نسبة الاكسجين في الهواء كم؟
وتعتبر نسبة الأكسجين الموجودة في الهواء مصدر الحياة على سطح الأرض. إذا لم يكن هناك الأكسجين، فلن تتمكن جميع الكائنات الحية من البقاء على قيد الحياة. نسبة الأكسجين والغازات الأخرى الموجودة في الهواء، لذا أدعوكم لزيارة موقع آيوا كورن لمزيد من المعلومات.
نسبة الأكسجين في الهواء
- يتكون الهواء الجوي من مجموعة غازات، 78% منها عبارة عن غاز النيتروجين.
- ويتكون من 21 بالمائة أكسجين و0.9 بالمائة غاز الأرجون.
- ومجموعة أخرى من الغازات مثل الأوزون وثاني أكسيد الكربون والغازات الأخرى.
عنصر الأكسجين
- وهو غاز في درجة حرارة الغرفة ويوجد في شكل غازي. وهو غاز غير معدني.
- رمز الأكسجين هو O وهو عنصر كيميائي. وهو يقع ضمن المجموعة السادسة من عناصر الدورة الثانية في الجدول الدوري ويسمى بمجموعة الجليكوجين.
- في الحالة الطبيعية، يكون غاز الأكسجين على شكل غاز ثنائي الذرة O2 ويعتبر من المواد اللافلزية.
- الأكسجين هو مؤكسد قوي وتتكون المركبات الكيميائية نتيجة ميله إلى الارتباط.
- يوجد الأكسجين بشكل طبيعي في الأوزون، O3، والحديد هو العنصر الأول والأكسجين هو ثاني أكثر العناصر وفرة.
- ومن حيث الوفرة فهو يعتبر العنصر الثالث بعد الأكسجين والهيدروجين والهيليوم.
الخواص الكيميائية للأكسجين
- وهو على شكل جزيئي، وليس على شكل عنصر حر، وهو جزيء نشط كيميائيا في الحالات العادية.
- تتميز تفاعلات الأكسجين بأنها تفاعلات أكسدة واختزال حيث يكتسب الأكسجين إلكترونين لتكوين أكاسيد وبالتالي يصبح أحد المواد المؤكسدة.
- في حالة حدوث صاعقة في الغلاف الجوي، يتفاعل الأكسجين مع النيتروجين.
- عندما تنخفض درجة الحرارة، يتفاعل الأكسجين مع الفلور.
- تتشكل العديد من المعادن نتيجة تفاعلها مع الأكسجين وتتشكل على أسطحها طبقة من الأكسيد، مثل الألومنيوم والتيتانيوم.
الخصائص الفيزيائية للأكسجين
- في الظروف العادية، يكون O2 ثنائي الذرة غازًا عديم الطعم والرائحة وعديم اللون.
- يبلغ طول الرابطة Oo مائة وواحد وعشرون، وتقدر طاقتها بأربعمائة وثمانية وتسعين كيلوجول/مول.
- عندما نريد الحصول على الأكسجين السائل الأزرق، يجب تبريده بدرجة معينة حتى يتكاثف.
- يتم الحصول على الأكسجين عالي النقاء عن طريق التقطير التجزيئي للهواء المسال، وبما أن هذه المادة مادة نشطة للغاية، فيجب فصلها عن المواد القابلة للاشتعال.
- هيكلها البلوري متعدد الأشكال حسب درجة الحرارة.
- يصبح الأكسجين نظامًا بلوريًا ثلاثيًا عند درجات حرارة تتراوح بين -229.35 و -249.26 درجة مئوية.
- عندما تتراوح درجة الحرارة بين -218.75 و-229.35 درجة مئوية، يتحول الأكسجين إلى نظام بلوري مكعب.
- عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون -249.26 درجة مئوية، يصبح الأكسجين الموجود في النظام البلوري أحادي الميل.
- الأكسجين أكثر قابلية للذوبان في الماء من النيتروجين، لكنه يعتبر ضعيفا.
تطرف الأكسجين
- الأكسجين الجزيئي هو الشكل الشائع على الأرض.
- أشهر متآصل للأكسجين هو الأوزون.
- هناك جذور أخرى أقل شهرة مثل الأكسجين الذري والأوكتوكسيجين.
- يتكون الأوزون من اتحاد ثلاث ذرات أكسجين ويكون على شكل غاز أزرق ذو رائحة مختلفة.
