El aire: composición, capas de la atmósfera y reacciones del oxígeno
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El aire es la mezcla de gases que forma la atmósfera terrestre. No siempre fue igual: la atmósfera primitiva casi no tenía oxígeno, y fueron las primeras algas y bacterias fotosintéticas las que, durante millones de años, la enriquecieron hasta hacer posible la vida de plantas y animales como la conocemos.
Composición del aire
El aire es una mezcla homogénea. En el aire seco y limpio, sus componentes están en estas proporciones (en volumen):
| Componente | Fórmula | Porcentaje |
|---|---|---|
| Nitrógeno | 78 % | |
| Oxígeno | 21 % | |
| Argón | 0.93 % | |
| Dióxido de carbono | 0.04 % | |
| Neón | 0.0018 % | |
| Helio | 0.0005 % | |
| Metano | 0.0002 % | |
| Kriptón | 0.0001 % |
Además, el aire contiene una cantidad variable de vapor de agua (de 0 a 4 %) y partículas de polvo, polen y sal marina. La concentración de ha subido de unos 0.028 % antes de la Revolución Industrial a más de 0.042 % en la actualidad.
- El nitrógeno es poco reactivo; las plantas lo aprovechan gracias a bacterias que lo transforman en nitratos.
- El oxígeno es indispensable para la respiración y la combustión.
- El argón y los demás gases nobles casi no reaccionan; el argón se usa en focos y en soldadura.
Capas de la atmósfera
| Capa | Altitud aproximada | Características |
|---|---|---|
| Troposfera | 0 a 12 km | Contiene el 75 % del aire y casi todo el vapor de agua; aquí ocurre el clima. La temperatura baja con la altura |
| Estratosfera | 12 a 50 km | Contiene la capa de ozono, que absorbe la radiación ultravioleta; por eso la temperatura sube |
| Mesosfera | 50 a 85 km | La más fría; ahí se queman los meteoritos (estrellas fugaces) |
| Termosfera | 85 a 600 km | Aire muy enrarecido que se calienta mucho con la radiación solar; ahí se forman las auroras |
Reacciones del oxígeno
El oxígeno es muy reactivo: se combina con casi todos los elementos. Estas reacciones se llaman oxidaciones. Algunas son rápidas, como la combustión, y otras lentas, como la corrosión del hierro o la respiración celular.
Combustión
La combustión es la reacción rápida de un combustible con el oxígeno que libera energía en forma de calor y luz. Los combustibles más comunes son los hidrocarburos (compuestos de carbono e hidrógeno), como el gas LP, la gasolina y el diésel.
Combustión completa: hay suficiente oxígeno y se producen dióxido de carbono y agua. La flama es azul.
La segunda es la combustión del octano, un componente de la gasolina.
Combustión incompleta: falta oxígeno y se produce monóxido de carbono (), un gas muy tóxico, o incluso carbono puro (hollín). La flama es amarilla y humeante.
Por eso nunca se debe usar un calentador de gas en un cuarto cerrado.
Formación de óxidos básicos
Los metales reaccionan con el oxígeno y forman óxidos básicos (óxidos metálicos), que con agua producen hidróxidos:
La última es la base de la corrosión del hierro (la herrumbre es óxido de hierro hidratado).
Formación de óxidos ácidos (anhídridos)
Los no metales reaccionan con el oxígeno y forman óxidos ácidos o anhídridos, que con agua producen oxiácidos:
Varios de estos óxidos son contaminantes del aire y, al disolverse en el agua de lluvia, producen lluvia ácida.
Comprueba lo aprendido
1. ¿Cuáles son los dos gases más abundantes del aire?
El nitrógeno (78 %) y el oxígeno (21 %).
2. ¿Qué gas tóxico produce la combustión incompleta?
El monóxido de carbono, .
3. ¿Qué tipo de óxido forma el calcio al reaccionar con oxígeno?
Un óxido básico (CaO), porque el calcio es un metal: .
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios resueltos sobre el aire
Referencias
- Hill, J. W. y Kolb, D. K. (1999). Química para el nuevo milenio (8.ª ed.). Pearson Educación.
- Chang, R. y Goldsby, K. A. (2017). Química (12.ª ed.). McGraw-Hill.
- Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).
