Vzduch

Vzduch, který nás obklopuje je dalším příkladem směsi. Je tvořen zejména dvěma plyny dusíkem N2(78 %) a kyslíkem O2(21 %). Zbylé procento tvoří oxid uhličitý CO2, vodní pára H2O, vzácné plyny, prach, mikroorganismy atp. Pokud vzduch zkapalníme, můžeme z něj kyslík a dusík získávat destilací. Získané plyny poté uchováváme v tlakových lahvích. Ve stejných lahvích můžeme uchovávat i další plyny, které se získávají jinými postupy.

Otázka k zamyšlení 9: Která složka, kyslík nebo dusík, bude destilovat dříve? Zkuste zdůvodnit proč?

Pokud máte kamarády potápěče, tak pozorně přečtěte následující poznámku. Potápěč má masku, nikoliv brýle. Potápěč má vzduch stlačený v lahvi, nikoliv bombu se vzduchem. Záměna pojmů je celkem dráždí.

Zejména z bezpečnostních důvodů jsou jakékoliv plynové lahve označeny barevným pruhem, aby bylo již na dálku patrné, jaký plyn daná lahev obsahuje. V roce 2008 bylo toto značení upraveno, proto následující obrázek obsahuje jak staré, tak nové značení.

http://bozp.lf1.cuni.cz/po/detail/otl2.jpg

Staré a nové značení tlakových lahví s plyny dle ČSN EN 1089 3.

Kyslík je bezbarvý plyn, těžší než vzduch, který je nezbytný k hoření a také dýchání. Po lidském těle je kyslík roznášen červenými krvinkami, které obsahují červené barvivo hemoglobin. Na zodpovězení otázky, na co vlastně molekulu O2v těle potřebujeme, si budete muset ještě chvilku počkat. Kyslík se hojně využívá v medicíně, či třeba v průmyslových procesech, kde je nezbytná vysoká teplota plamene (např. svařování…). Existuje i jiná forma kyslíku a to O3, která se nazývá ozon. Součástí atmosféry je několik kilometrů široká vrstva, která je bohatá na ozon (ozonosféra), a ta nás chrání před škodlivým UV zářením ze Slunce. Některé látky, dříve třeba freony z ledniček, ozon rozkládají a způsobují tzv. ozonovou díru. Ozon se používá v medicíně či třeba k dezinfekci vody.

Velmi oblíbená je důkazová reakce přítomnosti kyslíku rozžhavenou špejlí. Rozžhavená (nikoliv hořící) špejle v kyslíku vzplane jasným plamenem.

Otázka k zamyšlení 10: Co vlastně všechno víte o krvi? Kolik jí v sobě máte? Jaké má složky a jakou mají funkci?

Dusík je bezbarvý nehořlavý plyn, bez chuti a zápachu, lehčí než vzduch, který je nedýchatelný (proto dusík!). Plynný dusík se hojně využívá v průmyslu pro tvorbu inertních atmosfér. Inertní znamená netečný, nereaktivní. Pokud budu provádět proces, kde je vysoké riziko výbuchu, naplním aparaturu dusíkem, který výbuchu zabrání. Pokud si chcete dusík koupit v samoobsluze, doporučuji si koupit pytlík chipsů. Pytlíky se nafukují dusíkem ze tří důvodů. Jednak dusík prodlužuje trvanlivost chipsů, druhak se nepolámou při skladování a třeťak pytlík vypadá jaksi plnější, než ve skutečnosti je. Významné využití má také tekutý dusík. Zkapalněný dusík má teplotu – 196 °C a využívá se např. ke skladování biologických materiálů, které se v něm zmrazí.