- كما يصنف الأوزون على أنه مادة مؤكسدة قوية ويعتبر من المواد التي تلحق الضرر بأنسجة الرئة.
- عندما يحدث تفاعل بين O2 والأكسجين الذري، يتم إنتاج الأوزون تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية.
- بالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاج الأوزون عندما يتفاعل الأكسجين مع ثاني أكسيد النيتروجين.
- وتحمي طبقة الأوزون من الإشعاع عن طريق امتصاص الأشعة فوق البنفسجية.
- ويعتبر ملوثاً للهواء عندما يقترب من الأرض.
- ما يعرف بالأكسجين المفرد ينتج عن دوران الإلكترونات وهو نشط كيميائيا.
- ويتشكل في العديد من الحالات، بما في ذلك من الماء من خلال الطاقة الشمسية.
- تتشكل طبقة التروبوسفير عندما يحدث التفكك الضوئي للأوزون من الأشعة فوق البنفسجية.
- تساعد الكاروتينات الموجودة في النباتات أيضًا في عملية امتصاص الطاقة العالية للأكسجين وتحويلها إلى أكسجين ثلاثي.
ظهور الأكسجين
- قبل ملياري سنة لم يكن هناك أكسجين في الهواء الجوي، وحدث شيء ما أدى إلى تكوين الأكسجين.
- ولو دخلنا إلى آلة الزمن سنرى أننا لا نستطيع التنفس إلا في خزانات الأكسجين.
- ظهر هذا الغاز منذ 2.4 مليار سنة. وبدون هذا الحدث، لا يمكن للكائنات الحية أن تعيش على سطح الأرض.
- لقد درس العلماء سبب وجود الأكسجين وافترضوا أن الحياة نفسها هي المسؤولة عن وجود الأكسجين.
- قبل ظهور الأكسجين، شهدت الحياة تطورات عديدة. كان عمر الأرض ملياري سنة عندما ظهر الأكسجين، أما الآن فعمرها أربعة مليارات ونصف المليار سنة، وكانت الكائنات الحية وحيدة الخلية في ذلك الوقت.
- من غير المعروف متى بدأت الحياة، لكن أقدم حفرية يعود تاريخها إلى 3.5 مليار سنة.
- وهذا يعني أن الحياة كانت موجودة قبل ظهور الأكسجين، ويعتقد العلماء أن هذه الكائنات هي السبب في ظهور الأكسجين.
- لقد وجد العلماء أن هناك كائنات تسمى البكتيريا الزرقاء تطلق غاز الأكسجين لمدة خمسمائة مليون سنة، لكن لا يمكن تأكيد ذلك لأنه غير موثوق.
- وهناك تفسير آخر وهو أن الهواء ينتج الأكسجين النقي من خلال وجود مواد كيميائية على شكل غازات بركانية تتفاعل مع الأكسجين.
نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي
- وتبلغ نسبة الأكسجين واحداً وعشرين بالمائة، وهي كافية للحفاظ على التوازن.
الخصائص العامة للأكسجين
- الأكسجين ليس له طعم.
- الأكسجين أيضًا عديم اللون والرائحة.
- الأكسجين هو غاز لا يوصل أو يتفاعل مع الكهرباء أو الحرارة.
- الأكسجين؛ وهو غاز يذوب في الكحول والماء والعديد من السوائل الأخرى.
- كثافة الأكسجين أثقل من كثافة الهواء وتقدر بـ 1.429 جرام لكل لتر.
- وأخيرًا، فإن الشكل التقليدي للأكسجين هو غازي، لكنه يمكن أن يتحول إلى سائل عند تعرضه لدرجات حرارة -182.96 درجة مئوية.
- يتحول إلى مادة صلبة عند درجة حرارة 218.4.
مجالات استخدام الأكسجين
1- الأكسجين في وسائل النقل
- تحتاج الطائرات إلى الهواء للطيران. يمثل الهواء خمس الغازات التي تساعد على توفير الضغط اللازم للطيران.
- تحتاج الصواريخ والسيارات إلى الأكسجين السائل لزيادة معدل احتراق الوقود.
- ويستخدم بيروكسيد الهيدروجين لتشغيل محركات الغواصات قبل وصولها إلى السطح.
2- استخدام الأكسجين لتنظيف المياه القذرة
تعمل البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة من خلال الأكسجين لتدمير الكائنات الطفيلية والبكتيرية السامة.
