공기의 구성 성분과 산소의 성질과

 

The LORD helping me…      공기의 구성 성분과 산소의 성질과   지구는 대기권이라고 하는 두꺼운 공기층으로 덮여있는데 공기는 생물이 살아가는 데 없어서는 안 될 중요한 물질이다. 공기로 인해 우리 주변에서는 다양한 현상들이 일어나며 공기는 우리 생활과 밀접하게 관련되어있다. 우리는 공기를 이루고 있는 물질과 그 물질들을 어떻게 이용하고 있는지 살펴보자(공기: 지구 지표 근처에만 있다). 바다가 언제부터 존재했는지에 대해서는 정확히 알 수는 없지만, 적어도 36억 년 전 이전에는 현재와 비슷한 바다가 존재했음을 우리는 그린란드이수아 지방의 암석으로부터 유추할 수 있다. 탄생당시의 바다는 150℃ 정도의 고온으로 추정된다. 더욱이 최초에 내린 비는 대기 중의 염소가스를 포함하기 때문에 강한 산성이었을 것이다. 이 산성비는 지표의 암석을 녹이면서 바로 중화 된다. 지표를 구성하던 규산염의 암석으로부터 Ca(칼슘), Mg(마그네슘), Na(나트륨), 등의 양이온이 녹아 나온다. 한편, 대기는 수증기의 양이 감소함에 따라 남은 이산화탄소를 주성분으로 하게 된다. 수증기는 비로 변했지만 이산화탄소를 주성분으로 하는 대기가 그대로 존속한다면 지표 온도는 150℃ 이하로 내려가지 않는다. 그러나 염려할 필요가 없는 것은 중화된 바다가 이산화탄소를 흡수해 주기 때문이다. 대기 중의 이산화탄소가 바다에 녹아 들어가면 대기량은 점차 줄어들고, 지표 온도는 한층 내려간다. 그리고 하늘은 점차 맑아질 것이다. 바다는 안정을 찾고 구름의 터진 틈으로 얼굴을 내미는 원시 태양이 반짝반짝 빛나게 되었을 것이다. 이와 같이 태양계 세 번째 행성은 바다의 탄생이라는 최초의 기적을 이룬 것이다.  이산화탄소가 더욱 감소하는 것은 대륙이 만들어지기 때문이다. 바다에 녹아들어간 이산화탄소는 석회암이라 부르는 탄산염 암석의 형태로 대륙에 고정되고, 대기 중의 이산화탄소의 압력은 60기압에서 점차 10기압 정도로 내려가게 된다. 대륙이 성장하면서 이산화탄소는 계속 감소하게 되고, 결국 원시 지구의 대기는 그 주성분을 질소로 하면서 계속 진화하게 된다.     공기의 조성 1)대기: 지구 중력에 의해 지구 둘레에 붙들려 있는 기체 전체 2)대기권: 지표위에 대기가 머무는 부분 3)공기: 대기의 하층 부분을 구성하는 기체를 가리키며 대기보다 더 흔히 사용하는 생활 용어로서 대기와 혼           용하여 사용된다. 4)대기권의 분류                        대류권               (지표~높이 약 160km)  * 올라갈수록 온도 하강  * 불안정하여 대류 활발  * 기상 현상  * 권계면 높이: 극<적도                       성층권              (높이 약 16km~50km)  * 올라갈수록 온도 상승(오존층의 자외선 흡수  * 안전하므로 대류 없음  * 비행기 항로로 이용                       중간권              (높이 약 50km~80km)  * 올라갈수록 온도 하강  * 높이 80km 부근에서 온도가 가장 낮음  * 대류 운동이 일어나지만 기상 현상 없음                       열권              (높이 약 80km 이상)           * 올라갈수록 온도 상승  * 공기 매우 희박하여 일교차 매우 큼  * 전리층 존재, 유성과 오로라가 나타남. 5)공기의 구성 비율    - 건조공기: 공기 속 수증기를 제외한 공기    - 공기 분포: 높이 약 10km까지의 대류권에 전체 공기의 70%~80% 존재    - 공기의 성분: * 아르콘 0.93%                         * 이산화탄소 0.03%                        * 그 밖의 미량 기체 0.04%                        * 질소 78% * 산소 21% 6) 공기의 분리: 분별 증류(끓는 점 차이 이용)  수증기와 이산화탄소를 제거한 후에 대기압보다 100배 이상 압력을 높여 압축시키고 갑자기 팽창 시키면 온도가 낮아지게 된다. 