Skład powietrza: gazy w atmosferze Ziemi w procentach
Suche powietrze na poziomie morza to mieszanina gazów, głównie azotu i tlenu. Wykres pokazuje każdy gaz z jego wzorem i udziałem procentowym objętości.
| Nazwa | Formula | % obj. |
|---|---|---|
| Azot | N₂ | 78,084 |
| Tlen | O₂ | 20,946 |
| Argon | Ar | 0,934 |
| Dwutlenek węgla | CO₂ | 0,042 |
| Neon | Ne | 0,001818 |
| Hel | He | 0,000524 |
| Metan | CH₄ | 0,00019 |
| Krypton | Kr | 0,000114 |
| Wodór | H₂ | 0,00005 |
Suche powietrze na poziomie morza. Para wodna zmienia się od około 0 do 4%. Ditlenek węgla rośnie o około 2–3 ppm rocznie.
Co pokazuje wykres
Azot (N₂) stanowi 78,084% suchego powietrza, a tlen (O₂) 20,946%, więc razem to około 99%. Argon (Ar), z 0,934%, to prawie cała reszta. Ditlenek węgla to około 0,042%, czyli 420 części na milion (ppm), a neon, hel, metan, krypton i wodór występują tylko w śladowych ilościach.
Jak czytać wartości procentowe
Wartości to procenty objętościowe. W przypadku gazów procent objętościowy jest równy procentowi molowemu, ponieważ równe objętości gazów w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem zawierają równą liczbę cząsteczek. Dane dotyczą suchego powietrza; rzeczywiste powietrze zawiera też od prawie 0% do około 4% pary wodnej, co nieco obniża pozostałe procenty.
Dlaczego skład ma znaczenie
Tlen podtrzymuje oddychanie i palenie, a azot go rozcieńcza; ogień pali się znacznie gwałtowniej w czystym tlenie. Argon jest niereaktywny, więc chroni metale podczas spawania. Jest pospolity, ponieważ potas-40 w skałach powoli rozpada się na argon-40.
Ditlenek węgla i metan stanowią tylko niewielkie ułamki, ale są gazami cieplarnianymi, które zatrzymują ciepło, a ditlenek węgla rośnie o około 2 do 3 ppm rocznie, głównie przez spalanie paliw kopalnych. Przemysł rozdziela azot, tlen i argon, schładzając powietrze aż do skroplenia, a następnie destylując je.
Przykład
Prawo Daltona mówi, że każdy gaz wnosi do ciśnienia całkowitego udział proporcjonalny do swojego udziału. Przy ciśnieniu na poziomie morza 101,325 kPa ciśnienie parcjalne tlenu wynosi 0,20946 × 101,325 kPa = 21,22 kPa. W ten sam sposób 10,0 L suchego powietrza zawiera około 7,81 L azotu, 2,09 L tlenu i 0,0934 L argonu.
FAQ
Jaki procent powietrza stanowi tlen?
Tlen stanowi 20,946% suchego powietrza objętościowo, co zwykle zaokrągla się do 21%. Jego udział jest prawie taki sam na szczycie Mount Everestu; z wysokością maleje ciśnienie całkowite, więc każdy oddech zawiera mniej tlenu.
Który gaz jest najobficiej występującym gazem w atmosferze?
Azot, N₂, który stanowi 78,084% suchego powietrza objętościowo. Jest dość niereaktywny, ponieważ potrójne wiązanie łączące jego dwa atomy jest bardzo silne.
Jaka jest masa molowa powietrza?
Średnia masa molowa suchego powietrza wynosi około 28,97 g/mol, obliczona przez uwzględnienie masy molowej każdego gazu zgodnie z jego ułamkiem molowym. Gazy o mniejszej masie molowej, takie jak hel (4,003 g/mol), unoszą się w powietrzu.
Czy powietrze jest związkiem czy mieszaniną?
Powietrze jest mieszaniną. Jego gazy nie są ze sobą połączone chemicznie, jego skład się zmienia, na przykład pod względem pary wodnej, a można je rozdzielić metodami fizycznymi, takimi jak destylacja frakcyjna ciekłego powietrza.