Фізика > Склад повітря

Склад повітря

Повітря є скрізь. Його можна виявити в склянці, в якій немає води, в грудці крейди, шматку цеглини, в піпетці. Повітря заповнює в предметах усі порожні місця. Коли предмет занурюють у воду, то повітря виходить із цих порожнин. Повітря є у воді.

Незважаючи на те, що людина живе на дні “повітряного океану”, вона вивчила повітря, що її оточує, значно пізніше, ніж інші речовини. Це пояснюється тим, що повітря невидиме, не має ні запаху, ні смаку.

Лише у 1774 році французький учений А. Лавуазьє довів, що повітря — це суміш газів — азоту, кисню і вуглекислого газу.

Дослідами було встановлено, що в повітрі міститься приблизно 4/5 азоту, 1/5 кисню (за об’ємом).

Якісний склад повітря можна довести таким дослідом. Наллємо у глибоку склянку чашку води. На поверхню води ставимо плаваючу коробочку із фосфором. Запалюємо фосфор і моментально закриваємо дзвоном (скляним бутлем без дна, мал. 40). При цьому вода у дзвоні піднімається приблизно на 1/5 місткості дзвону. У горінні брав участь кисень. Він витратився, а його місце зайняла вода. Газ, що залишається під дзвоном — це азот, оскільки він у реакції горіння фосфору участі не бере. Азот займає 4/5 місткості дзвону.

У тій частині повітря, яка залишилась під дзвоном свічка гасла, а миші швидко гинули. Тому її назвали азотом, що означає “не підтримує життя”.

В чашку наллємо прозорої вапняної води і помістимо в неї дерев’яний брусок із свічкою. Запалимо свічку і накриємо її дзвоном (мал. 41). Через деякий час свічка погасне, а рівень води у дзвоні підніметься. Поясніть чому.

Вапняна вода помутніла. Це означає, що в неї перейшов вуглекислий газ.

Всі газоподібні речовини, які входять до складу повітря, мають спільні ознаки. Вони невидимі, прозорі й безбарвні.

Наприкінці 19 століття повітря, що становить нижні шари атмосфери, вже було добре вивчене. У повітрі є так звані благородні гази: гелій, неон, аргон, криптон, ксенон, радон. Це гази без кольору і запаху. Космос багатший на благородні гази ніж атмосфера Землі. У космосі найпоширеніший гелій, а в атмосфері Землі — аргон.

У повітрі є ще пил, водяна пара і домішки різних газів: оксиду сірки, метану, аміаку, оксиду вуглецю. Вони шкідливі для навколишнього середовища і здоров’я людини, забруднюють атмосферне повітря.

Забруднене повітря спричиняється як природними факторами (виверження вулканів, пилові бурі, рознесення крапель морської води та пилку рослин тощо), так і господарською діяльністю людини (видобуток руд і будівельних матеріалів, спалювання палива, робота автотранспорту тощо).

Особливо шкідливим і надзвичайно небезпечним є забруднення повітря радіоактивними речовинами внаслідок ядерних випробувань або аварій на атомних електростанціях.

Людина і тварини можуть прожити певний час без їжі і води (кілька днів), але вони гинуть через кілька хвилин, якщо їх позбавити повітря. Це означає, що людство повинне особливу увагу приділяти тому, без чого життя неможливе. Проблему охорони повітря від забруднення розв’язують усі країни. Важливу роль у цій справі відіграє міжнародне співробітництво.

Які речовини входять до складу повітря?

Як довести, що у повітрі є кисень?

Який дослід підтверджує, що у повітрі є вуглекислий газ?

Якого газу найбільше у повітрі?

Якими способами забруднюють повітря?

Як охороняти повітря від забруднення?

КИСЕНЬ ТА ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ

Кисень — найпоширеніший хімічний елемент на Землі. У вільному стані кисень є у повітрі і в природних водах. У зв’язаному стані кисень входить до складу води, піску, глини, гірських порід і мінералів, а також до складу живих організмів.

Кисень відіграє особливу роль у природі. Він виступає одночасно і як будівник, і як руйнівник. Окислюючи органічні речовини, кисень підтримує дихання, а отже й життя. Енергія, що при цьому вивільняється, забезпечує життєдіяльність організмів. Проте за участю кисню в природі постійно відбуваються і руйнівні процеси: іржавіння металів, горіння речовин, гниття рослинних і тваринних решток.

Атмосферний кисень бере участь у процесі дихання. Крізь легені кисень потрапляє у кров, розноситься нею по всьому організму і в клітинах спричиняє реакції окислення. Вони відбуваються з виділенням енергії, за рахунок якої підтримується стала температура тіла і здійснюється робота організмами: пересування, робота м’язів та інші життєві процеси. Рослини теж поглинають кисень при диханні.

Добування кисню. У лабораторних умовах кисень добувають із перманганату калію (марганцевокислого калію). Помістимо в пробірку трохи марганцевого калію (мал. 42). Пробірку заткнемо пробкою, в яку вставлена зігнута скляна трубка. Опустимо в посудину з водою чисту пробірку. Коли вона наповниться водою, піднімемо її й піднесемо до її отвору скляну трубку. Нагріємо пробірку з марганцевокислим калієм над полум’ям спиртівки.

Під час нагрівання пробірки з трубки виходитимуть бульбашки газу в пробірку з водою. Незабаром газ витіснить усю воду і в пробірці залиться тільки один газ.