이러한 과정을 반복하면 팽창하던 공기가 액화점까지 냉각되어 액화 된다. 액체 공기의 온도는 보통 질소, 산소, 이르곤의 끓는점보다 훨씬 낮다. 이 액체 공기를 증류탑에서 다시 가열하면 끓는점이 가장 낮은 질소가 먼저 기체 상태로 증류탑의 높은 곳에서 얻어지고 이르곤, 산소 순으로 얻을 수 있다. 2. 산소의 성질과 이용  ** 성질    - 공기의 약 21% 차지    - 무색투명, 무미무취, 물에 약간 녹음→ 물고기가 살 수 있다.    - 반응성이 커서 많은 산화물 생성    - 생물체의 필수 영양소 구성 성분→ 탄수화물 지방 단백질    - 물질의 연소를 도와줌(조연성)    - 호흡을 통해 흡수, 생명 유지에 사용    - 거의 O2(산소)로 존재, 소량만 O3(오존)로 존재 ** 이용    - 용접: 아세틸렌과 혼합되어 3000℃ 정도로 높은 온도의 불꽃 생성    - 난방: 연료의 연소로 난방과 산업에 이용    - 산소통: 산소 호흡기에 사용 =====================================================================================  질소와 이산화탄소의 성질 1. 질소 1) 획득 방법    - 상업적(대량): 액체 공기 분별 증류  →2H2O+N2)    - 실험실(소량): 질소 화합물(아질산암모늄)을 가열(NH4NO2 2)화합물 생성    - 질소 산화물: 고온･ 고압의 자동차 인진 속, 번개 칠 때       N2(g)+O2(g) → 2NO(g), 2NO(g)+O2(g) → 2NO2(g)    - 암모니아: 비료공장에서 하버법으로 제조        N2(g)+ 3H2(g) → 2NH3(g) 3)성질    - 공기의 약 78% 차지    - 무색투명, 무미무취, 반응성 매우 작음, 잘 타지 않음.    - 물에 잘 녹지 않음(수상 치환으로 포집).    - 단백질을 구성하는 주성분 원소 4)순환    - 콩과 식물: 뿌리혹박테리아를 이용하여 직접 질소 사용(질소 동화 작용)    - 대부분 식물: 암모늄 이온, 질산 이온 형태로 땅에서 흡수 사용    - 동물: 식물이나 다른 동물을 먹음으로써 획득 5)이용    - 화학적으로 매우 안정하여 식품 용기나 전구의 충전제에 사용    - 끓는점(-196℃)이 낮아지므로 냉각제, 음식물 저정, 식품 낸동제로 사용    - 암모니아, 질산, 질소비료 등의 제조 원료    - 마취제인 아산화질소(H2O) 제조 시 사용 2. 이산화탄소 1) 성질    - 공기의 약 0.03% 차지    - 무색투명, 무미무취, 공기보다 무겁고 불에 타지 않음    - 물에 약간 녹아 약산성을 나타냄    - 광합성에 반드시 필요함    - 석회수 통과 시 뿌옇게 흐려짐.[Ca(OH)2  +CO2 → CaCO3(+H2O] 2)이용    - 탄산음료 제조    - 베이킹파우더의 열분해 시 생성되어 제빵에 이용    - 냉장제(드라이아이스)로 식품 저장이나 보관에 사용    - 소화기 3. 비활성 기체  1)종류: 공기 중 N2, O2, CO2를 제외한 기체로 He , Ne , Ar , Kr, Xe H등이 있다.  2)성질    - 일원자 분자이며 매우 안정하여 화학적 활성(반응성)이 거의 없음    - 녹는점, 끓는점이 매우 낮음  3) 이용    -아르곤(Ar): 전구, 형광등, 진공관 등에 넣는 충전 기체    -헬륨(He): 비행선･기구에 이용, 극저온의 연구(초전도체)    -네온(Ne): 네온사인 등의 방전관 =====================================================================================    영어사전홈                         Write It Down Make It Happen