zrak je bezbojna i prozirna smjesa plinova, bez mirisa, male gustoće. Na prvi pogled nam se čini da zraka nema. U njegovo postojanje lako se možemo uvjeriti jednostavnim pokusima koje možete izvesti kod kuće.
Primjerice, ako u posudu s vodom uronite otvorom prema dolje praznu plastičnu bocu, vidjet ćete da voda teško ulazi u bocu. Ukosite li bocu, iz nje će izlaziti mjehurići.
Ako na dno manje čaše stavite zgužvani komad papira i uronite čašu, otvorom okrenutim nadolje u veću čašu, do polovine napunjenu obojanom vodom, papir na dnu čaše ostat će suh.
Razmislite i objasnite što je dokazano ovim jednostavnim pokusima.
Zrak je plin i ima malu gustoću.
Gustoća zraka je malo veća od 1 g/dm3.
Tisuću puta manja je od gustoće vode.
Gustoća zraka se smanjuje
ako se temperatura povećava.
Zbog toga se topliji zrak diže
u više slojeve atmosfere
i stalno kruži u prirodi.
Gustoća zraka je mala ali nije zanemariva.
Jedan prostorni metar zraka ima masu oko 1 kg.
Volumen od 1 km3 zraka teži više od milijun tona.
Težinu zraka osjećamo kao tlak.
Atmosferski tlak nastaje
jer atmosfera pritišće Zemlju.
Atmosferski tlak najveći je na razini mora i
iznosi 101 325
(paskala).
Zrak je plin i ima malu gustoću, malo veću od 1 g/dm3. To je tisuću puta manja gustoća od gustoće vode. Gustoća zraka smanjuje se porastom temperature pa se lakši topliji zrak diže u više slojeve atmosfere. Zbog razlike u gustoći zrak neprestano kruži u prirodi.
Premda je gustoća zraka mala njegova masa nije zanemariva. Jedan prostorni metar zraka ima masu oko 1 kg, a volumen od 1 km3 zraka teži više od milijun tona. Težinu zraka osjećamo kao tlak. Tlak zraka kojim zbog svoje mase atmosfera pritišće Zemlju naziva se atmosferski tlak. Atmosferski tlak najveći je na razini mora i
iznosi 101 325
Kakav je zrak na većim visinama?
Alpinisti se penju visoko na planine
i nose bocu s kisikom.
Znate li zašto?
Istražite sliku na mrežnoj stranici http://www.crometeo.hr/nevidljivi-krojac-vremenskih-prilika-sto-je-atmosferski-tlak/.
Što možete zaključiti?
Samostalno napravite tablicu s dva stupca.
U jednoj upišite nadmorsku visinu
a u drugoj tlak.
Možete vrijednosti prikazati grafikonom u digitalnom alatu Meta-Chart
(samostalno ili uz pomoć prijatelja).
Procijenite kako se smanjuje gustoća zraka (a s njom i kisik)
s porastom nadmorske visine.
Objasnite zašto je disanje kod većine planinara
otežano na visinama iznad 3 500 m.
Kakav je zrak na većim visinama?
Alpinisti koji se penju na visoke planinske vrhove u opremi moraju nositi boce s kisikom. Znate li zašto?
Istražite na mrežnim stranicama koliki je tlak zraka na različitim nadmorskim visinama. Kako bi vizualno prikazali prikupljene podatke, načinite grafikon u digitalnom alatu Meta-Chart.
Procijenite kako se smanjuje gustoća zraka s porastom nadmorske visine.
Objasnite zašto je disanje kod većine planinara otežano na visinama iznad 3 500 m.
Zrak je smjesa različitih plinova.
U sastav zraka osim plinova ulaze
i raspršene čvrste i tekuće čestice.
Posljedica toga je nastajanje magle i dima.
Neki plinovi u sastavu zraka
su topljivi u vodi.
Dokažimo ih u prirodnim vodama.
Zrak je smjesa različitih plinova. U sastav zraka osim plinova ulaze i raspršene čvrste i tekuće čestice čija su posljedica nastajanje magle i dima.
Neki neki plinovi u sastavu zraka su topljivi u vodi. Dokažimo ih u prirodnim vodama.
Je li tvrdnja točna ili netočna? Odaberite klikom na gumb.
Je li ova tvrdnja točna?
Neki plinovi iz zraka topljivi su u vodi.
Je li tvrdnja točna ili netočna? Odaberite klikom na gumb.
