Что такое воздух в химии
Формула воздуха
Газовый состав воздуха
От уровня моря до высоты около 11000 м (слой тропосферы) газовый состав воздуха практически не изменяется и выглядит следующим образом:
| Вещество | Формула | Объемная доля, % | Массовая доля, % |
|---|---|---|---|
| Задание | Плотность некоторого газа по воздуху равна 2. Какую массу будет иметь этот газ объемом 5,6 л (н.у.)? |
| Решение | Молекулярная масса воздуха равна 29 г/моль. |
Рассчитаем молекулярную массу данного газа:
газа
возд
газа 
г/моль
Согласно следствию из закона Авогадро молярный объем газа при нормальных условиях равен 22,4л.
Составим пропорцию и рассчитаем массу 5,6 л газа:
58г газа занимает объем 22,4л
х г газа занимает объем 5,6л
г
| Задание | При сжигании 5,36 г некоторого гомолога бензола было израсходовано 56,7 л воздуха (н.у). Определите формулу исходного соединения. |
| Решение | Запишем уравнение реакции горения: |
Содержание кислорода в воздухе – 21%. Рассчитаем объем кислорода, израсходованного в процессе горения:
возд 
л
Количество вещества кислорода будет равно:
моль
По уравнению реакции
Отсюда количество вещества гомолога бензола, вступившего в реакцию, будет равно:
Следовательно, формула вещества C8H10
Чему равна молекулярная масса воздуха
Что такое воздух — определение
Воздух — это смесь газов, образующих земную атмосферу.
Воздух не осязаем, в нормальном состоянии невозможно почувствовать его запах, увидеть или попробовать на вкус. Без атмосферы и, соответственно, воздуха невозможна жизнь на Земле. К тому же, в промышленности методом сжижения из воздуха получают кислород, азот, благородные газы (в первую очередь, аргон).
Химический состав, свойства
Воздух — не индивидуальное вещество, а смесь газов. Это утверждение экспериментально доказал Джозеф Блэк в 1754 году. В современной физике и химии выделяют две основные группы составляющих воздуха:
Состав воздуха почти не бывает постоянным и меняется в зависимости от городской или природной местности, высоты, климата, времени года и географических особенностей местности.
Скалолазам и альпинистам известно, что при подъеме на возвышение дышать становится тяжелее. В высотном альпинизме даже используют термин «зона смерти», или «летальная зона». Так называют высоту свыше 8000 метров, поскольку человек может находиться там не более 2–3 дней до наступления необратимых последствий для здоровья и смерти. Однако признаки «высотной болезни» у некоторых людей проявляются на высоте уже от 2000 метров над уровнем моря. Такое явление вызвано тем, что с возрастанием высоты количество кислорода в воздухе уменьшается.
Состав воздуха может меняться при нагревании или охлаждении. При этом сам по себе воздух напрямую почти не нагревается, поскольку свободно пропускает солнечные лучи. Нагревание происходит от поверхности — земли или воды.
Сперва нагревается ближайший к земной поверхности слой атмосферы. Благодаря тому, что теплый воздух легче холодного, он поднимается и нагревает верхние слои атмосферы.
К постоянным составляющим воздуха относят (в % от общего объема воздуха):
Для поддержания жизни на Земле необходимо, чтобы соотношение газов в атмосфере оставалось стабильным. Так, даже незначительное увеличение объема углекислого газа усиливает влияние парникового эффекта.
Рассмотрим подробнее некоторые постоянные составляющие воздуха.
Основную часть воздуха как по объему, так и по массе составляет азот — бесцветный газ без вкуса и запаха. Азот является одним из наиболее распространенных элементов на Земле. Он входит в состав белков и аминокислот, гемоглобина в крови человека и животных, хлорофилла, нуклеиновых кислот и т. д.
Но увеличение концентрации азота в воздухе влечет за собой последствия для живого организма. Повышение уровня азота приводит к понижению уровня кислорода, вследствие чего возникает гипоксия.
