Komposisi udara atmosfer dan polutan



itu komposisi udara atmosfer atau atmosfer ditentukan oleh proporsi gas-gas berbeda yang terkandung di dalamnya, yang telah berubah-ubah sepanjang sejarah Bumi. Atmosfer planet dalam formasi terutama mengandung H2 dan gas lain seperti CO2 dan H.2O. Sekitar 4.400 juta tahun yang lalu, komposisi udara atmosfer diperkaya terutama oleh CO2.

Dengan penampakan kehidupan di Bumi, terjadi akumulasi metana (CH4) di atmosfer, karena organisme pertama adalah methanogen. Kemudian, organisme fotosintesis muncul, yang memperkaya udara atmosfer O2.

Komposisi udara atmosfer saat ini dapat dibagi menjadi dua lapisan besar, dibedakan dalam komposisi kimianya; homosfer dan heterosfer.

Homosfer terletak dari 80 hingga 100 km di atas permukaan laut dan terutama terdiri dari nitrogen (78%), oksigen (21%), argon (kurang dari 1%), karbon dioksida, ozon, helium, hidrogen, dan metana. , di antara elemen-elemen lain hadir dalam proporsi yang sangat kecil.

Heterosfera terbentuk oleh gas dengan berat molekul rendah dan terletak di atas ketinggian 100 km. Lapisan pertama menyajikan N2 molekul, atom kedua O, helium ketiga dan yang terakhir dibentuk oleh atom hidrogen (H).

Indeks

  • 1 Sejarah
    • 1.1 Yunani Kuno
    • 1.2 Penemuan komposisi udara atmosfer
  • 2 Karakteristik
    • 2.1 Asal
    • 2.2 Struktur
  • 3 Komposisi udara atmosfer primitif
    • 3.1 Akumulasi CO2
    • 3.2 Asal usul kehidupan, akumulasi metana (CH4) dan penurunan CO2
    • 3.3 Kejadian oksidatif hebat (akumulasi O2)
    • 3.4 Nitrogen atmosfer dan perannya dalam asal usul kehidupan
  • 4 Komposisi udara atmosfer saat ini
    • 4.1 Homosfer
    • 4.2 Heterosfer
  • 5 Referensi

Sejarah

Studi tentang udara di atmosfer dimulai ribuan tahun yang lalu. Pada saat peradaban primitif menemukan api, mereka mulai memiliki gagasan tentang keberadaan udara.

Yunani kuno

Selama periode ini mereka mulai menganalisis apa udara itu dan apa fungsinya. Sebagai contoh, Anaxímades de Mileto (588 a -C-524 a.C.) menganggap bahwa udara adalah dasar bagi kehidupan, karena makhluk hidup diberi makan dari unsur ini..

Di sisi lain, Empédocles de Acragas (495 a -C-435 a.C.) menganggap bahwa ada empat unsur mendasar kehidupan: air, tanah, api, dan udara..

Aristoteles (384 a.C.-322 a.C.) juga menganggap bahwa udara adalah salah satu elemen penting bagi makhluk hidup..

Penemuan komposisi udara atmosfer

Pada tahun 1773 ahli kimia Swedia Carl Scheele menemukan bahwa udara terdiri dari nitrogen dan oksigen (udara beku). Kemudian, pada tahun 1774, Joseph Priestley dari Inggris menentukan bahwa udara terdiri dari campuran unsur-unsur dan bahwa salah satunya adalah penting untuk kehidupan.

Pada tahun 1776 orang Prancis, Antoine Lavoisier, menyebut oksigen sebagai elemen yang diisolasi dari dekomposisi termal merkuri oksida.

Pada 1804, naturalis Alexander von Humboldt dan ahli kimia Prancis Gay-Lussac menganalisis udara yang berasal dari berbagai bagian planet ini. Para peneliti menentukan bahwa udara atmosfer memiliki komposisi yang konstan.

Tidak sampai akhir abad kesembilan belas dan awal abad kedua puluh, ketika gas-gas lain yang merupakan bagian dari udara atmosfer ditemukan. Di antaranya kami memiliki argon pada tahun 1894, kemudian helium pada tahun 1895, dan gas lainnya (neon, argon, dan xenon) pada tahun 1898.

Fitur

Udara atmosfer juga dikenal sebagai atmosfer dan merupakan campuran gas yang menutupi planet Bumi.

Asal

Sedikit yang diketahui tentang asal usul atmosfer Bumi. Diperkirakan bahwa setelah terpisah dari matahari, planet ini dikelilingi oleh selubung gas yang sangat panas.

Gas-gas ini kemungkinan dapat direduksi dan berasal dari Matahari, terutama terdiri dari H2. Gas-gas lain mungkin adalah CO2 dan H.2Atau dipancarkan oleh aktivitas vulkanik yang intens.