Je li ova tvrdnja točna?
Topljivost plinova u vodi povećava se povišenjem temperature.
Je li tvrdnja točna ili netočna? Odaberite klikom na gumb.
Je li ova tvrdnja točna?
Pojava da se neki plinovi iz zraka otapaju u vodi, iznimno je važna za organizme u vodenim ekosustavima.
Je li tvrdnja točna ili netočna? Odaberite klikom na gumb.
Je li ova tvrdnja točna?
Hladnije su vode bogatije ribom.
Želite li pokušati ponovo?
Stari su Grci smatrali da je zrak uz vodu,
zemlju i vatru osnovni element prirode.
Takvo razmišljanje zadržalo se sve do 18. stoljeća.
Tada je ‘’otac suvremene kemije’’ A. L. Lavoisier
eksperimentalno dokazao da je zrak smjesa plinova.
Jednu petinu volumena zauzima kisik.
Dokažimo i mi to jednostavnim pokusom.
Stari su Grci smatrali da je zrak uz vodu, zemlju i vatru osnovni element prirode. Takvo razmišljanje zadržalo se sve do 18. stoljeća. Tada je ‘’otac suvremene kemije’’ A. L. Lavoisier eksperimentalno dokazao da je zrak smjesa plinova u kojoj jedna petina volumena zauzima kisik. Dokažimo i mi to jednostavnim pokusom.
Zrak je smjesa plinova.
Glavni sastojci su mu dušik i kisik.
Volumni udio kisika u zraku je 20,93 %,
a dušika 78,1 %.
U zraku ima i vodene pare.
To ćete dokazati tako da stavite
praznu čašu u hladnjak na neko vrijeme.
Zatim je stavite na stol i pričekajte da se orosi.
Razmislite i objasnite što je dokazano ovim pokusom?
Vodena para se pretvorila u kapljice vode
zbog promjene temperature.
Time se dokazalo da je vodena para sastavni dio zraka.
Vlažnost zraka je volumni udio vodene pare u zraku.
Ona ovisi o temperaturi, geografskom položaju
i godišnjem dobu.
Zato se obično ispituje sastav suhog zraka.
U suhom zraku, osim dušika i kisika,
ima plemenitih plinova (argona, neona,helija,kriptona i ksenona),
ugljikova dioksida i metana.
Zrak može biti onečišćen od štetnih plinova
i čestica u blizini nekih tvornica.
Zrak je smjesa plinova. Najzastupljeniji sastojci zraka su dušik i kisik. Točnim mjerenjima je utvrđeno da je u zraku volumni udio kisika u zraku 20,93 %, a dušika 78,1 %.
Dobro znamo da u zraku ima i vodene pare. Da bi dokazali da u zraku ima vodene pare, izvedite ovaj jednostavan pokus kod kuće. Stavite praznu čašu na neko vrijeme u hladnjak da se dobro ohladi. Zatim je stavite na stol i pričekajte da se orosi. Razmislite i objasnite što je dokazano ovim pokusom.
Volumni udio vodene pare u zraku, tj. vlažnost zraka, ovisi o temperaturi, geografskom položaju i godišnjem dobu.
U zraku, osim dušika i kisika, u malim količinama ima plemenitih plinova (argona, neona, helija, kriptona i ksenona), ugljikova dioksida i metana. U blizini većih naselja i nekih tvornica u zraku ima nekih plinova i čestica koje onečišćuju zrak.
Povlačenjem elemenata uskladi odgovarajuće parove.
Spojite parove premještajući pojmove po stupcima.
Sastojcima zraka iz lijevog stupca pridružite ogovarajuća svojstva navedena u desnom stupcu (samo jedno svojstvo odgovara jednom sastojku).
Kisik
Sudjeluje u formiranju oblaka.
Ugljikov dioksid
Nastaje u procesima truljenja u močvarama.
Metan
Kemijski najreaktivniji sastojak suhog zraka.
Vodena para
Biljke ga troše fotosintezom.
Argon
Kemijski inertan plin.
Ozon
Nalazi se najviše u višim slojevima atmosfere.
Želite li pokušati ponovo?
Podatke o sastavu zraka navedene u tablici,
vizualno prikažite grafikonom koji izradite u digitalnom alatu Meta-Chart.
| sastojak | volumni udjel / % |
|---|---|
| dušik | 78,10 |
| kisik | 20,93 |
| ugljikov dioksid | 0,03 |
| metan | 0,00018 |
| argon | 0,9325 |
| neon | 0,0018 |
| helij | 0,0005 |
| kripton | 0,0001 |
| ksenon | 0,000009 |
Pojedini sastojci zraka stalno se izmjenjuju
između atmosfere i Zemljine površine.