Вместе кислород и азот составляют 99% от общего объема воздуха. Хотя в процессе дыхания живые организмы используют исключительно кислород, его содержания в атмосфере (приблизительно 21 объемный %) достаточно для поддержания жизни на Земле. В избыточном объеме кислород затрудняет кровообращение, дыхание и работу нервной системы. Кислородное голодание не менее вредно для аэробных существ.
Третье по объему место занимает благородный газ аргон. Он не играет особой роли в биологических процессах, но в избыточном объеме может оказывать наркотический эффект.
В школьных учебниках часто упоминается, что третий по объему элемент воздуха — углекислый газ. На деле же он занимает четвертое место, составляя менее 0,1% объема земной атмосферы. Один из основных источников углекислого газа — не выбросы промышленности, а дыхание живых организмов. Однако промышленные выбросы значительно увеличивают объем C O 2 в атмосфере, что может негативно сказываться на климате Земли.
К непостоянным примесям относят:
Как определяется молярная масса воздуха
Молярная масса — это отношение массы вещества к его количеству.
Молярная масса M выражается в г/моль и совпадает численно с относительной молекулярной массой. При этом они отличаются размерностью и имеют различный физический смысл.
Молярная масса простого вещества кислорода O 2 :
M ( O 2 ) = 32 г / м о л ь
Важно не путать понятия «молярный» и «мольный». Понятие «мольный» связано с количеством молей конкретного вещества относительно общего количества молей всех веществ в составе смеси. А «молярный» применяют к соотношению массы или объема вещества и его количества.
Чтобы определить молярную массу сложного вещества, такого как вода, необходимо суммировать относительные атомные массы входящих в него элементов с учетом индексов в формуле вещества (они обозначают количество атомов каждого вида).
Молярная масса воды H 2 O равна:
M ( H 2 O ) = 2 · M ( H ) + M ( O ) = 2 · 1 + 16 = 18 г / м о л ь
Поскольку состав воздуха непостоянен и зависит от различных факторов, в вычислениях принято использовать среднюю молярную массу воздуха. Она рассчитывается как сумма масс всех компонентов, деленная на суммарное количество вещества, и равна приблизительно 29 г/моль.
Исходя из этих соотношений, и зная количество вещества и его массу, можно рассчитать молярную массу.
Воздух с точки зрения химии, его основные свойства
На страницах блога мы много рассказываем о самых разных химических веществах и смесях, но у нас еще не было рассказа об одном из важнейших сложных веществ — о воздухе. Исправим это и расскажем о воздухе. В первой статье: немного истории изучения воздуха, его химический состав и основные факты о нем.
Немного истории изучения воздуха
В настоящее время под воздухом понимают смесь газов, 
образующих атмосферу нашей планеты. Но так было не всегда: долгое время ученые думали, что воздух — это простое вещество, целостная субстанция. И хотя многие ученые высказывали гипотезы о сложном составе воздуха, дальше догадок дело не шло до XVIII века. Кроме того, воздуху придавали философское значение. В Древней Греции воздух считался одной из основополагающих космических стихий, наряду с землей, огнем, землей и водой образующих все сущее. Аристотель относил воздух к подлунным легким элементам, олицетворяющим влажность и тепло. Ницше в своих трудах писал о воздухе, как о символе свободы, как о наивысшей и самой тонкой форме материи, для которой не существует преград.
В XVII веке было доказано, что воздух — это материальная сущность, вещество, свойства которого, например, плотность и вес, можно измерить.
В XVIII веке ученые проводили в запаянных химических сосудах реакции воздуха с различными веществами. Так было установлено, что поглощается примерно пятая часть объема воздуха, а оставшаяся часть горения и дыхания не поддерживают. В результате был сделан вывод, что воздух вещество сложное, состоящее из двух составляющих, одна из которых, кислород — поддерживает горение, а вторая — азот, «испорченный воздух», не поддерживает горение и дыхание. Так был открыт кислород. Чуть позднее получен в чистом виде азот. И только в самом конце XIX века были открыты аргон, гелий, криптон, ксенон, радон и неон, тоже имеющиеся в составе воздуха.
