نسبة الاكسجين في الهواء يعتبر الأكسجين مصدر الحياة على سطح الأرض، فلولا وجود الأكسجين لما كانت تعيش جميع الكائنات الحية، وسوف نوضح لك في هذا المقال نسبة الأكسجين ونسبة الغازات الأخرى في الهواء، لذا أدعوك للتعرف على المزيد عبر موقع البلد .
نسبة الأكسجين في الهواء
- يتكون الهواء الجوي من مجموعة من الغازات، حيث يتكون من غاز النيتروجين بنسبة ٧٨ في المئة.
- ويتكون من الأكسجين بنسبة ٢١ في المئة، و0.9 من غاز الأرجون.
- ومجموعة أخرى من الغازات مثل الأوزون وثاني أكسيد الكربون وغيرها من الغازات.
عنصر الأكسجين
- هو عبارة عن غاز في درجة حرارة الغرفة ويتواجد في الحالة الغازية وهو غاز غير معدني.
- رمز الأكسجين o وهو عنصر كيميائي، ويقع في الجدول الدوري في المجموعة السادسة ضمن عناصر الدورة الثانية، وتسمى باسم مجموعة الكلايكوجين.
- يكون غاز الأكسجين في الحالة العادية على شكل غاز ثنائي الذرة O2، ويعتبر من ضمن اللافلزات.
- حيث يعتبر الأكسجين من المؤكسدات القوية وتتشكل المركبات الكيميائية نتيجة ميلة للارتباط.
- يوجد الأكسجين بشكل متأصل وهو الأوزون O3، ويعتبر الحديد في المرتبة الأولى والأكسجين في المرتبة الثانية من حيث وفرة العناصر.
- ومن حيث الوفرة أيضاً يعتبر الأكسجين ثالث عنصر بعد الهيدروجين والهيليوم.
الخواص الكيميائية للأكسجين
- في الحالات العادية يكون على شكل جزئ وليس على شكل عنصر حر وهو جزئ نشط كيميائيا.
- تتصف تفاعلات الأكسجين بأنها تفاعلات أكسدة اختزال عندما يقوم الأكسجين باستقبال الكترونين اثنين لتكون الأكاسيد وبذلك تصبح من ضمن المؤكسدات.
- ويتفاعل الأكسجين مع النيتروجين في حالات البرق في طبقات الجو.
- عند انخفاض درجة الحرارة يتفاعل الأكسجين مع الفلور.
- وتتكون الكثير من الفلزات نتيجة تفاعلها مع الأكسجين وتتكون طبقة من الأكاسيد على سطحها، مثل الألومنيوم والتيتانيوم.
الخواص الفيزيائية للأكسجين
- يكون في الظروف العادية ثنائي الذرة O2 على شكل غاز عديم الطعم والرائحة واللون.
- يصل طول الرابطة o-o إلى مائة وواحد وعشرون، أما طاقتها تقدر بأربعمائة ثماني وتسعون كيلو جول /مول.
- عندما نريد الحصول على الأكسجين السائل أزرق اللون، هنا يجب تبريده الى درجة معينة حتى تكثيفه.
- وذلك عن طريق التقطير التجزيئي للهواء المسال، تحصل على الأكسجين عالي النقاوة ويجب فصل هذه المادة عن المواد القابلة للاشتعال لأنها مادة مرتفعة النشاط.
- وحسب درجة الحرارة تكون البنية البلورية متعددة الأشكال.
- يصبح الأكسجين في نظام بلوري ثلاثي عند درجة حرارة بين -229.35 و-249.26 درجة س.
- يصبح الأكسجين في نظام بلوري مكعب عندما تكون درجات الحرارة بين -218.75, -229.35 درجة س.
- يصبح الأكسجين في نظام بلوري أحادي الميل عند وصول درجة الحرارة لأقل من -249.26 درجة س.
- ينحل الأكسجين في الماء أكثر من النيتروجين ولكن تعتبر ضعيفة.
تأصل الأكسجين
- يمثل الأكسجين الجزيئي الشكل الشائع منه على سطح الأرض.
- تعتبر أشهر متآصلات الأكسجين هو الأوزون
- ويوجد متأصلات أخرى أقل شهرة مثل الأكسجين الذري وثماني الأكسجين.
- ويتألف الأوزون من ارتباط ثلاث ذرات أكسجين، ويكون على شكل غاز أزرق ورائحة مختلفة.