Tako se kisik, dušik i ugljikov dioksid troše
i oslobađaju u različitim procesima u prirodi.
Aerobni organizmi troše kisik za disanje.
Pri tome oslobađaju ugljikov dioksid.
Autotrofni organizmi (biljke, alge, cijanobakterije)
troše ugljikov dioksid, a oslobađaju kisik.
Taj se proces zove fotosinteza.
Podatke o sastavu zraka navedene u tablici, vizualno prikažite grafikonom koji izradite u digitalnom alatu Meta-Chart.
| sastojak | volumni udjel / % |
|---|---|
| dušik | 78,10 |
| kisik | 20,93 |
| ugljikov dioksid | 0,03 |
| metan | 0,00018 |
| argon | 0,9325 |
| neon | 0,0018 |
| helij | 0,0005 |
| kripton | 0,0001 |
| ksenon | 0,000009 |
Pojedini sastojci zraka se neprestano izmjenjuju između atmosfere i Zemljine površine. Tako se kisik, dušik i ugljikov dioksid troše i oslobađaju u različitim procesima koji se odvijaju u prirodi.
Velike količine kisika aerobni organizmi troše za disanje, a pritom oslobađaju ugljikov dioksid. Autotrofni organizmi (kao cijanobakterije, alge i biljke) pri fotosintezi troše ugljikov dioksid, a oslobađaju kisik.
Nakon što izvedete pokus Je li sastav udahnutoga i izdahnutoga zraka jednak,
pretraživanjem stručnih mrežnih stranica i stručne literature,
pripremite tablicu Sastav udahnutog i izdahnutog zraka.
Usporedite vrijednosti kisika i ugljikova dioksida
u udahnutom i izdahnutom zraku.
Svoje tablične prikaze izmjenite na Google Disku
s ostalim učenicima u razredu,
Usporedite tablične vrijednosti
i donesite zaključke
o sastavu udahnutoga i izdahnutoga zraka.
Nakon što izvedete pokus Je li sastav udahnutoga i izdahnutoga zraka jednak, pretraživanjem stručnih mrežnih stranica i stručne literature, pripremite tablicu Sastav udahnutog i izdahnutog zraka te usporedite vrijednosti kisika i ugljikova dioksida u udahnutom i izdahnutom zraku. Svoje tablične prikaze izmjenite na Google Disku s ostalim učenicima u razredu, usporedite tablične vrijednosti i donesite zaključke o sastavu udahnutoga i izdahnutoga zraka.
Kisik
Nakon dušika,
kisik je najzastupljeniji sastojak zraka.
U zraku se nalazi u elementarnom stanju.
U prirodi se nalazi i vezan u mnogobrojnim spojevima:
u vodi, u stijenama i u živom svijetu.
Da bismo ispitali svojstva kisika
moramo ga dobiti u elementarnom stanju (izdvojiti ga).
Kisik se u malim količinama, a to znači laboratorijski,
dobiva iz spojeva koji zagrijavanjem lako otpuštaju kisik.
To ćemo dokazati pokusom.
Više informacija o disanju u ljudskom organizmu možete pronaći u jedinici 4.4 Disanje čovjeka u DOS-u Biologija 8.
Kisik
Nakon dušika, kisik je najzastupljeniji sastojak zraka. Osim u zraku, gdje se nalazi u elementarnom stanju, u prirodi se nalazi i vezan u mnogobrojnim spojevima – u vodi, u stijenama i u živom svijetu.
Da bismo ispitali svojstva kisika moramo ga dobiti u elementarnom stanju. Kisik se u malim količinama, a to znači laboratorijski, dobiva iz spojeva koji zagrijavanjem lako otpuštaju kisik. To ćemo dokazati pokusom.
Što smo naučili tijekom izvođenja pokusa?
Kisik je pri sobnoj temperaturi plin
bez boje, okusa i mirisa.
Teži je od zraka, ne gori,
ali podržava gorenje.
Još jedno važno svojstvo kisika je topljivost u vodi.
Topljivost kisika u vodi je mala.
Pri 20 °C u 1 L vode se otapa samo 6,8 mL kisika.
Međutim, ovo svojstvo kisika omogućuje život u vodi.