Химический состав
Считается, что в чистом воздухе при нормальных условиях содержится 78,1% азота и 20,93% кислорода. Однако в зависимости от географического положения и высоты над уровнем моря состав воздуха может различаться.
Существует еще такое понятие, как загрязненный воздух, то есть воздух, состав которого отличается от природного атмосферного за счет наличия загрязняющих веществ. Эти вещества бывают:
• естественного происхождения (вулканические газы и пыль, морская соль, дымы и газы от природных пожаров, растительная пыльца, пыль от эрозии почв и т.п.).
• антропогенного происхождения — возникшие в результате промышленной и бытовой деятельностью человека (выбросы соединений углерода, серы, азота; угольной и другой пыли от горнодобычи и промышленных предприятий; отходы сельскохозяйственного производства, промышленные и бытовые свалки, аварийные разливы нефти и других опасных для окружающей среды веществ; газовые выхлопы транспортных средств и т.п.).
Свойства
Чистый атмосферный воздух не имеет цвета и запаха, он невидим, хотя его можно ощутить. Физические параметры воздуха определяются следующими характеристиками:
• массой;
• температурой;
• плотностью;
• атмосферным давлением;
• влажностью;
• теплоемкостью;
• теплопроводностью;
• вязкостью.
Большая часть параметров воздуха зависят от его температуры, поэтому существует множество таблиц параметров воздуха для различных температур. Температуру воздуха измеряют с помощью метеорологического термометра, а влажность — с помощью гигрометра.
Воздух проявляет окислительные свойства (за счет большого содержания кислорода), поддерживает горение и дыхание; плохо проводит тепло, хорошо растворяется в воде. Его плотность уменьшается по мере увеличения температуры, а вязкость увеличивается.
Из следующей статьи вы узнаете о несколько несколько интересных фактов о воздухе и его применении.
Воздух
Во́здух — естественная смесь газов, главным образом азота и кислорода, образующая земную атмосферу. Воздух необходим для нормального существования подавляющего числа наземных живых организмов: кислород, содержащийся в воздухе, в процессе дыхания поступает в клетки организма и используется в процессе окисления, в результате которого происходит выделение необходимой для жизни энергии (метаболизм, аэробы). В промышленности и в быту кислород воздуха используется для сжигания топлива с целью получения тепла и механической энергии в двигателях внутреннего сгорания. Из воздуха методом сжижения получают инертные газы. В соответствии с Федеральным Законом «Об охране атмосферного воздуха» под атмосферным воздухом понимается «жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений».
Химический состав
В 1754 году Джозеф Блэк экспериментально доказал, что воздух представляет собой смесь газов, а не однородное вещество. [1]
| Вещество | Обозначение | По объёму, % | По массе, % |
|---|---|---|---|
| Азот | N2 | 78,084 | 75,50 |
| Кислород | O2 | 20,9476 | 23,15 |
| Аргон | Ar | 0,934 | 1,292 |
| Углекислый газ | CO2 | 0,0314 | 0,046 |
| Неон | Ne | 0,001818 | 0,0014 |
| Метан | CH4 | 0,0002 | 0,000084 |
| Гелий | He | 0,000524 | 0,000073 |
| Криптон | Kr | 0,000114 | 0,003 |
| Водород | H2 | 0,00005 | 0,00008 |
| Ксенон | Xe | 0,0000087 | 0,00004 |
Состав воздуха может меняться: в крупных городах содержание углекислого газа будет выше, чем в лесах; в горах пониженное содержание кислорода, вследствие того, что кислород тяжелее азота, и поэтому его плотность с высотой уменьшается быстрее. В различных частях земли состав воздуха может варьироваться в пределах 1-3 % для каждого газа. [источник не указан 924 дня]
Воздух всегда содержит пары воды. Так, при температуре 0 °C 1 м³ воздуха может вмещать максимально 5 граммов воды, а при температуре +10 °C — уже 10 граммов.