- كما يصنف الأوزون ضمن المؤكسدات القوية ويعتبر من المواد التي تؤذي الأنسجة الرئوية.
- وعندما يحدث تفاعل بين O2 مع الأكسجين الذري ينتج الأوزون وذلك تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية.
- وأيضاً عندما يتفاعل الأكسجين مع ثنائي أكسيد النتروجين ينتج الأوزون.
- حيث تقوم طبقة الأوزون بامتصاص الأشعة فوق البنفسجية حيث تقي من الإشعاع.
- وعندما تقترب من الأرض يعتبر من ملوثات الهواء.
- ينشأ ما يعرف باسم الأكسجين الأحادي نتيجة اللف المغزلي للإلكترونات ويكون نشط كيميائيا.
- يتكون في حالات كثيرة ومنها عندما يتكون من الماء وذلك عن طريق الطاقة الشمسية.
- وتتكون طبقة التروبوسفير عند حدوث تفكك ضوئي للأوزون من الأشعة فوق البنفسجية.
- كما تساعد الكاروتينات في النباتات في عملية امتصاص الطاقة المرتفعة للأكسجين وتقوم بتحويلة إلى الأكسجين الثلاثي.
ظهور الأكسجين
- كان الهواء الجوي لا يحتوي على أكسجين منذ ملياري عام وقد حدث شيء أدى إلى ظهور الأكسجين.
- إذا قمنا بالرجوع عبر آلة الزمن فسوف نجد أنفسنا غير قادرين على التنفس إلا باستخدام أسطوانات للأكسجين.
- وقد ظهر هذا الغاز منذ 2.4 مليار سنة، فلولا هذا الحدث ما عاشت كائنات حية على سطح الأرض.
- وقام العلماء بدراسة سبب وجود الأكسجين وافترضوا أن الحياة نفسها هي المسؤولة عن وجود الأكسجين.
- فقد شهدت الحياة تطورات كثيرة قبل ظهور الأكسجين وكان عمر الأرض ملياري عند ظهور الأكسجين، وعمرها الآن أربعة ونصف مليار سنه، وكانت الكائنات بها حينئذ أحادية الخلية.
- ومن غير المعروف لنا متى بدأت الحياة ولكن أقدم حفرية تعود إلى ثلاثة ونصف مليار سنة.
- وهذا يعني أن الحياة كانت موجودة بالفعل قبل ظهور الأكسجين ويظن العلماء أن هذه الكائنات هي السبب في ظهور الأكسجين.
- وقد وجد العلماء أن هناك كائنات كانت موجودة، تسمى السيانوبكتيريا تطلق غاز الأكسجين لمدة خمسمائة مليون سنة، ولكن لا يمكن الجزم بها لأن هذا لا يصدق.
- وهناك تفسير آخر للهواء بأن الأكسجين النقي حدث عن طريق وجود المواد الكيماوية على هيئة غازات بركانية تتفاعل مع الأكسجين.
نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي
- تمثل نسبة الأكسجين واحد وعشرين في المئة وهي نسبة كافية لحفظ التوازن.
الخصائص العامّة للأكسجين
- الأكسجين ليس له طعم.
- الأكسجين عديم اللون والرائحة أيضاً.
- الأكسجين غاز لا يوصل الكهرباء أو الحرارة ولا يتفاعل معهما.
- الأكسجين غاز يذوب في الكحول والماء ومجموعة من السوائل الأخرى.
- الأكسجين كثافته أثقل من كثافته الهواء وتقدر بمقدار 1.429 جرام لكل لتر.
- وأخيرا فإن حالة الأكسجين المتعارف عليها هي الحالة الغازية، ولكنها قد تتحول لسائلة عند التعرض لدرجة حرارة 182.96- درجة مئوية.
- ويتحول إلى الحالة الصلبة عند درجة حرارة 218.4.
استخدامات الأكسجين
1- الأكسجين في وسائل النقل
- في الطائرات، تحتاج إلى الهواء لكي تطير فهو يمثل خمس الغازات، مما يساعد على توفير الضغط للقيام بالطيران.
- تحتاج الصواريخ والسيارات إلى الأكسجين السائل لزيادة معدل احتراق الوقود.
- لتشغيل المحركات في حالة الغواصات، يستخدم الهيدروجين بيروكسيد قبل أن تصل للسطح.
