Importancia, Composición Y Propiedades Del Aire

El aire es la mezcla homogénea de gases que componen la atmósfera terrestre. Gracias a él son posibles los procesos biológicos (como la respiración) y los ciclos biogeoquímicos (como el ciclo del agua). Es el medio en el que se presentan las condiciones climatológicas y está constituido por una variedad de elementos y compuestos químicos.

Composición porcentual del aire

El aire contiene los siguientes elementos y compuestos químicos, equilibrados naturalmente para sustentar los procesos del planeta:

• Nitrógeno (N₂): 78%
• Oxigeno (O₂): 21%
• Argón (Ar): 0.9%
• Dióxido de carbono (CO₂): 0.03%
• El otro 0.07% está formado por proporciones variadas de vapor de agua (H₂O), hidrógeno (H₂), ozono (O₃), metano (CH₄), monóxido de carbono (CO), helio (He), neón (Ne), kriptón (Kr) y xenón (Xe).

Importancia del oxígeno del aire

El oxígeno es un elemento químico muy reactivo y capaz de involucrarse con gran variedad de elementos, como los metales, los no metales y los metaloides. Además, es indispensable para la respiración de todos los seres vivos. Su presencia en el aire es, por tanto, lo que conserva la vida en el planeta.

El oxígeno es el comburente por excelencia. Es decir, es la sustancia que conserva las reacciones de combustión. Cuando una sustancia que contiene carbono entra en una reacción de combustión, se irá combinando con el oxígeno para desprender sus átomos de carbono como dióxido de carbono (CO₂) o monóxido de carbono (CO), según la calidad de la reacción.

Importancia del nitrógeno del aire

El 78% de nitrógeno (N₂) es vital, porque es el elemento encargado de amortiguar la reactividad del oxígeno. El 21% de oxígeno (O₂) es suficiente para hacer que toda la materia combustible del planeta se ponga a arder. Sin embargo, se cuenta con la presencia del gas nitrógeno (N₂), el cual es inerte a las temperaturas de la atmósfera.

Si el porcentaje de oxígeno (O₂) superara el 21%, estaríamos perdidos: toda la materia orgánica del planeta entraría en combustión espontánea, acompañada de la radiación solar. Ocurriría el mismo efecto si el porcentaje de nitrógeno (N₂) bajara del 78%. Es por tanto indispensable conservar el balance entre estos dos componentes del aire, y prevenir el exceso en la contaminación del aire.

Reacciones del oxigeno

El oxígeno del aire (O₂) es un reactivo químico al alcance de muchas sustancias, para que estas comiencen a transformarse en otras, que van a tener propiedades físicas y químicas diferentes. Cada transformación va a describirse con una ecuación química. Entre las reacciones en las que participa el oxígeno se encuentran:

• Reacciones de combustión
• Reacciones de oxidación
• Reacciones de síntesis

En las reacciones de combustión, el oxígeno se va a unir a los átomos de carbono de una sustancia combustible, para desprender una gran cantidad de calor y gases de combustión: dióxido de carbono (CO₂) o monóxido de carbono (CO). Además de estos productos, se genera vapor de agua.

En las reacciones de oxidación, el oxígeno se va a unir a los átomos de los elementos metálicos, en un fenómeno de corrosión llamado oxidación. Se van a formar como productos los óxidos metálicos.

En las reacciones de síntesis, el oxígeno se va a combinar con elementos no metálicos para formar sus respectivos óxidos, llamados también anhídridos. Estos son generalmente gases, como los óxidos de nitrógeno (NOx´s), los óxidos de azufre (SOx´s), y son contaminantes del aire.

Ejemplos de reacciones del oxigeno

1.- La combustión del gas metano (CH₄):

CH₄ + (3/2) O₂ --> CO₂ + 2H₂O

2.- La combustión del gas etano (C₂H₆):

C₂H₆ + (7/2) O₂ --> 2CO₂ + 3H₂O

3.- La combustión del gas propano (C₃H₈):

C₃H₈ + 5O₂ --> 3CO₂ + 4H₂O

4.- La combustión del gas butano (C₄H₁₀):

C₄H₁₀ + (13/2) O₂ --> 4CO₂ + 5H₂O

5.- La oxidación del metal hierro (Fe) para formar óxido férrico:

2Fe + (3/2) O₂ --> Fe₂O₃

6.- La oxidación del metal hierro (Fe) para formar óxido ferroso:

Fe + (1/2) O₂ --> FeO

7.- La oxidación del metal sodio (Na) para formar óxido de sodio (Na₂O):

2Na + (1/2) O₂ --> Na₂O

8.- La síntesis del óxido nítrico (NO):

N₂ + O₂ + calor --> 2NO

9.- La síntesis del dióxido de azufre (SO₂):

S + O₂ + calor --> SO₂

10.- La síntesis del trióxido de azufre (SO₃):

S + (3/2) O₂ + calor --> SO₃

Contaminantes del aire

A pesar de que el planeta se esfuerce en equilibrar las concentraciones de los componentes atmosféricos, las actividades humanas generan una gran cantidad de sustancias intrusas: los contaminantes. Los contaminantes son especies químicas que alteran las propiedades del aire y sus funciones para sustentar la vida. Entre ellos se encuentran:

• Monóxido de carbono (CO), cuya fuente principal son las combustiones incompletas en los motores de combustión interna.
• Dióxido de azufre (SO₂), cuya fuente principal son las plantas productoras de ácido sulfúrico.
• Partículas en suspensión, que provienen de combustiones en los motores. Se incluyen las partículas menores de 10 micras (PM10), que pueden llegar al aparato respiratorio de los seres vivos y provocar afecciones.
• Plomo (Pb), cuya fuente principal son los hornos de las plantas fundidoras.
• Hidrocarburos de cadena larga, que provienen del petróleo, y se liberan durante la quema de este.

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• Características del oxígeno