Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

4.3: Інші слідові гази

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    37929

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Сотні різних слідових газів були виміряні в атмосфері, і, можливо, ще тисячі ще належить виміряти. Багато з них є летючими органічними сполуками (ЛОС). Летючі означає, що сполука може існувати в рідкій або твердій фазі, але вона легко випаровується. Органічні означає, що сполука містить вуглець, але не є вуглекислим газом, чадним газом або карбідами та карбонатами, що містяться в гірських породах. Існують також інші хімічні речовини, такі як оксиди азоту (наприклад, оксид азоту (NO), діоксид азоту (NO 2), азотна кислота (HNO 3)), сполуки сірки (наприклад, діоксид сірки (SO 2), сірчана кислота (H 2 SO 4)) і галогенні сполуки (наприклад, природний метил хлорид (CH 3 Cl), хлорфторуглероди людського виробництва (CCl 2 F 2)). Якщо ми звернемо увагу, ми часто можемо відчути запах та ідентифікувати багато з цих хімічних речовин, навіть на слідових рівнях, хоча деякі, такі як метан, чадний газ (CO) та хлорфторуглеці, не мають запаху. Нам подобається пахнути ЛОС, що випромінюються деревами в лісі - ах, цей свіжий сосновий запах - але ми тримаємо ніс, щоб уникнути запахів застійного болота.

    Окрім цих тисяч хімічних речовин, які щодня викидаються в атмосферу, є також деякі дуже реактивні сполуки, які створюються хімією атмосфери і відіграють важливу роль очищення атмосфери від багатьох газів. Найбільш важливими реактивними газами є озон (O 3) і гідроксил (ОН). Ми зосередимо обговорення хімії атмосфери на цих двох.

    Окислювальна здатність атмосфери

    Атмосфера Землі є окислювальним середовищем. Цей термін означає те, що ви думаєте: гази, що викидаються в атмосферу, реагують таким чином, що збільшує вміст кисню. Гази, що містять кисень, як правило, «липкіші» на поверхнях і більш розчинні у воді, а це означає, що вони прилипають, коли потрапляють на поверхню, або вони можуть бути легко захоплені хмарами та краплями дощу і відкладатися на поверхні Землі. Ми називаємо гази, що потрапляють на поверхню і налипають «сухим відкладенням», а гази, що потрапляють в опади і випадають, «мокрим осадженням».

    Розглянемо природний газ, який дуже важливий у нашому житті — метан (він же природний газ). Все більше метану видобувається з-під земної поверхні і використовується для керування нашими електростанціями, обігріву наших будинків, приготування їжі та, все частіше, для керування нашими транспортними засобами. Метан - це проста молекула - CH 4 - в якій кожна з чотирьох зв'язків вуглецю зроблена з атомом водню. Енергія надходить від нагрівання метану до досить високих температур, які змушують його реагувати, виділяючи енергію, коли утворюються більш стабільні молекули. При повному згорянні кожна молекула метану перетворюється в СО 2 і дві Н 2 О. В процесі витрачається чотири атома кисню або дві молекули кисню.

    Цей же процес відбувається в атмосфері, але при значно більш низьких температурах і з набагато повільнішою швидкістю. В обох випадках першим етапом послідовності окислення метану є реакція з гідроксильним радикалом (ОН). У воді гідроксил втрачає електрон і іонізується (ОН -), але в атмосфері гідроксил не іонізується. Ми називаємо ОН вільним радикалом, оскільки він має непарну кількість електронів (вісім для кисню і один для водню). Будь-який газ з непарною кількістю електронів є реактивним, тому що електрони хочуть бути в парі в молекулах, тому що це робить їх більш стабільними.

    Найчастіше горіння відбувається неефективно, в результаті чого утворюється чадний газ (СО). Приклади включають лісові пожежі, люди спалюють поля, щоб очистити їх для посадки, погано налаштовані транспортні засоби, неефективні промислові процеси та інші процеси, спричинені людиною. Основним способом видалення СО з атмосфери є реакція з атмосферним ОН. Потрібен деякий час, щоб CO був видалений з атмосфери реакцією з OH, щоб супутникові прилади могли відстежувати шлейфи CO, коли вони виходять зі своїх джерел і протікають по всьому світу.

    Звідки береться OH?

    Перш ніж ми вирішимо це питання, давайте спочатку розглянемо, звідки береться озон (O 3). Ми почнемо зі стратосфери (він же, хороший озон, оскільки він блокує сонячне УФ, яке шкодить людям, іншим тваринам, сільському господарству та екосистемам), а потім врешті-решт ми розглянемо тропосферний озон (він же поганий озон, який є озоном, який шкодить нашому здоров'ю, коли ми його дихаємо, і який шкодить рослинам та їх фрукти).

    Дискусійна діяльність: Слідові гази

    Хотілося б, щоб ви подумали про те, який слідовий газ є найважливішим і чому. Під слідовим газом я маю на увазі газ зі співвідношенням змішування менше 20 ppm в атмосфері. Захистіть свій вибір. Використовуйте інформацію з цього уроку, а також інші джерела (зарахуйте їх, будь ласка!) описати якості цього газу, які змушують думати, що це найважливіший слідовий газ. Потім прочитайте вибір ваших однокласників та відповідайте на їх вибір та подальші запитання та/або аналіз