2- استخدامات الأكسجين تنظيف المياه الملوثة
تعمل البكتريا والكائنات الدقيقة عن طريق الأكسجين على القضاء على الكائنات الطفيلية والبكتيرية التي يمكن أن تكون سامة.
3- الأكسجين في الترفيه
- قامت بعض المنظمات بتوفير الأكسجين بنكهات بالرغم من أن المنظمات الصحية ترفض هذا لأنه لا يخضع تحت إشراف طبي وغير آمن.
- وكل ذلك من أجل الترفيه وتقليل الإجهاد وتحسين الحالة المزاجية لمستخدميه.
4- استخدام الأكسجين في عملية التنفس
- تحتاج الكثير من الكائنات الحية للأكسجين مثل الثدييات.
- تتنفس الكائنات الحية الأكسجين فيدخل للرئة ويمتصه الدم وينقله إلى الخلايا الأخرى في بقية الجسم وهذا ما يسمى بالتنفس الخلوي.
- وتبني طاقة الإنسان من خلال اشتراك الأكسجين والجلوكوز وينتج ثاني أكسيد الكربون.
- يحتاج بعض المرضى إلى الأكسجين عندما يكونوا غير قادرين على التنفس الطبيعي.
- يستخدمه بعض المرضى المصابين بسرطان الرئة.
- يستخدم طاقم الغواصات أسطوانات أكسجين إذا حدث ثقب في الغواصة تحت الماء.
- إذا حدث ثقب في الطائرة يكون هناك أكسجين لمساعدة المسافرين.
5- الأكسجين كمبرد
- يستخدم مستخدمي الكمبيوتر الأكسجين كمبرد للأجهزة ويستخدم أيضاً كمبرد في أنظمة الصواريخ.
- يتصف الأكسجين السائل بقدرته على التبريد لأن حرارته ليست عالية ومنخفض الكثافة.
استخدامات الأكسجين كغاز مضغوط
يستخدم الأكسجين في المسامير والمثاقب والرشاشات حيث يعتبر من الغازات المضغوطة وهذه الأدوات تحتاج إلى هواء مضغوط.
1- الاستخدامات الصناعية للأكسجين
- يمكن استخدام الأكسجين في اللحام بسبب قدرته على زيادة درجة حرارة اللهيب.
- يستخدم الأكسجين في صناعة الصلب والمركبات غير المستحبة في الصلب.
- يمكن استخدامه في صناعة بعض المركبات، مثل الميثانول والأسيتيلين.
2- الأكسجين كمؤشر بيئي
يستخدم الباحثين الأكسجين للتأكد من نقاء المياه وصلاحيتها فلا بد أن يكون مستوى الأكسجين مناسب لأنه إذا كان مرتفعا يمكن أن يقضي على الكائنات الحية.
3- استخدامات الأكسجين في المجال الطبي
- لابد من وجود أسطوانات أكسجين في المستشفيات لعلاج المرضى وخاصة مرضى سرطان الرئة.
- يستخدم في حاضنات الأطفال وبالأخص حديثي الولادة الذين لم يكتمل نموهم عند الولادة.
- يجب تنظيم الكميات حتى لا تلحق بهم الضرر نتيجة لزيادة نسبة الأكسجين.
4- الهواء
- يعتبر الهواء شيء أساسي في الحياة ولا يمكن الحياة بدونه، حيث تعتمد الكائنات الحية كلها عليه بشكل أساسي.
- إذا تم اختفاء الأكسجين لأي سبب من الأسباب سوف يؤدي ذلك إلى هلاك الكائنات الحية اجمع.
- كما يوجد الهواء في جميع الأنحاء في مياه الأنهار والمحيطات والبحار وبين المغارات والصخور والكهوف.
- في بعض الأحيان نشعر أن قلة الشعور بالرياح بأنه لا يوجد أكسجين ولكنه موجود بالفعل ولكن نحن لا نشعر به لأنه خفيف.
5- أهمية الهواء
- الهواء، مهم جدا لكافة الكائنات الحية للتنفس.
- فإنه يساعد في بناء النباتات.
- كما تعمل دورات الرياح على توليد الطاقة الكهربائية.
- يساعد في احتراق الوقود.
- يحمي الأرض من الأشعة الضارة ويسمح بمرور الأشعة المرئية.
- يساعد على نقل الصوت ويحمي الأرض من النيازك.
- يعمل على بقاء الأرض دافئة ويقوم بتصنيع الخل ويوزع درجات الحرارة على الأرض
6- نسب الغازات في الهواء
- يتكون الهواء من النيتروجين بنسبة ثماني وسبعون في المئة.
