Õhk vs hapnik: erinevus ja võrdlus

Õhk on gaaside segu, mis koosneb peamiselt lämmastikust, hapnikust ja muudest elementidest. Teisest küljest on hapnik puhas keemiline element, mis on vajalik elu säilitamiseks hingamise kaudu.

Võtme tagasivõtmine

1. Õhk on gaaside, sealhulgas hapniku, lämmastiku ja süsinikdioksiidi segu, samas kui hapnik on puhas.
2. Hapnik on eluks vajalik ja meie keha kasutab seda energia tootmiseks, õhul on aga muud olulised funktsioonid, nagu temperatuuri reguleerimine ja atmosfäärirõhu tagamine.
3. Õhust saab hapnikku eraldada erinevate meetoditega, näiteks fraktsioneeriva destilleerimise või elektrolüüsiga.

Õhk vs hapnik

Õhk on gaas, mis sisaldab mitmeid gaase, väikeseid veeosakesi ja hapnikku. See toimib pehmendusena atmosfääri ja maa vahel, päästes maad äärmuslike temperatuuride ja ohtlike kiirte eest. Hapnik on tohutu tähtsusega gaas, mis on kõigi elusorganismide hingamise jaoks hädavajalik. Sellel pole värvi, maitset ega lõhna.

Võrdlustabel

tunnusjoon	Õhk	Hapnik (O2)
Aine koostis	Gaaside segu	Puhas element (diatomiline molekul)
Põhikomponendid	78% lämmastikku (N2), 21% hapnikku (O2), 1% argoon (Ar), muud mikrogaasid	100% hapnikku (O2)
Keemiline valem	N/A (segu)	O2
Seisund toatemperatuuril	Gaas	Gaas
Värvilised	värvitu	värvitu
lõhn	Lõhnatu	Lõhnatu
Tähtsus eluks	Hingamiseks hädavajalik	Hingamise oluline komponent
Saadavus looduses	Maa atmosfääris rohkesti	Moodustab umbes 21% Maa atmosfäärist
Süttivus	Mittesüttiv	Toetab põlemist
Rakendused	Hingamine, ilmastikusüsteemid, lend	Meditsiiniline kasutamine, tööstuslikud protsessid, metalli lõikamine

Mis on õhk?

Õhk on keeruline gaaside segu, mis ümbritseb Maa pinda ja ulatub atmosfääri. Õhk, mis koosneb peamiselt lämmastikust ja hapnikust koos teiste gaaside jälgedega, mängib meie planeedil elu säilitamisel ja ilmastikuolude mõjutamisel otsustavat rolli.

Õhu koostis

1. Lämmastik (N2): Maa atmosfääris kõige levinum gaas, mis moodustab ligikaudu 78 mahuprotsenti õhust. Lämmastik on keemiliselt inertne ja mängib olulist rolli erinevates bioloogilistes protsessides, sealhulgas lämmastiku sidumises teatud bakterite poolt.
2. Hapnik (O2): Atmosfääris suuruselt teine ​​gaas, mis moodustab umbes 21% õhust. Hapnik on enamiku organismide hingamiseks hädavajalik, toimides rakuhingamise peamise reaktiivina energia tootmiseks.
3. Jälggaasid: Kuigi neid on suhteliselt väikestes kogustes, on atmosfääris leiduvatel jälggaasidel oluline mõju kliimale, ilmastikule ja atmosfääri keemiale. Mõned näited hõlmavad süsinikdioksiidi (CO2), veeauru (H2O), argooni (Ar) ja metaani (CH4).

