Історія відкриття кисню.
Першим відкрив кисень китайський вчений Мао Хао у VІІІ столітті, який за 1000 років до А. Лавуазьє встановив, що в склад повітря входе газ, підтримуючий горіння і дихання!
Карл Вільгельм Шеєле (1742-1786).
Шведський хімік. У 1772 році встановив, що повітря складається з кисню та азоту.
Джозеф Прістлі (1733-1804) – англійський вчений.
У 1774 р. розкладом оксиду ртуті (ІІ) отримав кисень і вивчив його властивості.
Антуан Лавуазьє (1743-1794) – французький хімік.
У 1774 р. експериментально довів склад повітря. Дослідив кисень і дав йому назву oxygen.
Заперечив теорію флогістона.
Шведський учений Карл Шеєле, учень аптекаря, у вільний від роботи час займався хімічними дослідами з вивчення флогістону – пальної сутності речовини.
Він спалював у закритій колбі фосфор, який миттєво згоряв, перетворюючись на «суху фосфорну кислоту» (Р2О5). Потім занурював колбу в посудину з водою, і вона на 1/5 заповнювалася водою.
Знову і знову вчений повторював дослід, спалюючи різні речовини, й одержував одне й те саме – зникала 1/5 частина повітря. Шеєле припустив, що повітря в колбі вже інше. Щоб перевірити свою гіпотезу, він досліджував повітря, що залишилося в колбі.
Повітря виявилося мертвим: у ньому нічого не хотіло горіти, свічки стухали, немов їх задмухувала «невидимка», розжарене вугілля остигало, палаюча скіпка миттєво гасла. Висновок був тільки один: повітря – неоднорідна речовина, одна частина якого підтримує дихання і горіння.
Після численних дослідів з розкладу селітри (КNO3, NaNО3.) Шеєле одержав «вогненне повітря», в якому скіпка, що ледь жевріла, загорялася яскравим полум'ям. Шеєле повторив дослід зі спалювання фосфору, але у «вогненному повітрі» після згоряння фосфору колба цілком заповнювалася водою.
Утім, таємниця вогню так і залишалася для вченого таємницею, тому що до кінця днів він залишався прихильником теорії «флогістону». «Вогненне повітря» було відкрите майже одночасно трьома вченими: К. Шеєле, Дж. Прістлі, А. Лавуазьє.
Англієць Джозеф Прістлі сонячним промінням нагрівав у пробірці меркурій(ІІ) оксид і одержував велику кількість газу, в якому свічка яскраво горіла.
Першість у відкритті кисню належить Дж. Прістлі.
Але з усіх трьох тільки Лавуазьє правильно оцінив істинне значення кисню в природі.
Він уперше заявив, що ніякого флогістону не існує. Ця заява викликала бурю в ученому світі. Хіміки так звикли бачити всюди незримий флогістон, що ніяк не могли розстатися з ним. Але проти очевидного встояти важко, і наприкінці XVIII століття флогістон було остаточно вигнано з хімічної науки.
Пові́тря — природна суміш газів, з якої складається атмосфера Землі. Спочатку це слово виникло для опису повітря планети Земля, тоді, коли інші планети мало цікавили людство, і тому нині воно все ще вживається саме в такому значенні.
Повітря — життєво важливий компонент довкілля (навколишнього природного середовища)
Повітря в атмосфері Землі
Повітря утворює газову оболонку навколо земної кулі завтовшки понад 1000 км. Зі збільшенням висоти повітря стає все розрідженішим, а тиск зменшується. Склад повітря до висот 90—100 км залишається практично незмінним. Вище атмосфера втрачає однорідність і складається переважно з легких газів (гелій, водень)[7].
Основними компонентами сухого повітря є азот (78,09 % за об'ємом) і кисень (20,95 %), а також невелика кількість аргону (~1 %), вуглекислого газу (~0,03 %), водню та інших газів. Вміст водяної пари в повітрі постійно змінюється (від 0,2 до 3 %) залежно від її агрегатного стану. Повітря містить також тверді й рідкі домішки (аерозолі). Від їх кількості та різновиду залежать процеси поглинання і розсіювання випромінювання, утворення окремих оптичних явищ в атмосфері тощо. Вуглекислий газ є фізіологічним регулятором дихального центру людини і тварин. Концентрація вуглекислого газу в повітрі закритих приміщень, яка зростає одночасно із збільшенням вмісту пилу, мікроорганізмів тощо, є головним показником забруднення повітря[джерело?]. Переважна більшість живих організмів споживають з повітря кисень для дихання. Рослини використовують вуглекислий газ для фотосинтезу, біологічні азотфіксатори використовують азот[8].