U prirodi kisik nastaje procesom fotosinteze.
Istraživački zadatak
Engleski kemičar Joseph Priestley je tijekom 18. stoljeća
istraživao djelovanje plinova na biljke.
Zastupao je znanstveno neutemeljenu flogistonsku teoriju.
Pokusom je dokazao da biljke proizvode plin
koji podržava gorenje ako su izložene
djelovanju Sunčeve svjetlosti.
Nazvao ga je deflogistonirani zrak.
Njegovo otkriće je pomoglo u istraživanju
procesa fotosinteze.
Istražite u stručnoj literaturi i na mrežnim stranicama
Riznice iz prošlosti – Joseph Priesley i Kemije istraživanjem 7 – Repetitorij
kako je veliki znanstvenik izvodio ovaj pokus.
Proučite fotografije koje prikazuju tijek pokusa
i obrazložite što na njima vidite.
Što smo naučili tijekom izvođenja pokusa?
Kisik je pri sobnoj temperaturi plin bez boje, okusa i mirisa. Teži je od zraka, ne gori, ali podržava gorenje.
Još jedno važno svojstvo kisika je topljivost u vodi.
Topljivost kisika u vodi je mala. Pri 20 °C u 1 L vode se otapa samo
6,8 mL kisika. Međutim, ovo svojstvo kisika omogućuje život u vodi. U prirodi kisik nastaje procesom fotosinteze.
Istraživački zadatak
Engleski kemičar Joseph Priestley je tijekom 18. stoljeća istraživao djelovanje plinova na biljke. Iako je zastupao znanstveno neutemeljenu ‘’flogistonsku teoriju’’, svojim je pokusima dokazao da biljke izložene djelovanju Sunčeve svjetlosti proizvode plin koji podržava gorenje. Njegovo je otkriće uvelike pomoglo u daljnjim istraživanjima procesa fotosinteze.
Kisik ima raznovrsnu primjenu
i proizvodi se u velikim količinama.
Industrijski se kisik dobiva:
- frakcijskom destilacijom tekućeg zraka
- elektrolizom vode
Frakcijskom destilacijom tekućeg zraka
dobiva se 99 % ukupno proizvedenog kisika.
Tekući zrak se dobije hlađenjem
i tlačenjem zraka do temperature od gotovo – 200 °C.
Zrak u tekućem stanju
sadrži uglavnom kisik i dušik.
Te dvije tvari imaju različita vrelišta.
Na temelju toga svojstva mogu se odijeliti iz tekućeg zraka
(vrelište je kisika – 183 °C, a dušika -196 °C).
Tekući kisik se čuva u plavo obojanim čeličnim bocama
pod visokim tlakom.
Istražite u stručnoj literaturi i na stručnim mrežnim stranicama kako je veliki znanstvenik izvodio ovaj pokus. Proučite fotografije koje prikazuju tijek pokusa i obrazložite što na njima vidite.
Zbog raznovrsne primjene, kisik se proizvodi u velikim količinama. Industrijski se kisik dobiva frakcijskom destilacijom tekućeg zraka i elektrolizom vode.
Frakcijskom destilacijom tekućeg zraka dobiva se 99 % ukupno proizvedenog kisika. Tekući zrak se dobije hlađenjem i tlačenjem zraka do temperature od gotovo – 200 °C. Zrak u tekućem stanju sadrži uglavnom kisik i dušik. Te dvije tvari imaju različita vrelišta pa se na temelju toga svojstva mogu odijeliti iz tekućeg zraka (vrelište je kisika – 183 °C, a dušika – 196 °C).
Proučite podatke u tablici i odgovorite na sljedeća pitanja.
Frakcijskom destilacijom ukapljenog zraka dobivaju se kisik dušik i argon. Njihova normalna vrelišta prikazana su u tablici.
| Tablica 2. Vrelišta nekih plinova | |
| plin | tv /°C |
| kisik | –183 °C |
| argon | –185,85 °C |
| dušik | –196 °C |
Klikom odaberite jedan točan odgovor.
Odaberite točan odgovor.
Koje nam je karakteristično svojstvo tvari važno u postupku destilacije?
Klikom odaberite jedan točan odgovor.
Odaberite točan odgovor.
Za koliko °C treba sniziti temperaturu počevši od sobne temperature (20 °C ) do temperature vrelišta kisika?
Klikom odaberite jedan ili više točnih odgovora.
Odaberite sve točne odgovore.