Õhu omadused

1. Tihedus: Õhu tihedus väheneb rõhu languse tõttu kõrgusega. Merepinnal on õhu tihedus suurim, tagades inimese hingamiseks vajaliku hapniku. Kõrguse kasvades, näiteks kõrgmäestikualadel, väheneb õhutihedus, mis võib mõjutada hingamis- ja põlemisprotsesse.
2. Rõhk: Õhk avaldab oma keskkonnas olevatele objektidele survet, mida nimetatakse atmosfäärirõhuks. See rõhk tuleneb õhu kaalust antud punkti kohal ja väheneb kõrgusega. Atmosfäärirõhu muutused mõjutavad ilmastikuolusid ja on meteoroloogias olulised.
3. Niiskusesisaldus: Air can hold varying amounts of water vapor depending on temperature and pressure. Humidity levels affect weather phenomena such as precipitation, cloud formation, and humidity-related discomfort.
4. Temperatuur: Õhutemperatuur varieerub suuresti sõltuvalt geograafilisest asukohast, aastaajast ja kõrgusest. Atmosfääri temperatuurigradiendid mõjutavad ilmastikusüsteeme ja atmosfääri tsirkulatsioonimustreid.

Õhu tähtsus

1. Hingeldus: Õhus olev hapnik on loomade, sealhulgas inimeste aeroobse hingamise jaoks ülioluline. Hingamine võimaldab organismidel eraldada õhust hapnikku ja vabastada kõrvalsaadusena süsinikdioksiidi.
2. Fotosüntees: Taimed ja teatud mikroorganismid kasutavad fotosünteesi käigus õhust saadavat süsinikdioksiidi hapniku ja orgaaniliste ühendite tootmiseks. See protsess mängib olulist rolli süsinikuringes ja õhuhapniku taseme säilitamises.
3. Ilmasüsteemid: Õhu omadused, sealhulgas temperatuur, rõhk ja niiskusesisaldus, mõjutavad ilmastikunähte, nagu tuuled, pilved, sademed ja tormid. Õhudünaamika mõistmine on ilmaennustuse ja kliimauuringute jaoks hädavajalik.
4. Inimtegevused: õhk on transpordi-, side- ja tööstusprotsesside vahend. Inimtegevus, nagu fossiilkütuste põletamine ja metsade raadamine, võib aga viia õhku saasteaineid, mille tulemuseks on õhukvaliteedi halvenemine ja keskkonnatervise oht.

Mis on hapnik?

Hapnik on keemiline element sümboliga O ja aatomnumbriga 8. See on värvitu, lõhnatu ja maitsetu gaas, mis on hädavajalik enamiku elusorganismide ellujäämiseks Maal. Hapnik mängib olulist rolli erinevates bioloogilistes, keemilistes ja tööstuslikes protsessides.

Hapniku omadused

1. Füüsikalised omadused:
   • riik: Toatemperatuuril ja rõhul leidub hapnikku gaasilises olekus.
   • Tihedus: Gaasiline hapnik on õhust tihedam ja standardtingimustes on selle tihedus ligikaudu 1.429 grammi liitri kohta.
   • Keemistemperatuur ja sulamistemperatuur: hapnik keeb temperatuuril -183 kraadi Celsiuse järgi (-297 kraadi Fahrenheiti järgi) ja külmub -218.79 kraadi Celsiuse järgi (-361.82 kraadi Fahrenheiti järgi).
2. Keemilised omadused:
   • Reaktsioonivõime: Hapnik on väga reaktsioonivõimeline ja ühineb kergesti paljude elementidega, moodustades oksiide. See reaktsioonivõime on oluline põlemiseks ja mitmesugusteks keemilisteks reaktsioonideks.
   • Oksüdatsioon: Hapnik on võimas oksüdeerija, mis tähendab, et see võib keemiliste reaktsioonide käigus vastu võtta elektrone teistelt ainetelt. See omadus on ülioluline rakulise hingamise jaoks, kus hapnik toimib elektronide transpordiahelas lõpliku elektroni aktseptorina.
   • Põlevus: Hapnik toetab põlemist, võimaldades kütuste ja orgaaniliste materjalide põletamist kuumuse juuresolekul.