Otravy dusíkem jsou velmi zákeřné. Důvod je velmi prostý. Naše tělo má zvláštní kontrolní mechanismy dýchání. Kontroluje, zda vdechujeme plyn, jakýkoliv plyn, a zda vydechujeme oxid uhličitý CO2. Pokud přestanete vdechovat plyn, například když se topíte, mozek začne panikařit a žene vás k hladině. Pokud přestanete vydechovat oxid uhličitý, stoupne jeho hladina v krvi a mozek se začne opět bránit. Dusík, protože je všude kolem nás, je pro naše tělo známý a na jeho zvýšenou hladinu neexistuje obranný či varovný mechanismus. Při otravách se nejprve jedinec cítí malátný, poté omdlí a umírá. Zákeřnost spočívá v tom, že podobný osud čeká i první, někdy i druhou osobu, která přijde nešťastníkovi na pomoc.

Dále vzduch obsahuje vzácné plyny helium He, neon Ne, argon Ar a další. Helium můžete znát z pouťových balónků, ale má mnohá další využití. Například kapalné helium má teplotu přibližně -269 °C a je to jeden z nejchladnějších materiálů, které umíme na této planetě vyrobit ve větším množství. Ostatní vzácné plyny se používají např. k plnění skleněných trubic, které následně tvoří barevné „neonové nápisy“.

Nejnižší teplota, která tvoří základní kámen současného fyzikálního a chemického vědění, se nazývá teplota absolutní nuly a má hodnotu T = 0 K, tedy -273,15 °C. Této teploty se na základě termodynamických principů nedá dosáhnout, lze se k ní pouze přiblížit. Zajímavé ale je, že se k této teplotě dá přiblížit z obou dvou stran. Skutečně, na krátký časový interval lze stabilizovat hmotu, která bude mít teplotu pod absolutní nulou, ale je to úkol náročný a je pro něj potřeba sofistikované vybavení.

Poslední plyn, který je ve větším množství obsažen ve vzduchu, je oxid uhličitý CO2 . Tento plyn, který je těžší než vzduch a nedýchatelný, si lidstvo samo vyrábí a to dokonce dvěma způsoby. První je přirozený, vydechnutý vzduch obsahuje oxid uhličitý, který vznikl během našeho metabolismu „spálením“ živin. Prostě fungujeme na cukry, tuky, bílkoviny a přeměňujeme je na energii, oxid uhličitý a vodu. Druhý zdroj oxidu uhličitého je také založen na spalování, ale tentokrát spalování uhlí v elektrárnách a různých továrnách či benzínu nebo nafty v motorech aut. V důsledku světového průmyslového rozvoje je oxidu uhličitého ve vzduchu moc a to způsobuje vážné globální problémy. Oxid uhličitý významným způsobem přispívá ke skleníkovému efektu . Podstatou tohoto efektu je plynný obal okolo planety, o takovém složení, že se chová jako sklo skleníku. Tedy odráží záření zpátky na zem a tím ji otepluje. Skleníkový efekt tedy přispívá i k dalšímu globálnímu problému a tím je globální oteplování . Proto je produkce oxidu uhličitého přísně sledována a regulována.

Odpověď 9: O tom, kdy daná složka bude destilovat, rozhoduje bod varu. O bodu varu rozhodují zejména hmotnost atomů či molekul dané látky a poté interakce mezi nimi. Protože kyslík má těžší molekulu než dusík, bude mít vyšší tva bude tedy destilovat později.

Odpověď 10: Krev je veledůležitá součást vašich těl. Mezi její hlavní úkoly patří zejména transport dýchacích plynů (kyslíku O2a oxidu uhličitého CO2), vitaminů, hormonů a živin. Dále pomáhá udržovat stálou tělní teplotu a stálé prostředí uvnitř těla. Je také významná při imunitních reakcích. Krev je tvořena červenými krvinkami (roznáší dýchací plyny), bílými krvinkami (účastní se imunitních reakcí) a krevními destičkami (zastavují krvácení). Všechny tyto částice jsou rozpuštěné společně s ionty, krevními bílkovinami a živinami ve slámově žluté krevní plazmě. V dospělém člověku koluje přibližně 3 – 3,5 litrů krve.

Další kapitola:
3.3 Vyjadřování složení směsí - hmotnostní zlomek