Најважније из лекције
Састав ваздуха: Незагађен сув ваздух се састоји од \(78\,\%\) азота (\(\text{N}_2\)), \(21\,\%\) кисеоника (\(\text{O}_2\)), нешто мање од \(1\,\%\) аргона (\(\text{Ar}\)) и мањих количина других гасова (\(\text{CO}_2, \text{CH}_4, \text{O}_3, \text{He}, \text{Ne}\dots\)).
Биолошки и климатски значај: \(\text{O}_2\) омогућава дисање и сагоревање; \(\text{CO}_2\) служи за фотосинтезу; \(\text{O}_3\) штити од UV зрачења, а заједно са \(\text{H}_2\text{O}, \text{CO}_2\) и \(\text{CH}_4\) чува топлоту планете.
Аеросоли и загађивачи: Аеросол чине капљице воде са прашином и гасовима. Загађујући гасови (\(\text{SO}_2, \text{H}_2\text{S}, \text{NH}_3\)) настају природним путем (вулкани, пожари) или антропогено (индустрија, грејање, саобраћај).
Биолошки и климатски значај: \(\text{O}_2\) омогућава дисање и сагоревање; \(\text{CO}_2\) служи за фотосинтезу; \(\text{O}_3\) штити од UV зрачења, а заједно са \(\text{H}_2\text{O}, \text{CO}_2\) и \(\text{CH}_4\) чува топлоту планете.
Аеросоли и загађивачи: Аеросол чине капљице воде са прашином и гасовима. Загађујући гасови (\(\text{SO}_2, \text{H}_2\text{S}, \text{NH}_3\)) настају природним путем (вулкани, пожари) или антропогено (индустрија, грејање, саобраћај).
Ваздух је хомогена гасовита смеша која чини Земљину атмосферу. До удаљености од око \(60\text{ km}\) од површине Земље, састав атмосферског ваздуха је скоро константан.
| Гас | Хемијска формула | Запремински удео (\(\varphi\)) |
|---|---|---|
| Азот | \(\text{N}_2\) | \(78\,\%\) |
| Кисеоник | \(\text{O}_2\) | \(21\,\%\) |
| Аргон | \(\text{Ar}\) | нешто мање од \(1\,\%\) |
| Остали гасови | \(\text{CO}_2, \text{Ne}, \text{He}, \text{CH}_4, \text{Kr}, \text{N}_2\text{O}, \text{H}_2, \text{Xe}, \text{O}_3, \text{NO}_2\) | у траговима |
Најзаступљенији племенити гас у атмосфери је аргон (\(\text{Ar}\)).
\[ \varphi(\text{гас}) = \frac{V(\text{гас})}{V(\text{смеше})} \cdot 100\,\% \]
Запремински удео гаса представља однос запремине тог гаса и укупне запремине гасне смеше (ваздуха).
Колико се литара кисеоника налази у \(200\text{ L}\) незагађеног ваздуха?
Пошто је запремински удео кисеоника \(21\,\%\):
\[ V(\text{O}_2) = \varphi(\text{O}_2) \cdot V(\text{ваздуха}) = 0{,}21 \cdot 200\text{ L} = 42\text{ L} \]
Одговор: У \(200\text{ L}\) ваздуха налази се \(42\text{ L}\) кисеоника.
Кисеоник (\(\text{O}_2\)) – неопходан за дисање живих бића и одвијање реакција сагоревања.
Угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)) – реактант у процесу фотосинтезе (из ког настају органски молекули) и „топлотни изолатор” Земље.
Озон (\(\text{O}_3\)) – алотропска модификација кисеоника која у вишим слојевима атмосфере апсорбује и штити планету од штетног ултраљубичастог зрачења са Сунца.
Заједно са воденом паром (\(\text{H}_2\text{O}\)), угљеник(IV)-оксид, метан (\(\text{CH}_4\)) и озон одговорни су за одржавање оптималне температуре на Земљи.
Аеросол је дисперзни систем који чине ситне капљице воде у ваздуху које у себи садрже честице прашине и апсорбоване гасове.
У састав аеросола често улазе и загађујуће неорганске супстанце попут амонијака (\(\text{NH}_3\)), сумпор(IV)-оксида (\(\text{SO}_2\)) и водоник-сулфида (\(\text{H}_2\text{S}\)).
