13. Воздух и редкие газы

Воздух образует атмосферу земного шара и идет до высоты примерно 300 км (однако уже на высоте 5 км воздух настолько разрежен, что его не хватает для дыхания). Воздух представляет собой смесь кислорода, азота и редких газов (см. табл. 14). Наряду с этими постоянными составными частями, воздух содержит еще небольшое количество СО₂ и водяные пары (в зависимости от температуры, погоды и расстояния от моря). Активной частью воздуха является кислород, который участвует во всех химических изменениях, называемых окислением. Особенно это касается горения (быстрое окисление с выделением света и тепла), дыхания живых организмов, тления и гниения (в частности органических веществ на воздухе) и наконец коррозии металлов (напр. ржавление железа). При дыхании кислород разносится кровообращением по тканям тела. В теле человека органические составные части продуктов питания постепенно перегорают в СО₂ и водяные пары. Эти продукты постепенного сгорания переносятся кровью обратно в легкие и выдыхаются. Взрослому человеку необходимо около 10 м³ воздуха ежедневно, а выдыхает он 0,5 м³СО₂ и приблизительно 0,5 литра воды. Поэтому-то необходимо проветривать жилые помещения. Выдыханием и сжиганием топлива в воздух попадает большое количество СО₂, несмотря на это, его количество в воздухе не меняется. Равновесие в природе поддерживается зелеными растениями, которые своими листьями поглощают СO₂ из воздуха, как газообразный продут питания, и так наз. ассимиляцией из углерода, с помощью воды, солнечной энергии и зелени листьев, - образуют крахмал, сахары и др., причем освободившийся кислород возвращается в воздух. Поэтому парки и сады называют "легкими города". СО₂ бывает также причиной некоторых химических изменений в природе. Под действием СО₂ воздуха твердеет строительный раствор, т. е. Са(ОН)₂ переходит в СаСО₃. Природная вода путем поглощения СО₂ образует слабую кислоту, переводящую CaCO₃ (известняк) в растворимый Са(НСО₃)₂, углекислый кислый кальций, который и является причиной жесткости воды.

Таблица 14

Жидкий воздух является техническим сырьем начиная с 1896 г., когда было усовершенствовано устройство для сжижения газов. Самостоятельно жидкий воздух используется как взрывчатое вещество при строительстве тоннелей (смесь древесного угля и жидкого воздуха). Помимо того жидкий воздух служит для производства кислорода, азота и редких газов. Производство проводится фракционированной перегонкой. Сначала отгоняется азот; из оставшейся смеси кислорода и аргона с небольшим количеством азота, при помощи новой перегонки получается аргон с небольшим количеством азота, который используется для наполнения современных электрических лампочек. При сжижении воздуха Ne и Не не сжиживаются, поэтому они получаются из отбросных газов при сжижении. В США некоторые природные газы содержат Не. Неон используется для наполнения разрядных трубок, напр. для современных реклам, а гелий в приборах для измерения низкой температуры. Редкие газы имеют ту особенность, что они химически инертны и обладают нулевой валентностью.