- الأكسجين ونسبته واحد وعشرون في المئة.
- وهناك غازات خاملة مثل الأرجون، نسبته سبعة وتسعون من مئة في المئة.
- وغاز ثاني أكسيد الكربون ويمثل نسبته ثلاثة في المئة.
- مع القليل من بخار الماء وهي نسبة غير ثابتة.
8- مكونات الغلاف الجوي
- يتكون من ثاني أكسيد الكربون ونسبة ستة وأربعون من ألف في المئة.
- الأرجون، وتمثل نسبة تسعمائة وأربعة وثلاثون من ألف في المئة.
- النيتروجين، وتمثل نسبة ثماني وسبعون في المئة ويعتبر أكثر عنصر موجود في الهواء.
- وتمثل نسبة الأكسجين ثلاثة وعشرون وخمسة عشر من مئة في المئة.
9- تركيب الغلاف الجوي
- والغلاف الجوي ينقسم طبقا للاختلافات الحرارية وهي كما يلي
- المتكور الدوار، يصل ارتفاعه إلى ستة عشر كيلو عن سطح البحر ويحتوي على ثمانون في المئة من الهواء.
- يصل الارتفاع عند خط الاستواء لهذه الطبقة سبعة عشر كيلو متر وعند القطبين سبعة كيلو متر.
- تتصف بدرجة حرارتها المتغيرة.
- المتكور الأوسط، ويبعد عن المتكور الدوار بحوالي خمسة وثمانين في المئة.
- المتكور الأعلى، يبعد عن المتكور الدوار بحوالي خمسين كيلو ويوجد به الأوزون.
- الفضاء الخارجي، يكون على بعد بين أربعمائة وخمسة وتسعين كيلو.
- المتكور الحراري، يبعد عن المتكور الأوسط حوالي أربعمائة وخمسين.
- الفضاء غير الكوكبي، يبعد حوالي تسعمائة كيلو.
10- خصائص الهواء
- لا يأخذ شكل معين فهو يشغل الوعاء الذي يحتويه.
- نلاحظ كتلة الهواء ونجدها عندما نقارن بين كرة فارغة وكرة ممتلئة بالهواء، الكرة الممتلئة تمتلك كتلة أكبر من الكرة الفارغة.
- يعتبر الهواء قابل للانتشار مثل إذا وضعنا فوهة بالون ممتلئ بالهواء في فوهة بالونه فارغة سوف ينتقل الهواء إلى البالون الفارغ.
- يمكن أن يتمدد فهو يتمدد بالحرارة وينكمش بالبرودة.
- والدليل على ذلك إذا أحضرنا وعاء ووضعنا به ماء وعلى سطح الماء بالونه ثم نضعها على الموقد، سوف نلاحظ انتفاخ البالون فالهواء يتصاعد إلى أعلى وبذلك ينتفخ البالون.
- يعتبر ليس موصل الكهرباء.
- يعتبر قابل للتوسع والضغط.
- ليس له لون أو رائحة أو طعم.
كيف يتكون الهواء؟
- يتكون الهواء نتيجة صعود الغازات صاحبة الوزن الخفيف إلى أعلى.
- تبقى هذه الغازات طافية في الفراغ بسبب الجاذبية الأرضية حيث تعمل الجاذبية على منع الغازات من الخروج من الغلاف الجوي.
- وتجمعت هذه الغازات بنسب مختلفة وتكون الهواء.
أسباب حركة الهواء
- يتكون الهواء من مجموعة من الجزيئات صغيرة الحجم والتي تنقل بشكل عشوائي.
- وعندما تسخن أشعة الشمس الأرض وتسخن جزيئات الهواء، فإن الهواء يزداد في العشوائية ويبدأ في التوسع والانتشار.
- وهذا يؤدي إلى صعود الهواء لأعلى ونقص كثافته.
- وينزل الهواء البارد الى أسفل ويصعد الهواء الساخن إلى أعلى وهذا يعادل الضغط الجوي.
وفي ختام الحديث عن نسبة الأكسجين في الهواء، نكون قد ذكرنا لك كافة المعلومات حول أهمية الأكسجين واستخداماته ومكوناته، وبالتالي على كل شخص منا أن يهتم بزراعة الأشجار حتى تتجدد نسبة الأكسجين في الجو باستمرار.