Физические свойства
| Параметр | Значение | ||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Средняя относительная молярная масса | 28,98 г/моль | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Средняя удельная теплоемкость при постоянном давлении cp | 1,006 кДж/(кг·К) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Средняя удельная теплоемкость при постоянном объёме cv | 0,717 кДж/(кг·К) | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Показатель адиабаты | 1,40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Скорость звука (при н.у.) | 331 м/с (1193 км/ч) [2] | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Средний коэффициент теплового расширения в интервале температур 0—100 °C | 3,67·10 −3 1/К | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Коэффициент динамической вязкости воздуха (при н.у.) | 17,2 мкПа·с | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Растворимость воздуха в воде | 29,18 см 3 /л | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Показатель преломления (при нормальных условиях) | 1,0002926 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Коэффициент изменения показателя преломления | 2,8·10 −9 1/Pa | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Средняя поляризуемость молекулы | 2·10 −30 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Константа Сатерленда Sat | 171·10 −7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Воздух в философии
Первый символ – общепринятое изображение стихии воздух.
Второе – алхимический символ.
Третье изображение – триграмма воздуха в Книге Перемен.
Немецкий мыслитель Фридрих Вильгельм Ницше писал [источник не указан 144 дня] о воздухе, что это наивысшая и самая тонкая из материй. Из воздуха соткана свобода человека. Поэтому символ воздуха в первую очередь это символ свободы. Это свобода, для которой нет никаких преград, ведь воздух нельзя ограничить, нельзя поймать и придать ему форму. [источник не указан 144 дня]
Это символ не только физической, но и духовной свободы, свободы мысли. [источник не указан 144 дня]
Воздух в искусстве
См. также
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Воздух» в других словарях:
воздух — 1. ВОЗДУХ, а; мн. нет; м. 1. Смесь газов (преимущественно азота и кислорода), из которых состоит атмосфера Земли; дыхательная среда человека, живого организма. Давление, влажность, температура воздуха. Морской, горный, лесной в. Чистый в.… … Энциклопедический словарь
ВОЗДУХ — 1. ВОЗДУХ1, воздуха, мн. нет, муж. Сложное газообразное тело, составляющее атмосферу земли (физ.). Воздух состоит гл. обр. из кислорода и азота. || Земная атмосфера; то, чем дышит живое существо. Спертый воздух. Выйти подышать воздухом. Лесной… … Толковый словарь Ушакова
ВОЗДУХ — 1. ВОЗДУХ1, воздуха, мн. нет, муж. Сложное газообразное тело, составляющее атмосферу земли (физ.). Воздух состоит гл. обр. из кислорода и азота. || Земная атмосфера; то, чем дышит живое существо. Спертый воздух. Выйти подышать воздухом. Лесной… … Толковый словарь Ушакова
воздух — Атмосфера. Ср … Словарь синонимов
ВОЗДУХ — ВОЗДУХ, смесь газов, составляющая атмосферу Земли. Сухой воздух содержит азот (78,1% по объему у поверхности Земли), кислород (21%), благородные газы (0,9%), углекислый газ (0,03%) и др.; во влажном воздухе до 3% водяных паров. Масса (5,1… … Современная энциклопедия
Воздух — ВОЗДУХ, смесь газов, составляющая атмосферу Земли. Сухой воздух содержит азот (78,1% по объему у поверхности Земли), кислород (21%), благородные газы (0,9%), углекислый газ (0,03%) и др.; во влажном воздухе до 3% водяных паров. Масса (5,1… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ВОЗДУХ — смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли: азот (78,09% по объему), кислород (20,95%), благородные газы (0,94%), углекислый газ (0,03%); суммарная масса ок. 5,2.1015 т. Плотность 1,2928 г/л, растворимость в воде 29,18 см³/л. Благодаря… … Большой Энциклопедический словарь
ВОЗДУХ — смесь газов, образующих атмосферу Земли и используемых для дыхания всеми сухопутными живыми организмами. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989. ВОЗДУХ (В.) важный… … Экологический словарь
ВОЗДУХ — ВОЗДУХ, а, муж. 1. Смесь газов, составляющая атмосферу Земли. Струя воздуха. В воздухе носится или чувствуется что н. (перен.: заметно появление каких н. идей, настроений). Повиснуть в воздухе (перен.: о ком чём н., оказавшемся в неопределённом… … Толковый словарь Ожегова
ВОЗДУХ — одна из фундаментальных стихий мироздания. Как и огонь, В. соотносится с мужским, лёгким, духовным началом в противоположность земле и воде, относящимся чаще всего к началу женскому, тяжёлому, материальному. Становящийся доступным органам чувств… … Энциклопедия мифологии
Состав воздуха
Всего получено оценок: 404.