3- الأكسجين في الترفيه
- توفر بعض المنظمات الأكسجين المنكه، لكن منظمات الرعاية الصحية ترفضه باعتباره غير منظم طبيًا وغير آمن.
- كل ذلك باسم المتعة، لتخفيف التوتر وتحسين الحالة المزاجية لمستخدميها.
4- استخدام الأكسجين أثناء عملية التنفس
- تحتاج العديد من الكائنات الحية، مثل الثدييات، إلى الأكسجين.
- تتنفس الكائنات الحية الأكسجين ويدخل إلى الرئتين، حيث يمتصه الدم وينقله إلى خلايا أخرى في بقية أجزاء الجسم. وهذا ما يسمى التنفس الخلوي.
- يتم إنتاج الطاقة البشرية من خلال اتحاد الأكسجين والجلوكوز، مما يؤدي إلى إنتاج ثاني أكسيد الكربون.
- يحتاج بعض المرضى إلى الأكسجين عندما لا يستطيعون التنفس بشكل طبيعي.
- يتم استخدامه من قبل بعض مرضى سرطان الرئة.
- يستخدم طاقم الغواصة خزانات الأكسجين في حالة حدوث ثقب في الغواصة تحت الماء.
- إذا كان هناك ثقب في الطائرة، فسيكون هناك أكسجين لمساعدة الركاب.
5- الأكسجين كمبرد
- مثلما يستخدم مستخدمو الكمبيوتر الأكسجين كمبرد للأجهزة، فإنهم يستخدمونه أيضًا كمبرد في أنظمة الصواريخ.
- ويتميز الأكسجين السائل بقدرته على التبريد نظراً لأن درجة حرارته ليست مرتفعة وكثافته منخفضة.
استخدام الأكسجين كغاز مضغوط
وبما أن الأكسجين يعتبر غازا مضغوطا، فإنه يستخدم في المسامير والمثاقب والرشاشات، وهذه الأدوات تحتاج إلى هواء مضغوط.
1- الاستخدامات الصناعية للأكسجين
- يمكن استخدام الأكسجين في اللحام نظرًا لقدرته على زيادة درجة حرارة اللهب.
- ويستخدم الأكسجين في صناعة الصلب، ويحتوي الفولاذ على مركبات غير مرغوب فيها.
- ويمكن استخدامه في إنتاج بعض المركبات مثل الميثانول والأسيتيلين.
2- الأكسجين كمؤشر بيئي
يستخدم الباحثون الأكسجين للتأكد من نقاء المياه وملاءمتها. يجب أن يكون مستوى الأكسجين مناسبا لأنه إذا كان مرتفعا فإنه يمكن أن يقتل الكائنات الحية.
3- استخدام الأكسجين في مجال الطب
- تحتاج المستشفيات إلى خزانات الأكسجين لعلاج المرضى، وخاصة مرضى سرطان الرئة.
- يستخدم في حاضنات الأطفال وخاصة الأطفال حديثي الولادة الذين لم يكتمل نموهم عند الولادة.
- ونظرًا لزيادة محتوى الأكسجين، يجب تنظيم الكميات حتى لا تضر بها.
4- الهواء
- يعتبر الهواء شيئاً مهماً في الحياة ولا يمكن للحياة بدونه حيث أن جميع الكائنات الحية تعتمد عليه بشكل أساسي.
- سيؤدي نضوب الأكسجين لأي سبب من الأسباب إلى انقراض جميع الكائنات الحية.
- كما يوجد الهواء في كل مكان في مياه الأنهار والمحيطات والبحار، وبين الكهوف والصخور والمغارات.
- في بعض الأحيان، عندما لا تكون هناك رياح، نشعر بعدم وجود الأكسجين، لكنه في الحقيقة موجود ولكننا لا نشعر به لأنه خفيف.
5- أهمية الطقس
- الهواء مهم جدا لجميع الكائنات الحية للتنفس.
- يساعد في إنتاج النباتات.
- دورات الرياح تنتج أيضا الطاقة الكهربائية.
- يساعد على حرق الوقود.
- يحمي الأرض من الأشعة الضارة ويسمح للأشعة المرئية بالمرور من خلالها.
- يساعد على نقل الصوت ويحمي الأرض من الشهب.
- فهو يحافظ على دفء الأرض، وينتج الخل ويوزع الحرارة على الأرض.
6- نسب الغازات في الهواء
- ثمانية وسبعون في المئة من الهواء يتكون من النيتروجين.