Склад повітря[ред. | ред. код]
Склад повітря
Головними складовими частинами повітря (біля земної поверхні) є азот — 78,08 % об'єму, кисень — 20,96 % об'єму та інертні гази — 0,94 % об'єму, у тому числі аргон — близько 0,9 % об'єму. Кількість цих газів у повітрі не змінюється, тому їх називають постійними складовими частинами повітря[джерело?].
До складу повітря входять також: діоксид вуглецю CO2 (вуглекислий газ) — близько 0,03 % об'єму — і водяна пара 0,1—2,8 % об'єму. Однак їхня кількість залежно від умов може значно змінюватись, тому їх називають змінними складовими частинами повітря[джерело?].
Крім того, у повітрі можуть бути різні випадкові домішки, наприклад водень H2, аміак NH3, озон O3, сірководень H2S, метан CH4, діоксид сірки SO2 (сульфітний ангідрид) та інші гази, які потрапляють у повітря внаслідок гниття органічних решток, виверження вулканів, роботи хімічних заводів тощо. Серед випадкових домішок у повітрі також нерідко трапляються дрібні частинки сажі й мінеральних речовин, а також різні мікроорганізми.
Фізичні властивості
Очищене від сторонніх домішок, водяної пари й вуглекислого газу повітря зовсім безбарвне й прозоре. Воно не має ні запаху, ні смаку. Маса 1 дм3 повітря за температури 0 °C та атмосферного тиску 760 мм рт. ст. дорівнює 1,293 г.
Атмосферний тиск і вітер як показники погоди
Атмосферний тиск
Повітря дуже легке, проте має вагу. Біля поверхні Землі воно тисне на всі предмети, в тому числі і на тіло людини. На 1 см кв. цей тиск становить 1 кг 33 г. Чому ж ми не відчуваємо цього тиску? Це пояснюється тим, що тиск всередині нашого організму відповідає атмосферному.
Атмосферний тиск — сила, з якою повітря тисне на земну поверхню.
Тиск вимірюють за допомогою приладів — барометрів. Розрізняють їх два основні види — ртутні і анероїд. Ртутний барометр являє собою запаяну з одного боку скляну метрову трубку, заповнену ртуттю. Коли тиск повітря підвищується, стовпчик ртуті у трубці зростає, коли знижується — падає. Висота стовпчика ртуті на рівні моря при температурі 0°С на широті 45° становить 760 мм. Ця величина прийнята за нормальний атмосферний тиск. Громіздкі ртутні барометри незручні у побуті, тому використовують анероїд (мал. 65). Головна частина приладу — пружна металева коробочка, з якої викачане повітря. При збільшенні тиску вона стискається, при зменшенні — розширюється. Система важелів передає зміни стрілці, що обертається по колу з шкалою, де позначені міліметри ртутного стовпчика або інші одиниці тиску. За зміною тиску можна передбачити характер погоди. Зниження тиску передвіщає опади, підвищення — суху погоду.
З висотою тиск знижується.
Як ти вважаєш, чому?
На кожні 100 м підйому тиск знижується на 10 мм ртутного стовпчика. Це явище характерне тільки для нижніх шарів тропосфери. У верхніх шарах тропосфери, стратосфері та вище тиск падає значно менше.
Висота м.Києва над рівнем моря — 180 м. Обчисли нормальний атмосферний тиск для столиці України. А тепер те ж саме обчисли для висоти 3 км.
Повітря має властивості, характерні для багатьох речовин. Нагріваючись, воно розширюється, стає легшим і підіймається вгору. При цьому тиск на поверхню Землі зменшується.
Вітер
При охолодженні повітря стискається, стає важчим і опускається, більше тисне на поверхню. Як вода, що завжди тече з високих місць у низькі, так і повітря переміщується з місць високого тиску в місця низького атмосферного тиску (мал. 66).
Горизонтальний рух повітря з області високого тиску в область низького тиску називається вітром.
Як приємно у жаркий сонячний день відчувати прохолоду, яку приносить вітерець з моря, озера, річки. Цей легкий, іноді ледве відчутний вітерець називають бризом. Вдень він дме з води на суходіл, вночі — навпаки. Спробуємо зрозуміти причини цього явища. Вдень суходіл нагрівається швидше від води і повітря над ним легше, отже, і тиск менший, над водою повітря холодніше, отже, тиск більший. Ось і дме легкий вітерець від водойми, обвіваючи нас прохолодою. Вночі все навпаки. Тому розрізняють денний бриз, який дме з моря на суходіл, і нічний бриз — з суходолу на море (мал. 67).
