החוברת · דף לימוד
האטמוספרה, הרכב האוויר וזיהוי גזים
מדעים · כיתה ז׳ · פרק 2: המודל החלקיקי
שכבת הגזים העוטפת את כדור הארץ - ממה היא מורכבת וכיצד מזהים את מרכיביה?
מהי האטמוספרה?
המילה אטמוספרה מגיעה מיוונית: אטמוס = אדים, ספרה = כדור. זוהי שכבת גזים דקה העוטפת את כדור הארץ.
היחס בין קוטר כדור הארץ לעובי האטמוספרה דומה ליחס בין קוטר תפוח לעובי קליפתו - כלומר, האטמוספרה דקה מאוד ביחס לגודל כדור הארץ!
האוויר שאנו נושמים הוא החלק התחתון של האטמוספרה.
האוויר כתערובת
האוויר אינו חומר אחד-הוא תערובת של מספר גזים שונים. כל גז שומר על תכונותיו הייחודיות בתוך התערובת.
למרות שאיננו רואים את האוויר, הוא קיים סביבנו תמיד. הוא תופס מקום (נפח) ויש לו מסה-ולכן הוא חומר לכל דבר!
הרכב האוויר - תערובת גזים
הרכב האוויר
| גז | סימן כימי | אחוז באוויר | תפקיד עיקרי |
|---|---|---|---|
| חנקן | N₂ | ~78% | גז "ניטרלי" - לא משתתף בנשימה או בעירה |
| חמצן | O₂ | ~21% | חיוני לנשימה ולתהליכי בעירה |
| ארגון | Ar | ~0.9% | גז אציל - אינו מגיב עם חומרים אחרים |
| פחמן דו-חמצני | CO₂ | ~0.04% | חיוני לפוטוסינתזה, גורם לאפקט חממה |
| גזים נוספים | Ne, H₂, O₃, CH₄... | כמויות זעירות | ניאון, מימן, אוזון, מתאן ועוד |
שימו לב: למרות שהחמצן הוא ה"כוכב" בנשימה, הוא מהווה רק כחמישית מהאוויר!
חנקן (N₂) - 78%
חמצן (O₂) - 21%
פחמן דו-חמצני (CO₂) - 0.03%
אדי מים וגזים אצילים
תכונות הגזים באטמוספרה - מבט מעמיק
פחמן דו-חמצני (CO₂) - פירוט
זיהוי: הגז מדכא בעירה - מכבה נר דולק.
חמצן (O₂) - פירוט
זיהוי: מעודד בעירה - גורם לקיסם עמום להידלק מחדש.
מימן (H₂) - פירוט
זיהוי: דליק מאוד - בקירוב קיסם דולק נשמע פיצוץ קל ("פופ").
חנקן (N₂) - פירוט
כיצד מזהים גזים?
אפיון וזיהוי גזים (Gas Identification) במעבדה הכימית מסתמך על בחינת תכונותיהם הפיזיקליות והכימיות הייחודיות, כגון מידת הריאקטיביות שלהם (דליקות או תמיכה בבעירה), אורגנולפטיקה (צבע וריח אופייניים), וצפיפותם היחסית לאוויר נורמלי.
לחץ אוויר וגובה
מה קורה לאוויר בגובה?
ביחס ישר לעלייה בגובה הטופוגרפי מכדור הארץ, הלחץ האטמוספרי וצפיפות האוויר יורדים משמעותית עקב היחלשות כוח הכבידה השומר את הפאזה הגזית. למרות ירידת הצפיפות ההדרגתית (האוויר הופך 'דליל'), היחס באחוזי הגזים בתערובת האוויר (78% חנקן, 21% חמצן) נשאר קבוע לחלוטין.
האחוזים לא משתנים, אבל כמות החלקיקים בכל נשימה יורדת!
מדוע מטפסי הרים הגבוהים זקוקים למסכות חמצן, למרות שאחוז החמצן באוויר לא משתנה?
אם החמצן הוא רק בערך 21% מהאוויר, למה הוא עדיין מספיק גם לנשימה וגם לבעירה?