- واحد وعشرون بالمئة أكسجين.
- وهناك غازات خاملة مثل الأرجون الذي تبلغ نسبته سبعة وتسعين بالمائة.
- يمثل ثاني أكسيد الكربون ثلاثة بالمائة.
- مع بعض بخار الماء وهي نسبة غير مستقرة.
8- مكونات الغلاف الجوي
- وهو يتكون من ثاني أكسيد الكربون وواحد وستة وأربعين ألف بالمائة.
- يمثل الأرجون تسعمائة وأربعة وثلاثين جزءًا من الألف بالمائة.
- يعتبر النيتروجين، الذي يمثل ثمانية وسبعين بالمائة، العنصر الأكثر وفرة في الهواء.
- وتمثل نسبة الأكسجين ثلاثة وعشرين بالمائة وخمسة عشر جزءًا من مائة.
9- تكوين الغلاف الجوي
- وينقسم الغلاف الجوي بحسب اختلاف درجات الحرارة على النحو التالي:
- يصل التكتل الدوار إلى ارتفاع ستة عشر كيلومترًا فوق مستوى سطح البحر ويحتوي على ثمانين بالمائة من الهواء.
- ويصل ارتفاع هذه الطبقة إلى سبعة عشر كيلومتراً عند خط الاستواء وسبعة كيلومترات عند القطبين.
- ويتميز بدرجات حرارته المتغيرة.
- وتبعد الكرة الوسطى عن الكرة الدوارة حوالي خمسة وثمانين بالمائة.
- ويبعد التكتل العلوي عن التكتل الدوار حوالي خمسين كيلومترا ويحتوي على الأوزون.
- الفضاء على بعد أربعمائة وخمسة وتسعين كيلومترا.
- وتقع المنطقة الحرارية على بعد حوالي أربعمائة وخمسين كيلومترا من المنطقة الوسطى.
- الفضاء خارج الكوكب يبعد حوالي تسعمائة كيلومتر.
10- خصائص الهواء
- لا تأخذ شكلاً محدداً، فهي تشغل الوعاء الذي هي فيه.
- عندما نقارن كرة فارغة بكرة مملوءة بالهواء، نلاحظ كتلة الهواء ونجد ذلك. الكرة الممتلئة لها كتلة أكبر من الكرة الفارغة.
- يعتبر الهواء قابلاً للانتشار؛ بحيث إذا وضعنا فم بالون مملوء بالهواء فوق فم بالون فارغ فإن الهواء سيتحرك نحو البالون الفارغ.
- وهو قابل للتمدد لأنه يتمدد بالحرارة وينكمش بالبرد.
- والدليل على ذلك ما يلي: إذا أحضرنا وعاء وسكبنا فيه الماء، ثم وضعنا بالوناً على سطح الماء ووضعناه على الموقد، سنلاحظ أنه مع ارتفاع الهواء إلى أعلى، ينتفخ البالون وينتفخ. وبالتالي ينتفخ البالون أيضًا.
- وهو ليس موصلاً للكهرباء.
- يمكن توسيعها وضغطها.
- ليس له لون أو رائحة أو طعم.
كيف يتكون الهواء؟
- يتشكل الهواء نتيجة ارتفاع الغازات الخفيفة إلى الأعلى.
- وبما أن الجاذبية تعمل على منع خروج الغازات من الغلاف الجوي، فإن هذه الغازات تستمر في الطفو في الفضاء بسبب جاذبية الأرض.
- وتتجمع هذه الغازات بنسب مختلفة لتكوين الهواء.
أسباب حركة الهواء
- يتكون الهواء من مجموعة من الجزيئات الصغيرة التي تتحرك بشكل عشوائي.
- ومع قيام أشعة الشمس بتسخين الأرض وتسخين جزيئات الهواء، يصبح الهواء عشوائيًا بشكل متزايد ويبدأ في التوسع والانتشار.
- وهذا يؤدي إلى ارتفاع الهواء وانخفاض كثافته.
- يهبط الهواء البارد، ويرتفع الهواء الدافئ، ليعادل الضغط الجوي.
وفي نهاية حديثنا عن نسبة الأكسجين في الهواء، تطرقنا إلى كافة المعلومات عن أهمية الأكسجين ومجالات استخدامه ومكوناته. لذلك يجب على كل منا أن يعطي أهمية 100% لزراعة الأشجار. ويتجدد الأكسجين الموجود في الجو باستمرار.