Всего получено оценок: 404.
Воздух – смесь газов, необходимых для существования и поддержания жизни на планете. Каковы его особенности, и какие вещества входят в состав воздуха?
Состав воздуха
Воздух необходим для дыхания всем живым организмам. Он состоит из азота, кислорода, аргона, углекислого газа и ряда примесей. Состав атмосферного воздуха может меняться в зависимости от условий и местности. Так в городской среде уровень углекислого газа в воздухе по сравнению с лесной полосой повышается из-за обилия транспортных средств. В высокогорье концентрация кислорода снижается, так как молекулы азота легче, чем молекулы кислорода. Поэтому концентрация кислорода уменьшается быстрее.
Шотландский физик и химик Джозеф Блэк в 1754 году опытным путем доказал, что воздух – это не просто вещество, а именно газовая смесь
Рис. 2. Состав воздуха.
В производственных помещениях большое значение предают аэроионному составу воздуха. Имеющиеся в воздухе отрицательно заряженные ионы благоприятно влияют на организм человека, заряжают его энергией, повышают настроение.
Азот – главная составляющая воздуха. Перевод названия элемента – «безжизненный» – может относится к азоту как простому веществу, но азот в связанном состоянии является одним из главных элементов жизни, входит в состав белков, нуклеиновых кислот, витаминов и т. д.
В природе азот встречается в виде простого вещества – газа N2 и в связанном состоянии. В молекуле азота атомы связаны прочной тройной связью (энергия связи 940 кДж/моль). При обычной температуре азот может взаимодействовать только с литием. После предварительной активизации молекул путем нагревания, облучения или действием катализаторов азот вступает в реакции с металлами и неметаллами.
Кислород
Кислород – самый распространенный элемент на Земле: массовая доля в земной коре 47,3%, а объемная доля в атмосфере – 20,95%, массовая доля в живых организмах – около 65%.
Практически во всех соединениях (кроме соединений с фтором и пероксидов) кислород проявляет постоянную валентность II и степень окисления – 2. Атом кислорода не имеет возбужденных состояний, так как на втором внешнем уровне нет свободных орбиталей. В качестве простого вещества кислород существует в виде двух аллотропных видоизменений – газов кислорода О2 и озона О3. Самое важное соединение кислорода – это вода. Около 71% земной поверхности занимает водная оболочка, без воды невозможна жизнь.
Озон в природе образуется из кислорода воздуха во время грозовых разрядов, а в лаборатории – пропусканием электрического разряда через кислород.
Рис. 3. Озон.
Озон – еще более сильный окислитель, чем кислород. В частности? он окисляет золото и платину
Что мы узнали?
Воздух – необходимый элемент для каждого живого существа, значение которого трудно переоценить. Большую часть которого составляет азот и кислород. В химический состав воздуха также входит углекислый газ, аргон, неон, криптон, водород, гелий. В данной статье по химии (8 класс) кратко рассказывается о воздухе в целом, и об его основных элементах.