Ako ohladimo sva tri plina iz tablice na temperaturu –100 °C koje će tvari ostati u plinovitom stanju? (više je točnih odgovora)
Klikom odaberite jedan ili više točnih odgovora.
Odaberite sve točne odgovore.
Ako smjesu sva tri plina ohladimo na -185 °C koje će tvari biti u plinovitom stanju? (više je točnih odgovora)
Želite li pokušati ponovo?
Uparaba kisika
U industriji se kisik rabi za postizanje visokih temperatura,
npr. za zavarivanje metala,
u svemirskoj tehnologiji za izgaranje raketnog goriva.
U medicini se koristi za olakšano disanje teškim bolesnicima.
Astronauti, ronioci, vatrogasci i alpinisti
koriste boce punjene razrijeđenim kisikom.
Gorenje je burna reakcija
pri kojoj se oslobađaju toplina i svjetlost.
Uparaba kisika
U industriji se kisik rabi za postizanje visokih temperatura, npr. za zavarivanje metala, u svemirskoj tehnologiji za izgaranje raketnog goriva, a u medicini za olakšano disanje teškim bolesnicima. Astronauti, ronioci, vatrogasci i alpinisti koriste boce punjene razrijeđenim kisikom.
Kisik je reaktivna tvar
i spaja se s većinom metala i nemetala.
Pri tom nastaju spojevi koji se nazivaju oksidima.
Proces dobivanja oksida naziva se oksidacija.
Oksidacija je kemijska reakcija
spajanja kisika s drugim tvarima.
Oksidi su kemijski spojevi
metala i nemetala s kisikom.
Kisik je reaktivna tvar i spaja se s većinom metala i nemetala. Pri tom nastaju spojevi koji se nazivaju oksidima, a proces njihova dobivanja naziva se oksidacija.
Oksidacija je u kemijska reakcija spajanja kisika s drugim tvarima.
Oksidi su kemijski spojevi metala i nemetala s kisikom.
Ozon i ozonske rupe
Ozon se može osjetiti nakon oluje
praćene snažnom grmljavinom
kao ugodan miris.
Ozon je modrikasti plin koji nastaje
kada se kroz kisik propuštaju električne iskre.
Ozon u stratosferi nastaje iz atmosferskog kisika.
Nastali višak ozona opet se pretvara u atmosferski kisik.
Tako se u stratosferi održava stalna količina ozona
koju nazivamo ozonosfera ili ozonski sloj.
Ozon sprječava prodiranje štetnih ultraljubičastih zraka
na površinu Zemlje.
Ultraljubičaste zrake su opasne za živi svijet na Zemljii.
Kod ljudi mogu izazvati maligna oboljenja i oštećenja vida.
Zato treba izbjegavati pretjerano sunčanje,
osobito od 11 – 16 sati.
Ozon uništava bakterije
pa se koristi za sterilizaciju vode,
kirurških dvorana i kao osvježivač zraka.
Ozona ima u nižim slojevima atmosfre.
Nastaje od štetnih ispušnih plinova
pod djelovanjem Sunčevog zračenja.
Troposferski ozon je dio gradskog smoga.
Štetno djeluje na ljudsko zdravlje,
smanjuje prinose usjeva i razara različite materijale.
Osamdesetih godina prošlog stoljeća primijećeno je
da se iznad nekih dijelova Zemlje
količina stratosferskog ozona naglo smanjila.
Dio ozonosfere u kojoj ima jako malo ozona nazvan je ozonska rupa.
Ozon uništavaju razne kemikalije koje je proizveo čovjek.
To su primjerice sintetički plinovi
koji se koriste u rashladnim uređajima,
plinovi u raspršivačima,
neki pesticidi, sredstva za čišćenje i dr.
Ozon i ozonske rupe
Ozon u stratosferi nastaje iz atmosferskog kisika, a nastali višak ozona opet se pretvara u atmosferski kisik. Tako se u stratosferi održava stalna količina ozona koju nazivamo ozonosfera ili ozonski sloj. On sprječava prodiranje štetnih ultraljubičastih zraka na površinu Zemlje. Ultraljubičaste zrake su opasne za živi svijet na Zemlji. Kod ljudi mogu izazvati maligna oboljenja i oštećenja vida pa zato treba izbjegavati pretjerano sunčanje, osobito od 11 do 16 sati.
Ozon uništava bakterije pa se koristi za sterilizaciju vode, kirurških dvorana i kao osvježivač zraka.