Diusulkan bahwa bagian dari gas-gas ini didinginkan, dipadatkan dan memunculkan lautan. Gas-gas lain tetap membentuk atmosfer dan yang lainnya disimpan dalam batuan.

Struktur

Atmosfer dibentuk oleh berbagai lapisan konsentris yang dipisahkan oleh zona transisi. Batas atas lapisan ini tidak jelas dan beberapa penulis menempatkannya di atas 10.000 km di atas permukaan laut.

Daya tarik gaya gravitasi dan cara kompresi gas mempengaruhi distribusinya di permukaan bumi. Dengan demikian, proporsi terbesar dari total massa (sekitar 99%) terletak di 40 km pertama di atas permukaan laut.

Tingkat atau lapisan udara atmosfer yang berbeda memiliki komposisi kimia dan variasi suhu yang berbeda. Menurut pengaturan vertikalnya, dari yang paling dekat ke yang terjauh dari permukaan bumi, lapisan-lapisan berikut diketahui: troposfer, stratosfer, mesosfer, termosfer, dan eksosfer.

Berkenaan dengan komposisi kimia udara atmosfer, dua lapisan didefinisikan: homosfer dan heterosfer.

Homosfer

Itu terletak di 80-100 km pertama di atas permukaan laut, dan komposisi gas di udara homogen. Di sini terletak troposfer, stratosfer, dan mesosfer.

Heterosfer

Ini hadir di atas 100 km dan ditandai karena komposisi gas yang ada di udara bervariasi. Itu bertepatan dengan termosfer. Komposisi gas bervariasi pada ketinggian yang berbeda.

Komposisi udara atmosfer primitif

Setelah pembentukan Bumi, sekitar 4.500 juta tahun yang lalu, gas-gas yang membentuk udara atmosfer mulai menumpuk. Gas-gas tersebut terutama berasal dari mantel bumi, serta dari dampak dengan planetesimal (agregat materi yang berasal dari planet-planet).

Akumulasi CO2

Aktivitas vulkanik besar di planet ini mulai melepaskan berbagai gas ke atmosfer, seperti N2, CO2 dan H.2O. Karbon dioksida mulai menumpuk, sejak karbonasi (proses fiksasi CO)2 atmosfer dalam bentuk karbonat) langka.

Faktor-faktor yang mempengaruhi fiksasi CO2 pada saat ini mereka adalah hujan dengan intensitas yang sangat rendah dan daerah benua yang sangat berkurang.

Asal usul kehidupan, akumulasi metana (CH4) dan penurunan CO2

Makhluk hidup pertama yang muncul di planet ini menggunakan CO2 dan H.2 untuk melakukan pernapasan. Organisme pertama ini bersifat anaerob dan metanogenik (mereka menghasilkan sejumlah besar metana).

Metana terakumulasi di udara atmosfer, karena dekomposisi sangat lambat. Ini terurai oleh fotolisis dan dalam atmosfer yang hampir bebas oksigen, proses ini bisa memakan waktu hingga 10.000 tahun.

Menurut beberapa catatan geologis, sekitar 3.500 juta tahun yang lalu ada penurunan CO2 di atmosfer, yang telah dikaitkan dengan udara yang kaya CH4 mengintensifkan hujan, mendukung karbonasi.

Kejadian oksidatif hebat (akumulasi O2)

Diperkirakan sekitar 2400 juta tahun yang lalu jumlah O2 di planet ini mencapai tingkat penting di udara atmosfer. Akumulasi elemen ini dikaitkan dengan penampilan organisme fotosintesis.

Fotosintesis adalah proses yang memungkinkan molekul organik untuk disintesis dari molekul anorganik lainnya di hadapan cahaya. Selama kejadiannya, O dilepaskan2 sebagai produk sekunder.

Laju fotosintesis yang tinggi yang dihasilkan oleh cyanobacteria (organisme fotosintetik pertama) mengubah komposisi udara atmosfer. Sejumlah besar O2 yang dilepaskan, kembali ke atmosfer semakin banyak teroksidasi.

Tingkat O yang tinggi ini2 mempengaruhi akumulasi CH4, karena mempercepat proses fotolisis senyawa ini. Dengan mengurangi metana secara drastis di atmosfer, suhu planet ini menurun dan zaman es pun terjadi..

Efek penting lain dari akumulasi O2 di planet ini, itu adalah pembentukan lapisan ozon. O2 atmosfer terdisosiasi oleh efek cahaya dan membentuk dua partikel oksigen atom.

Oksigen atom bergabung kembali dengan O2 molekul dan membentuk O3 (ozon). Lapisan ozon membentuk penghalang pelindung terhadap radiasi ultraviolet, yang memungkinkan perkembangan kehidupan di permukaan bumi.