Порекло загађујућих супстанци у атмосфери:
- Природно порекло: шумски пожари, вулканске ерупције.
- Антропогено порекло (активност човека): саобраћај, грејање у домаћинствима, индустријска постројења, спаљивање отпадака.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (Лаки): Који је најзаступљенији племенити гас у атмосфери и у ком запреминском уделу се налази?
Одговор: Најзаступљенији племенити гас у атмосфери је аргон (\(\text{Ar}\)), чији је запремински удео нешто мањи од \(1\,\%\).
Задатак 2 (Лаки): У којим се све хемијским облицима (једињењима и елементарним супстанцама) кисеоник налази у атмосфери? Наведи барем три примера и њихову улогу.
Одговор:
- \(\text{O}_2\) (молекулски кисеоник) – неопходан за ћелијско дисање и процесе сагоревања;
- \(\text{O}_3\) (озон) – штити од штетног сунчевог зрачења;
- \(\text{H}_2\text{O}\) (вода / водена пара) и \(\text{CO}_2\) (угљеник(IV)-оксид) – учествују у одржавању топлотног биланса планете и фотосинтези.
Задатак 3 (Средњи):
- Израчунај запремину коју заузима \(64\text{ g}\) кисеоника при нормалним условима (\(M(\text{O}_2) = 32\text{ g/mol}\), \(V_m = 22{,}4\text{ dm}^3/\text{mol}\)).
- У којој се запремини ваздуха налази та маса кисеоника ако је његов запремински удео \(21\,\%\)?
а) Запремина чистог кисеоника:
\[ n(\text{O}_2) = \frac{m(\text{O}_2)}{M(\text{O}_2)} = \frac{64\text{ g}}{32\text{ g/mol}} = 2\text{ mol} \]
\[ V(\text{O}_2) = n(\text{O}_2) \cdot V_m = 2\text{ mol} \cdot 22{,}4\text{ dm}^3/\text{mol} = 44{,}8\text{ dm}^3 \]
б) Запремина ваздуха: \[ V(\text{ваздуха}) = \frac{V(\text{O}_2)}{\varphi(\text{O}_2)} = \frac{44{,}8\text{ dm}^3}{0{,}21} \approx 213{,}33\text{ dm}^3 \] Одговор: Запремина кисеоника је \(44{,}8\text{ dm}^3\), а та количина се налази у приближно \(213{,}33\text{ dm}^3\) ваздуха.
б) Запремина ваздуха: \[ V(\text{ваздуха}) = \frac{V(\text{O}_2)}{\varphi(\text{O}_2)} = \frac{44{,}8\text{ dm}^3}{0{,}21} \approx 213{,}33\text{ dm}^3 \] Одговор: Запремина кисеоника је \(44{,}8\text{ dm}^3\), а та количина се налази у приближно \(213{,}33\text{ dm}^3\) ваздуха.
Задатак 4 (Тешки): Ако је запремински удео азота у ваздуху \(78\,\%\), израчунај масу азота која се налази у \(1\text{ m}^3\) ваздуха при нормалним условима (\(M(\text{N}_2) = 28\text{ g/mol}\), \(V_m = 22{,}4\text{ dm}^3/\text{mol}\)).
\[ V(\text{ваздуха}) = 1\text{ m}^3 = 1000\text{ dm}^3 \]
\[ V(\text{N}_2) = \varphi(\text{N}_2) \cdot V(\text{ваздуха}) = 0{,}78 \cdot 1000\text{ dm}^3 = 780\text{ dm}^3 \]
\[ n(\text{N}_2) = \frac{V(\text{N}_2)}{V_m} = \frac{780\text{ dm}^3}{22{,}4\text{ dm}^3/\text{mol}} \approx 34{,}821\text{ mol} \]
\[ m(\text{N}_2) = n(\text{N}_2) \cdot M(\text{N}_2) = 34{,}821\text{ mol} \cdot 28\text{ g/mol} \approx 975\text{ g} \]
Одговор: У \(1\text{ m}^3\) ваздуха налази се приближно \(975\text{ g}\) азота.