Мал. 67. Схема утворення бризу
Є сезонні вітри, які змінюють свій напрям два рази на рік. Це мусони. Принцип їх дії той самий, що й у бризів, тільки періоди руху різні: там «день-ніч», тут «зима-літо». Мусони спостерігаються на східних і південних узбережжях Євразії. Літній мусон приносить багато дощів, зимовий — суху погоду. (Чому?)
Напрям вітру можна визначити за напрямом диму з димаря, за прапором, який розвивається на вітрі. Та найбільш точно його визначають за приладом — флюгером (мал. 68). Стрілка флюгера (флюгарка) обертається на стержні, показуючи гострим кінцем напрям, звідки дме вітер. Нижче від стрілки нерухомо прикріплені вісім стерженців — покажчиків основних і проміжних сторін горизонту. Сторони горизонту визначили назви вітрів. Наприклад, якщо вітер дме з півдня, його називають південним.За допомогою флюгера визначають також силу вітру (у балах) та його швидкість (м/сек). Вище флюгарки розміщена рамка, яка обертається. До цієї рамки вільно прикріплена металева пластинка. Чим сильніший вітер, тим більше відхиляється пластинка. Співвідношення сили і швидкості вітру подано в таблиці 5.
Таблиця 5. Співвідношення швидкості і сили вітру
Від чого залежить сила і швидкість вітру? Чому іноді стоїть безвітряна погода, а іноді вітер вириває з корінням дерева? Спостереження показали, що це залежить від різниці тиску між ділянками поверхні Землі, де виникає вітер. Чим більша різниця тиску, тим більша сила і швидкість вітру.
Дихальна система забезпечує організм людини киснем. Використовуючи кисень, клітини можуть одержувати з органічних речовин набагато більше енергії для своєї життєдіяльності. Окрім того, через дихальну систему з організму виводяться газуваті продукти обміну речовин.
Основним органом дихання людини є легені, куди повітря потрапляє через інші органи дихальної системи — носову порожнину, гортань, трахею та бронхи. Газообмін у легенях відбувається у спеціальних пухирцях — альвеолах.
Надходження повітря до органів дихальної системи і виведення його здійснюється за участю міжреберних м’язів тулуба та діафрагми.
Носова порожнина — це простір складної форми, покритий слизовою оболонкою. Повітря потрапляє до неї через ніздрі, де воно проходить крізь носові ходи. Клітини слизової оболонки виділяють слиз, що зволожує вдиху ване повітря, а велика кількість дрібних кровоносних судин, у яких тече тепла кров, зігріває його. Окрім того, носова порожнина є органом нюху, оскільки її слизова оболонка містить нюхові рецептори.
Гортань з’єднує носову і ротову порожнини з наступними ділянками дихальної системи. Вона утворена рухомо сполученими хрящами і прикріпленими до них м’язами та зв’язками. Гортань забезпечує проходження повітря до трахеї і розмежовує дихальну та травну системи. Щоб під час ковтання їжа не потрапляла в дихальні шляхи, гортань у момент ковтка закривається спеціальним хрящем — надгортанником. Важливою функцією гортані є забезпечення генерації звуків: звуки, які ми вимовляємо, виникають саме в цьому органі.
Трахея являє собою трубчасту частину дихальних шляхів, що розташована між гортанню і бронхами. Трахея складається з хрящових напівкілець, сполучених між собою зв’язками. Ці хрящі підтримують форму трахеї. їхня незамкнена частина прикрита еластичною тканиною, що прилягає до стравоходу. Завдяки еластичності цієї стінки грудка їжі може вільно просуватися стравоходом.
На внутрішній поверхні трахеї розташовані клітини миготливого епітелію. За допомогою рухів їхніх війок з трахеї видаляються пил і бруд, які осідають на її стінках. Основна функція трахеї — забезпечити проходження повітря з гортані до бронхів і назад.
Бронхи — це повітропровідні шляхи, що відходять від трахеї. Вони, як і трахея, складаються з хрящових напівкілець, однак діаметр бронхів менший. Бронхи проходять у легені, де розгалужуються, утворюючи бронхіальне дерево. їх кінцеві розгалуження називають бронхіолами. Бронхіоли переходять в альвеолярні ходи, на стінках яких розташовані альвеоли — легеневі пухирці. Головне завдання бронхів — забезпечити проходження повітря від трахеї до альвеол і назад.
Легені — це парні органи дихання, які забезпечують газообмін між кров’ю і повітрям. Права легеня складається з трьох часток, а ліва — з двох. На внутрішній поверхні цих органів розташовані ворота легень, через які проходять бронхи, судини й нерви. Легені вкриті спеціальною сполучнотканинною оболонкою — плеврою, що має складну будову.