Nitrogen atmosfer dan perannya dalam asal usul kehidupan

Nitrogen adalah komponen penting dari organisme hidup, karena itu diperlukan untuk pembentukan protein dan asam nukleat. Namun, N2 atmosfer tidak dapat digunakan secara langsung oleh sebagian besar organisme.

Fiksasi nitrogen dapat berupa biotik atau abiotik. Terdiri dari kombinasi N2 dengan O2 atau H2 untuk membentuk amonia, nitrat atau nitrit.

Isi N2 di udara atmosfer mereka tetap kurang lebih konstan di atmosfer Bumi. Selama ini akumulasi CO2, N fiksasi2 Itu pada dasarnya abiotik, dengan pembentukan nitrogen oksida, dibentuk oleh disosiasi fotokimia molekul H.2O dan CO2 itulah sumber dari O2.

Ketika penurunan terjadi level CO2 di atmosfer, laju pembentukan nitrogen oksida menurun drastis. Diperkirakan bahwa selama waktu ini rute biotik pertama dari fiksasi N berasal2.

Komposisi udara atmosfer saat ini

Udara atmosfer dibentuk oleh campuran gas dan unsur-unsur lain yang cukup kompleks. Komposisinya dipengaruhi terutama oleh ketinggian.

Homosfer

Telah ditentukan bahwa komposisi kimia dari udara atmosfer kering di permukaan laut cukup konstan. Nitrogen dan oksigen membentuk sekitar 99% dari massa dan volume homosfer.

Nitrogen atmosfer (N2) dalam proporsi 78%, sedangkan oksigen merupakan 21% dari udara. Unsur paling melimpah berikutnya dari udara atmosfer adalah argon (Ar), yang menempati kurang dari 1% dari total volume.

Ada elemen lain yang sangat penting, bahkan ketika mereka dalam proporsi kecil. Karbon dioksida (CO2) hadir dalam proporsi 0,035% dan uap air dapat bervariasi antara 1 dan 4%, tergantung pada wilayah.

Ozon (O3) ditemukan dalam proporsi 0,003%, tetapi merupakan penghalang penting untuk perlindungan makhluk hidup. Juga dalam proporsi yang sama ini kita menemukan beberapa gas mulia seperti neon (Ne), krypton (Kr) dan xenon (Xe).

Selain itu, ada keberadaan hidrogen (H2), dinitrogen oksida dan metana (CH4) dalam jumlah yang sangat kecil.

Elemen lain yang merupakan bagian dari komposisi udara atmosfer adalah air cair yang terkandung di awan. Demikian juga, kita menemukan elemen padat seperti spora, serbuk sari, abu, garam, mikroorganisme, dan kristal es kecil..

Heterosfer

Pada level ini, ketinggian menentukan jenis gas yang dominan di udara atmosfer. Semua gas ringan (berat molekul rendah) dan disusun dalam empat lapisan berbeda.

Diakui bahwa dengan bertambahnya tinggi, gas-gas yang paling banyak memiliki massa atom yang lebih rendah.

Antara ketinggian 100 dan 200 km, ada molekul nitrogen yang lebih banyak (N2). Berat molekul ini adalah 28.013 g / mol.

Lapisan kedua dari heterosfera disesuaikan dengan atom O dan terletak antara 200 dan 1000 km di permukaan laut. Atom O memiliki massa 15.999, lebih ringan dari pada N2.

Kemudian, kami menemukan lapisan helium antara ketinggian 1000 dan 3500 km. Helium memiliki massa atom 4.00226.

Lapisan terakhir dari heterosfer dibentuk oleh atom hidrogen (H). Gas ini adalah yang paling ringan dalam tabel periodik, dengan massa atom 1,007.

Referensi

  1. Katz M (2011) Bahan dan bahan baku, Udara. Panduan Didaktik Bab 2. Institut Nasional Pendidikan Teknologi, Departemen Pendidikan. Buenos Aires Argentina 75 hal
  2. Biksu PS, C Granier, S Fuzzi et al. (2009) Perubahan komposisi atmosfer - kualitas udara global dan regional. Lingkungan Atmosfer 43: 5268-5350.
  3. Pla-García J dan C Menor-Salván (2017) Komposisi kimiawi dari atmosfer primitif planet Bumi. Quim 113: 16-26.
  4. Rohli R dan Vega A (2015) Klimatologi. Edisi Ketiga. Jones dan Bartlett Learning. New York, Amerika Serikat. 451 hal.
  5. Saha K (2011) Atmosfer Bumi, fisika dan dinamikanya. Springer-Verlag. Berlin, Jerman.367 hal.