Osim u stratosferi ozona ima i u nižim slojevima atmosfere gdje nastaje iz ispušnih plinova automobila djelovanjem Sunčeva zračenja.
Troposferski ozon je dio gradskog smoga. Štetno djeluje na ljudsko zdravlje, smanjuje prinose usjeva i razara različite materijale. U dnevnim izvješćima o količini štetnih plinova u zraku nalaze se podatci i o volumnom udjelu ozona.
Osamdesetih godina prošlog stoljeća primijećeno je da se iznad nekih dijelova Zemlje količina stratosferskog ozona naglo smanjila. Dio ozonosfere u kojoj ima jako malo ozona nazvan je ozonska rupa. Ozon uništavaju razne kemikalije koje je proizveo čovjek. To su primjerice, sintetički plinovi koji se koriste u rashladnim uređajima, plinovi u raspršivačima, neki pesticidi, sredstva za čišćenje i dr.
Danas se provode brojne mjere zaštite ozonskog sloja u stratosferi.
Kao mjera poticanja svjesnosti o potrebi zaštite ozonskog sloja
u cijelom svijetu se 16. rujna obilježava
Danas se provode brojne mjere zaštite ozonskog sloja u stratosferi. Kao mjera poticanja svjesnosti o potrebi zaštite ozonskog sloja u cijelom svijetu se 16. rujna obilježava Međunarodni dan zaštite ozonskog omotača.
Jeste li znali da se tijekom oluje praćene snažnom grmljavinom
uz površinu tla stvara ozon?
Ozon je modrikasti plin
koji nastaje kada se kroz kisik propuštaju električne iskre.
Možete ga prepoznati po karakterističnom mirisu.
Miris ozona može se osjetiti u fotokopirnicama
jer ga tamo proizvode fotokopirni uređaji.
Jeste li znali da se tijekom oluje praćene snažnom grmljavinom uz površinu tla stvara ozon?
Ozon je modrikasti plin koji nastaje kada se kroz kisik propuštaju električne iskre.
Možete ga prepoznati po karakterističnom mirisu. Miris ozona može se osjetiti u fotokopirnicama jer ga tamo proizvode fotokopirni uređaji.
Ostali plinovi u sastavu zraka
Dušik je pri sobnoj temperaturi plin
bez boje, okusa i mirisa.
Lakši je od zraka i slabo je topljiv u vodi.
Ne gori i ne podržava gorenje.
Lavoisier ga je nazvao azote (grč. azotikos – beživotan).
Volumni udio dušika u zraku je 78,1 %.
Osim u zraku, dušik se u prirodi nalazi u sastavu
raznih minerala i živih bića.
Dušik u prirodi neprestano kruži.
Elementarni dušik dobiven frakcijskom destilacijom
tekućeg zraka koristi se u kemijskoj industriji,
posebice u sintezi umjetnih gnojiva.
Glavni sastojak umjetnih gnojiva je dušik.
Ostali plinovi u sastavu zraka
Dušik je pri sobnoj temperaturi plin bez boje, okusa i mirisa. Lakši je od zraka i slabo je topljiv u vodi. Ne gori i ne podržava gorenje pa ga je Lavoisier nazvao azote (grč. azotikos – beživotan). Volumni udio dušika u zraku je 78,1 %. Osim u zraku, gdje se javlja u elementarnom stanju, dušik se u prirodi nalazi u sastavu raznih minerala i živih bića. Dušik u prirodi neprestano kruži.
Elementarni dušik dobiven frakcijskom destilacijom tekućeg zraka koristi se u kemijskoj industriji, posebice u sintezi umjetnih gnojiva. Glavni sastojak umjetnih gnojiva je dušik vezan u različitim spojevima.
Elementarni dušik je pri normalnim uvjetima slabo reaktivan. Reakcije s elementarnim dušikom odvojaju se pri visokim temperaturama.
Istraži zašto se vrećice čipsa pune dušikom.
Odgovor: dušik se stavlja u vrećice
jer čips ostaje dulje očuvan i svjež.
Ako se stavi kisik,
čips bi se brže pokvario zbog oksidacije
(reakcije s kisikom).
Istražite!
Zašto se vrećice čipsa pune dušikom, a ne kisikom?
Ugljikov dioksid je sastavni dio zraka.
Kruženje ugljika u prirodi važno je za život na Zemlji.
Ugljikov dioksid ne podržava gorenje
pa se koristi u uređajima za gašenje požara.