Плевра складається з двох листків — зовнішнього і внутрішнього. Між ними міститься тоненький шар рідини, яка виділяється капілярами й поглинається лімфатичними судинами плеври. Зовнішній шар плеври прикріплений до внутрішньої поверхні грудної порожнини, а внутрішній — до поверхні легень.
Найдрібнішою структурою легень є альвеоли — дуже маленькі (200-300 мкм) напівсферичні утворення. Між собою вони розділяються тоненькими (2-8 мкм) перегородками. Кожна альвеола обплетена сіткою капілярів.
Парниковий ефект – це підвищення температури поверхні землі внаслідок нагрівання нижніх шарів атмосфери скупченням парникових газів. В результаті температура повітря більше, ніж має бути, а це призводить до незворотних наслідків, як кліматичні зміни і глобальне потепління. Кілька століть тому ця екологічна проблема існувала, але не була такою очевидною. З розвитком технологій, з кожним роком збільшується кількість джерел, які забезпечують парниковий ефект в атмосфері.
Причини парникового ефекту
Не можна уникати розмов про довкілля, її забрудненні, шкоду парникового ефекту. Щоб зрозуміти механізм дії цього явища, визначити його причини, обговорити наслідки і вирішити, як можна боротися з цією екологічною проблемою, поки не пізно. Причини парникового ефекту наступні:
використання горючих корисних копалин у промисловості – вугілля, нафти, природного газу, при спалюванні яких в атмосферу виділяється величезна кількість вуглекислого газу й інших шкідливих сполук;
транспорт – легкові та вантажні автомобілі виділяють вихлопні гази, які також забруднюють повітря і підсилюють парниковий ефект;
вирубка лісів, які поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень, а із знищенням кожного дерева на планеті збільшується кількість СО2 в повітрі;
лісові пожежі – ще одне джерело знищення рослин на планеті;
збільшення населення впливає на зростання попиту продуктів харчування, одягу, житла, і щоб це забезпечити, зростає промислове виробництво, яке все інтенсивніше забруднює повітря парниковими газами;
агрохімія і добрива містять різну кількість сполук, у результаті випару яких виділяється азот – один з парникових газів;
розкладання і горіння сміття на полігонах сприяють збільшенню парникових газів.
Вплив парникового ефекту на клімат
Розглядаючи результати парникового ефекту, можна визначити, що основною з них – це кліматичні зміни. Оскільки щороку зростає температура повітря, води морів і океанів інтенсивніше випаровуються. Деякі вчені прогнозують, що через 200 років стане помітним таке явище, як «висихання» океанів, а саме значне пониження рівня води. Це одна сторона проблеми. Інша ж полягає в тому, що підвищення температури призводить до танення льодовиків, що сприяє підвищенню рівня вод Світового океану, і призводить до затоплення берегів континентів і островів. Збільшення кількості потопів і затоплення прибережних районів свідчить про те, що рівень океанічних вод з кожним роком збільшується.
Підвищення температури повітря призводить до того, що території, які мало зволожуються атмосферними опадами, стають посушливими і непридатними для життя. Тут гинуть врожаї, що призводить до продовольчої кризи населення даної місцевості. Також тваринам не знаходиться прожитку, оскільки через нестачу води вимирають рослини.
Багато людей вже звикли до погодно-кліматичних умов протягом свого життя. Оскільки підвищується температура повітря через парникового ефекту на планеті настає глобальне потепління. Люди не витримує високих температур. Наприклад, якщо раніше середня річна температура була +22-+27, то підвищення до +35-+38 призводить до сонячним і тепловим ударам, зневоднення і проблем з серцево-судинною системою, велика небезпека виникнення інсульту. Фахівці при аномальній спеці дають людям наступні рекомендації:
— скоротити кількість пересувань по вулиці;
— зменшити фізичні навантаження;
— уникати прямих сонячних променів;
— збільшити вживання простої очищеної води до 2-3 літрів на добу;
— закрити голову від сонця головним убором;
— по можливості проводити час, вдень в прохолодному приміщенні.
Як мінімізувати парниковий ефект
Знаючи, як виникають парникові гази, необхідно усунути джерела їх виникнення, щоб зупинити глобальне потепління та інші негативні наслідки парникового ефекту. Навіть одна людина може щось змінити, а якщо до нього приєднаються родичі, друзі, знайомі, вони покажуть приклад іншим людям. Це вже набагато більшу кількість свідомих жителів планети, які будуть спрямовувати свої дії на збереження навколишнього середовища.
