Состав воздуха. Углекислый газ и азот

Определения и обозначения

Состав воздуха — это перечень газов, входящих в воздух, и их примерные количества. Воздух нельзя считать одним газом: в нём смешаны азот, кислород, углекислый газ и другие газы. Знание состава помогает понять, чем дышат организмы, почему горит огонь и как растения получают вещества для питания.

Азот — газ, составляющий основную часть воздуха. Он бесцветный, не имеет запаха и обычно не поддерживает горение. Азот важен для живых организмов, потому что входит в состав соединений, необходимых для роста, но растения обычно получают его не из воздуха, а из почвы.

Углекислый газ — газ, которого в воздухе содержится очень мало. Он образуется при дыхании, горении и разложении остатков, не поддерживает дыхание и горение, зато нужен растениям для образования питательных веществ. Поэтому его небольшое количество имеет большое значение для жизни на Земле.

Как это устроено

Воздух — смесь разных газов, потому что его части сохраняют свои свойства и не превращаются в новое вещество. Главные части этой смеси — азот и кислород, а в малых количествах присутствуют углекислый газ, водяной пар и другие газы. Именно смешивание позволяет воздуху одновременно участвовать в дыхании, горении и жизни растений.

Азота в воздухе около 78%, потому что он составляет его основную часть. Кислорода около 21%: этого достаточно для дыхания большинства организмов и поддержания обычного горения. На остальные газы приходится примерно 1%, поэтому их доля намного меньше, хотя некоторые из них тоже важны.

Углекислого газа в воздухе очень мало, потому что его постоянно поглощают растения. Он возвращается в воздух при дыхании людей, животных и растений, при горении топлива и при разложении остатков организмов. Так количество углекислого газа поддерживается благодаря круговороту веществ в природе.

Растения используют углекислый газ, воду и свет для образования питательных веществ. Поэтому даже небольшая доля этого газа необходима для роста растений и появления органических веществ, которыми прямо или косвенно питаются другие организмы. Сам углекислый газ не поддерживает дыхание и горение, поэтому человек не может заменить им кислород.

Азот обычно не поддерживает горение, потому что он не вступает в такое быстрое взаимодействие с горящими веществами, как кислород. Растения не могут в обычных условиях брать азот непосредственно из воздуха. Они получают его через корни из почвы в составе соединений, которые образуются и накапливаются в почве.

Основные газы воздуха

В таблице сначала сравнивают количество газов, а затем их свойства и значение. Чтобы быстро найти главный газ, посмотрите на второй столбец: больше всего азота. Чтобы понять роль газа, сопоставьте его свойства с процессами дыхания, горения и питания растений.

Разбор задач

Задача 1. Газы в составе воздуха

Условие. Назовите два газа, входящих в состав воздуха, и укажите, какого из них больше. Нужно не просто перечислить газы, а сравнить их доли в смеси.

1. Вспомним, что воздух состоит из нескольких газов.
2. Выберем азот и кислород — это два основных газа воздуха.
3. Сравним их количества: азота около 78%, а кислорода около 21%.

Ответ. В состав воздуха входят, например, азот и кислород. Азота больше, потому что его доля примерно 78%, а кислорода — около 21%.

Задача 2. Значение углекислого газа

Условие. Объясните, почему углекислый газ называют необходимым для растений, хотя его в воздухе мало. В ответе нужно связать количество газа с его участием в образовании питательных веществ.

1. Отметим, что малая доля не означает полное отсутствие значения.
2. Растения поглощают углекислый газ из воздуха и используют его вместе с водой и светом.
3. В результате образуются питательные вещества, необходимые растению для роста.

Ответ. Углекислого газа мало, но он необходим растениям как исходное вещество для образования питательных веществ. Поэтому его небольшое количество имеет большое значение для природы.

Задача 3. Почему гаснет свеча

Условие. В комнате горела свеча, а затем её накрыли банкой. Объясните, почему пламя погасло и какой газ появился при горении. Рассуждение нужно построить по изменениям внутри банки.

1. При горении свеча расходует кислород, находящийся под банкой.
2. Свежий воздух почти не поступает, поэтому запас кислорода уменьшается.
3. Одновременно при горении образуется углекислый газ, который не поддерживает горение.
4. Когда кислорода становится недостаточно, пламя гаснет.

Ответ. Свеча погасла из-за недостатка кислорода. При её горении появился углекислый газ, который не поддерживает горение.

Типичные ошибки

Ошибка: считать воздух одним газом. Так думают, потому что воздух выглядит однородным и невидимым. Проверьте себя: вспомните, что в воздухе есть азот, кислород, углекислый газ и другие газы.

Ошибка: путать азот и кислород по количеству. Кислород чаще вспоминают из-за его роли в дыхании, но его в воздухе меньше, чем азота. Проверьте себя по числам: 78% — азот, 21% — кислород.

Ошибка: считать, что углекислого газа много, потому что он важен растениям. Значение вещества не всегда зависит от его количества. Проверьте себя: углекислого газа очень мало, но растения используют его для образования питательных веществ.

Ошибка: думать, что растения получают азот прямо из воздуха. Это кажется логичным, потому что азота в воздухе больше всего. Проверьте себя: обычно растения поглощают азот корнями из почвы в составе соединений.

Связь с другими темами

Знания о воздухе связаны с понятием смеси: смесь состоит из нескольких веществ, которые сохраняют свои свойства. Поэтому воздух нельзя называть одним веществом или одним газом.

Дыхание людей и животных связано с кислородом: организм использует его, а углекислый газ выделяется наружу. При горении происходит похожее изменение состава воздуха: кислород расходуется, а углекислый газ образуется.

Питание растений связано с углекислым газом и веществами почвы. Из воздуха растение получает углекислый газ, а из почвы — воду и соединения, содержащие, например, азот.

Что запомнить

• Воздух — смесь газов.
• Основная часть воздуха — азот.
• Кислорода в воздухе около одной пятой.
• Углекислого газа в воздухе очень мало.
• Углекислый газ нужен растениям для образования питательных веществ.
• При дыхании и горении образуется углекислый газ.