U atmosferi ugljikov dioksid djeluje
poput stakla u staklenicima.
Tijekom dana propušta Sunčevo zračenje
na površinu Zemlje i ona se grije.
Tijekom noći Zemlja se hladi,
ali samo dio toplina odlazi u svemir.
Drugi dio topline se zadržava u atmosferi.
Ova pojava poznata je pod imenom učinak staklenika.
Bez tog učinka, na Zemlji bi bilo vrlo hladno
i život ne bi bio moguć.
Međutim zbog povećane proizvodnje ugljikovog dioksida
(gorenjem fosilnih goriva) u posljednjih sto godina
pojačava se učinak staklenika.
Posljedica toga je globalno zatopljenje
koje može dovesti do goleme ekološke štete.
Ugljikov dioksid je sastavni dio zraka. Kruženje ugljika u prirodi važno je za život na Zemlji. Ugljikov dioksid ne podržava gorenje pa se koristi u uređajima za gašenje požara.
U atmosferi ugljikov dioksid djeluje poput stakla u staklenicima. Atmosfera propušta Sunčevu energiju do povrđine Zemlje. Zemlja se zagrijava i emitira toplinsko zračenje. Na taj način zemljina površina reflektira oko 70 % sunčevog zračenja dospjelog na njezinu površinu. Staklenički plinovi u atmosferi upijaju dio tog zračenja čime dolazi do zagrijavanja atmosfere. što se naziva ‘učinak staklenika’. Ova pojava poznata je pod imenom učinak staklenika. Bez omotača od stakleničkih plinova, površina Zemlje bi bila 30°C stupnjeva hladnija nego što je danas, nepovoljna za živa bića, hladna i beživotna poput površine Marsa. Međutim zbog povećane proizvodnje ugljikovog dioksida, primjerice, gorenjem fosilnih goriva, u posljednjih sto godina pojačava se učinak staklenika. Posljedica toga je globalno zatopljenje koje može dovesti do goleme ekološke štete. U proteklih 100 godina globalna temperatura je porasla u prosjeku 0,4 – 0,8 °C.
Izgaranjem fosilnih goriva, pored ugljikova dioksida i ugljikova monoksida
oslobađaju se još neki plinovi koji onečišćuju zrak.
To su sumprovi i dušikovi oksidi.
Ovi su plinovi topljivi u vodi.
S kišom i drugim oborinama dovode do stvaranja kiselih kiša.
One zakiseljuju tlo i vodu
što mnogi organizmi ne mogu preživjeti.
Danas su u Hrvatskoj prisutne automatske mjerne postaje
koje na različitim lokacijama mjere atmosfersko zagađivanje.
Najčešće su mjerena atmosferska zagađivala
lebdeće čestice (označene kao PM, eng. Particulate Matter),
ozon, ugljikov monoksid, ugljikov dioksid, dušikov dioksid,
sumporov dioksid i benzen.
Atmosferska zagađivala najčešće dolaze u atmosferu
sagorijevanjem tvari.
Neke, poput ozona,
nastaju nizom kemijskih reakcija iz drugih zagađivala.
Izgaranjem fosilnih goriva, pored ugljikova dioksida i ugljikova monoksida oslobađaju se još neki plinovi koji onečišćuju zrak. To su sumprovi i dušikovi oksidi. Ovi su plinovi topljivi u vodi te s kišom i drugim oborinama dovode do stvaranja kiselih kiša. One zakiseljuju tlo i vodu što mnogi organizmi ne mogu preživjeti.
Danas su u Hrvatskoj prisutne automatske mjerne postaje koje na različitim lokacijama mjere atmosferska zagađivala. Najčešće su mjerena atmosferska zagađivala lebdeće čestice (označene kao PM, eng. Particulate Matter), ozon, ugljikov monoksid, ugljikov dioksid, dušikov dioksid, sumporov dioksid i benzen. Atmosferska zagađivala najčešće dolaze u atmosferu sagorijevanjem tvari, a neke, poput ozona, nastaju nizom kemijskih reakcija iz drugih zagađivala.
Argon, neon, helij, kripton i ksenon su plemeniti plinovi.
Oni kemijski ne reagiraju s drugim tvarima.
I oni kao i drugi sastojci zraka imaju važnu primjenu.
Primjerice, helijem se pune baloni.
Neonom se pune neonske cijevi za izradu reklama.
Kripton i ksenon koriste se u izradi jakih bljeskalica.