Hapniku esinemine ja tootmine

1. Looduslik esinemine:
   • Hapnik on universumis suuruselt kolmas element, mis tekib peamiselt tähtedes toimuvate tuumasünteesi protsesside käigus.
   • Maal on atmosfääris rohkesti hapnikku, mis moodustab umbes 21% õhu mahust. Seda leidub ka hüdrosfääris ja litosfääris, seotuna sellistes ühendites nagu vesi (H2O) ja mineraalid.
2. Tootmismeetodid:
   • Vedela õhu fraktsionaalne destilleerimine: Hapnikku saab õhust eraldada fraktsioneeriva destilleerimisega – protsessiga, mis kasutab ära selle komponentide keemispunktide erinevusi.
   • Vee elektrolüüs: Elektrolüüs võib toota hapnikku, juhtides elektrivoolu läbi vee, põhjustades selle lagunemise gaasiks hapnik (O2) ja vesinikgaasiks (H2).
   • Keemilised reaktsioonid: Teatud keemilised reaktsioonid, nagu vesinikperoksiidi (H2O2) lagunemine, võivad kõrvalsaadusena vabastada gaasilist hapnikku.

Hapniku tähtsus

1. Hingeldus:
   • Hapnik on oluline aeroobse hingamise jaoks, mille käigus organismid toodavad energiat glükoosimolekulidest, kasutades hapnikku elektronide transpordiahelas lõpliku elektroni aktseptorina. See protsess toimub rakkude mitokondrites ja on eluliselt oluline enamiku aeroobsete organismide, sealhulgas inimeste ellujäämiseks.
2. Fotosüntees:
   • Hapnikku toodetakse fotosünteesi kõrvalsaadusena, mille käigus rohelised taimed, vetikad ja mõned bakterid muudavad süsinikdioksiidi (CO2) ja vee (H2O) glükoosiks ja hapnikuks, kasutades energiaallikana päikesevalgust. Fotosüntees täiendab atmosfääri hapnikku ja on ülioluline gaaside tasakaalu säilitamiseks atmosfääris.
3. Tööstuslikud ja meditsiinilised rakendused:
   • Hapnikku kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusprotsessides, sealhulgas metallide sulatamisel, keemilises sünteesis ja reoveepuhastuses. See on oluline ka meditsiiniasutustes hingamisraskustega patsientide hingamise toetamiseks, samuti hingamisteede haigustega inimeste hapnikuteraapias.

Peamised erinevused õhu ja hapniku vahel

• Aine koostis:
  • Õhk on gaaside segu, mis koosneb peamiselt lämmastikust (umbes 78%) ja hapnikust (umbes 21%) ning gaasijääkidest nagu süsinikdioksiid ja argoon.
  • Hapnik seevastu on puhas keemiline element, mida tähistab sümbol O ja mis eksisteerib atmosfääris kaheaatomiliste molekulidena (O2).
• funktsioon:
  • Õhk täidab erinevaid funktsioone, sealhulgas hingamiseks vajalike gaaside tagamine, põlemise toetamine ja ilmastikuolude juhtimine.
  • Hapnik mängib enamiku aeroobsete organismide hingamisel otsustavat rolli, olles rakulise hingamise peamine reagent energia tootmiseks.
• Küllus:
  • Maa atmosfääris on palju õhku, mis katab planeedi pinna ja ulatub väljapoole kosmosesse.
  • Hapnik on õhu komponent, kuid see pole ainus gaas. See moodustab umbes 21% Maa atmosfääri mahust, mis teeb sellest lämmastiku järel suuruselt teise gaasi.
• Füüsiline olek:
  • Õhk eksisteerib toatemperatuuril ja rõhul gaasilises olekus.
  • Hapnik eksisteerib gaasina ka tavatingimustes, kuid seda saab veeldada madalal temperatuuril ja rõhul.
• Roll eluprotsessides:
  • Õhk annab elusorganismides hingamise, fotosünteesi ja muude ainevahetusprotsesside jaoks vajalikke gaase.
  • Hapnik on spetsiaalselt vajalik aeroobseks hingamiseks, mis võimaldab organismidel toitainetest energiat ammutada.
• Keemiline reaktsioonivõime:
  • Õhk sisaldab erinevaid gaase, millel on erinevad keemilised omadused, samas kui hapnik on väga reaktsioonivõimeline element.
  • Hapnik osaleb kergesti oksüdatsioonireaktsioonides, toetades põlemist ja erinevaid keemilisi protsesse.

viited

1. https://science.sciencemag.org/content/259/5097/920.abstract
2. https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpheart.01293.2007
3. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0140673697103415

Viimati värskendatud: 01. märts 2024