Затулимо отвір пробірки пальцем, виймемо її з води і внесемо в неї тліючу скіпку. Скіпка спалахне яскравим полум’ям.

Внесемо тліючу скіпку в пробірку з повітрям. Скіпка не спалахне. Отже, в першій пробірці було не повітря. Це був кисень.

Кисень можна добувати із інших сполук.

У промисловості кисень добувають з повітря. Основні компоненти повітря — азот і кисень. Щоб добути кисень, повітря під тиском зріджують, а потім зріджене повітря переганяють. Температура кипіння рідкого азоту (-1960С) нижча від температури кипіння рідкого кисню (-1830С), тому азот випаровується, а рідкий кисень залишається.

Зріджений кисень зберігають у спеціальних посудинах з подвійними стінками, між якими нема повітря.

Фізичні властивості. Кисень — безбарвний газ, без смаку і запаху, малорозчинний у воді (в 100 об’ємах води при 200С розчиняється 3 об’єми кисню). Кисень трохи важчий за повітря. 1 л кисню при нормальних умовах важить 1,43 г, а 1 л повітря — 1,29 г. (Нормальні умови – температура 00С і тиск 760 мм рт. ст. або 1 атм.). При тиску 760 мм рт. ст. і температурі -1830С кисень зріджується, а із зниженням температури до -2190С твердне.

Хімічні властивості. Кисень при нагріванні енергійно реагує з багатьма речовинами, при цьому виділяється теплота і світло. Це реакція горіння.

Ми вже говорили, що буде з тліючою скіпкою у кисні. Вона яскраво спалахує.

Сірка горить у кисні яскравим синім полум’ям і утворюється газ із різким запахом — оксид сірки.

Фосфор згорає в кисні яскравим полум'ям і утворюється білий дим — оксид фосфору.

У кисні горять і такі речовини, які вважають негорючими, наприклад залізо. Якщо до тонкої стальної дротини прикріпити сірник, запалити його й опустити в пробірку з киснем, то від сірника займеться й залізо. Залізо горить з тріском, розкидаючи яскраві іскри.

З киснем не сполучаються золото, срібло, платина.

Застосування кисню. Кисень широко застосовується у промисловості при виплавлянні чавуну і сталі, в хімічній промисловості при добуванні сірчаної та азотної кислот. Його використовують для добування вибухових речовин, при зварюванні і різанні металів.

Кисень необхідний для заповнення балонів спеціальних приладів, якими користуються льотчики, космонавти, під час виконання польотів, пожежники при рятувальних роботах, водолази при роботі під водою тощо.

Кисень широко застосовується у медицині. Кисневі подушки, кисневі палатки полегшують утруднене дихання. Кисневі коктейлі, ліки з настоїв трав дають значний лікувальний ефект.

На всі перелічені вище потреби витрачається величезна маса кисню Поповнюється атмосферний кисень в процесі фотосинтезу, який відбувається в зелених рослинах на світлі. Ось чому так важ­ливо зберігати і поширювати зелені насадження.

І. Як добувають кисень?

2. Яке значення має кисень у житті людини?

3. Назвати фізичні властивості кисню.

4. Назвати хімічні властивості кисню.

5. Де застосовують кисень?

б. Як поповнюють запаси кисню в атмосфері?

ВУГЛЕКИСЛИЙ ГАЗ ТА ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ

Вивчаючи "Склад повітря" ми проводили дослід, зображений на малюнку 41. Через те, що вапняна вада помутніла ми зробили висновок, що у повітрі є вуглекислий газ.

Покладемо в колбу кусочки мармуру (або звичайного вапняку) і наллємо в неї оцтової або розведеної соляної кислоти. 3 мармуру з шипінням будуть виходити бульбашки. Це і є вуглекислий газ.

Заткнемо колбу пробкою, в яку вставлена зігнута трубка /мал. 43/. Підведемо трубку під пробірку з водою і наповнимо її вуглекислим газом. Затулимо пробірку під водою пальцем і виймемо її з води. Розглянемо вуглекислий газ.

Вуглекислий газ невидимий, прозорий, безбарвний, без запаху. Вуглекислий газ добре розчиняється у воді, особливо під тиском. Навісь при невисокому тиску і кімнатній температурі перетворюється на рідину. Зріджений вуглекислий газ зберігають у стальних балонах. Якщо його швидко вилити з балона, він випаровується, внаслідок чого частина газу перетворюється на снігоподібну масу. Твердий вуглекислий газ називають сухим льодом.

Вуглекислий газ у великих кількостях шкідливий для людини і тварин, спричиняє запаморочення голови, може спричинити ядуху, то­му приміщення треба часто провітрювати.

У пробірку з вуглекислим газом опустимо запалену скіпку. Вона потухне. Отже, вуглекислий газ не підтримує горіння.

Вуглекислий газ у 1,5 рази важчий за повітря. Проведемо дослід. Наставимо в широку скляну банку три свічки — одну маленьку, другу — трохи більшу, а третю — ще більшу. Складемо прилад для добування вуглекислого газу, доллємо в колбу з мармуром соляної чи оцтової кислоти. Підведемо газопідвідну трубку в банку із свічками і запалимо їх. Спостереження за свічками показують, що погасне маленька свічка, через якийсь час — більша, а вже потім — найбільша свічка. /мал. 44/.

1	2	3	4	5	6

Назва: Склад повітря
Дата публікації: 2005-03-24 (3714 прочитано)