Argon, neon, helij, kripton i ksenon su plemeniti plinovi. Oni kemijski ne reagiraju s drugim tvarima.
I oni kao i drugi sastojci zraka imaju važnu primjenu. Primjerice, helijem se pune baloni. Neonom se pune neonske cijevi za izradu reklama. Kripton i ksenon koriste se u izradi jakih bljeskalica.
Postanak Zemljine atmosfere
Današnja atmosfera se jako razlikuje od praatmosfere
(u vrijeme kada je Zemlja nastajala).
Nitko sa sigurnošću ne zna
kako se sastav atmosfere mijenjao.
Na temelju brojnih istraživanja
znanstvenici su došli do određenih zaključaka.
Plinovi u praatmosferi najvećim su dijelom
nastali tijekom vulkanskih erupcija.
Vodena para, ugljikov dioksid, sumporov dioksid,
sumporovodik i dušik su plinovi koje
i danas vulkani ispuštaju u atmosferu.
Kondenzacijom vodene pare nastali su praoceani.
Tijekom vremena veliki dio plinova se otopio u vodi.
Zbog slabe topljivosti dušika u vodi,
količina dušika u praatmosferi je rasla.
Pojave prvih cijanobakterija
uzrokovala je veliku promjenu.
One su u procesu fotosinteze trošile ugljikov dioksid,
a proizvodile kisik.
S vremenom se količina kisika u atmosferi povećala.
Kisik se u gornjim slojevima atmosfere pretvarao u ozon
djelovanjem ultraljubičasti zraka.
Nastao je ozonski sloj koji je štitio površinu Zemlje
od štetnog ultraljubičastog zračenja.
Tako se omogućio razvoj života na kopnu.
Znanstvenici ni danas ne znaju kako se
tijekom duge Zemljine prošlosti
mijenjala količina kisika u atmosferi.
U karbonu su živjeli divovski kukci.
Među njima isticalo se divovsko vretence Meganeura.
U usporedbi s današnjim vretencima
bilo je desetak puta veće.
Imalo je raspon krila od 75 cm.
Pokusima je dokazano da su tadašnji kukci
mogli biti toliko veliki i pokretni
zahvaljujući drugačijem sastavu zraka.
Više o divovskim kukcima i sastavu praatmosfere
možete pronaći na Bioteki
Postanak Zemljine atmosfere
Današnja atmosfera se jako razlikuje od praatmosfere. Nitko sa sigurnošću ne zna kojim se procesima sastav atmosfere mijenjao. Na temelju brojnih istraživanja znanstvenici su došli do određenih zaključaka.
Plinovi koji su gradili praatmosferu najvećim su dijelom nastali tijekom vulkanskih erupcija. Vodena para, ugljikov dioksid, sumporov dioksid, sumporovodik i dušik su plinovi koje i danas vulkani ispuštaju u atmosferu.
Kondenzacijom vodene pare nastali su praoceani. Tijekom vremena veliki dio plinova se otopio u vodi. Zbog slabe topljivosti dušika u vodi, količina dušika u praatmosferi je rasla.
Veliki preokret dogodio se nakon pojave prvih cijanobakterija. One su u procesu fotosinteze trošile ugljikov dioksid, a proizvodile kisik. S vremenom se količina kisika u atmosferi povećala. U gornjim slojevima atmosfere se dio kisika djelovanjem ultraljubičastih zraka pretvarao u ozon. Nastao je i ozonski sloj koji je štitio površinu Zemlje od štetnog ultraljubičastog zračenja čime je omogućio razvoj života na kopnu.
Znanstvenici ni danas ne znaju kako se tijekom duge Zemljine prošlosti mijenjala količina kisika u atmosferi.
U karbonu su živjeli divovski kukci. Među njima isticalo se divovsko vretence Meganeura koje je u usporedbi s današnjim vretencima bilo desetak puta veće i imalo je raspon krila od 75 cm. Pokusima je dokazano da su tadašnji kukci mogli biti toliko veliki i pokretni zahvaljujući drugačijem sastavu zraka.
Na kraju…
Primjenite znanja iz matematike u kemiji.
Riješeni primjer 1.
Koliko litara kisika ima u učionici?
Izračunajte koliko litara kisika ima u učionici visine 3 m, duljine 10 m i širine 8 m, ako je volumni udio kisika u zraku 21 %.
Zadano je:
dimenzije učionice
Traži se:
Izradak:
Odgovor: Volumen kisika u učionici je 50 400 L.