Het meest voorkomende gas op aarde is stikstof, dat ongeveer vier vijfde van de atmosfeer van de aarde inneemt. Dit element werd tijdens de eerste luchtonderzoeken geïsoleerd en herkend als een specifieke stof.
Carl Wilhelm Scheele, een Zweedse chemicus, toonde in 1772 aan dat lucht een mengsel is van twee gassen, waarvan hij er één "vuurlucht" (zuurstof) noemde, omdat het verbranding ondersteunde en de andere "vuile lucht" (stikstof), omdat het was wat er overbleef nadat de "vuurlucht" was uitgeput.
Rond dezelfde tijd werd stikstof ook erkend door een Schotse botanicus, Daniel Rutherford (die als eerste zijn bevindingen publiceerde), door de Britse chemicus Henry Cavendish, en door de Britse predikant en wetenschapper Joseph Priestley, die samen met Scheele erkenning voor de ontdekking van zuurstof (Sanderson, 2017).
Welke gassen vormen de atmosfeer van de planeet?
De atmosfeer bestaat uit een mengsel van verschillende gassen, in verschillende hoeveelheden. De permanente gassen waarvan de percentages niet van dag tot dag veranderen zijn; stikstof, zuurstof en argon.
Stikstof vertegenwoordigt 78% van de atmosfeer, zuurstof 21% en argon 0,9%. Gassen zoals kooldioxide, stikstofoxiden, methaan en ozon zijn afvalgassen die ongeveer een tiende van een procent van de atmosfeer uitmaken (NC Estate University, 2013).
Dus we schatten dat stikstof en zuurstof ongeveer 99% van de gassen in de atmosfeer uitmaken.
De resterende gassen, zoals kooldioxide, waterdamp en edelgassen zoals argon, worden in veel kleinere hoeveelheden aangetroffen (BBC, 2014).
Waterdamp is de enige waarvan de concentratie varieert van 0-4% van de atmosfeer, afhankelijk van waar het is en het tijdstip van de dag.
In koude en droge, droge gebieden vertegenwoordigt waterdamp doorgaans minder dan 1% van de atmosfeer, terwijl in vochtige tropische gebieden waterdamp bijna 4% van de atmosfeer kan uitmaken. Het waterdampgehalte is erg belangrijk bij het voorspellen van het weer.
Broeikasgassen, waarvan de percentages dagelijks, per seizoen en per jaar variëren, hebben fysische en chemische eigenschappen waardoor ze in wisselwerking staan met zonnestraling en infrarood licht (warmte) dat vrijkomt van de aarde, om zo de energiebalans van de aarde te beïnvloeden.
Dit is de reden waarom wetenschappers de waargenomen toename van broeikasgassen zoals koolstofdioxide en methaan nauwlettend volgen, want hoewel ze klein zijn in hoeveelheid, kunnen ze de wereldwijde energiebalans en temperatuur overal sterk beïnvloeden. na verloop van tijd (NASA, SF).
Stikstofgas
Stikstof is essentieel voor het leven op aarde, omdat het een samengestelde component is van alle eiwitten en in alle levende systemen voorkomt.
Stikstofverbindingen zijn aanwezig in organische materialen, voedsel, meststoffen, explosieven en gifstoffen. Stikstof is cruciaal voor het leven, maar kan in overmaat ook schadelijk zijn voor het milieu.
Vernoemd naar het Griekse woord nitron, wat 'inheemse soda' betekent, en gen, wat 'vormen' betekent, is stikstof het vijfde meest voorkomende element in het universum.
Zoals vermeld, vormt stikstofgas 78 procent van de lucht op aarde, volgens het Los Alamos National Laboratory, Californië, VS. Aan de andere kant is de atmosfeer van Mars slechts 2,6 procent stikstof. .
De structuur van het stikstofmolecuul heeft een drievoudige binding. Dit maakt het erg moeilijk af te breken en geeft het een inert gaskarakter.
Het is gebruikelijk dat chemici werken in een met stikstof verzadigde atmosfeer om omstandigheden met een lage reactiviteit te verkrijgen (Royal Society of Chemistry, 2017).
Cyclus van stikstof
Stikstof is, net als water en koolstof, een hernieuwbare natuurlijke hulpbron die wordt vervangen door de stikstofcyclus.
De stikstofcyclus, waarin stikstof uit de lucht wordt omgezet in verschillende organische verbindingen, is een van de meest cruciale natuurlijke processen voor het in stand houden van levende organismen.
Tijdens de cyclus verwerken of 'fixeren' bacteriën in de bodem stikstof uit de lucht tot ammoniak, die planten nodig hebben om te groeien.
Andere bacteriën zetten ammoniak om in aminozuren en eiwitten. Dus de dieren eten de planten en consumeren het eiwit.
Stikstofverbindingen komen via dierlijk afval terug in de bodem. De bacteriën zetten de resterende stikstof om in stikstofgas, dat terugkeert naar de atmosfeer.
Stikstofcyclus
In een poging gewassen sneller te laten groeien, gebruiken mensen stikstof in meststoffen.
Het overmatig gebruik van deze meststoffen in de landbouw heeft echter verwoestende gevolgen gehad voor het milieu en de volksgezondheid, aangezien het heeft bijgedragen tot de verontreiniging van grond- en oppervlaktewater.
Volgens het Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) is vervuiling door nutriënten veroorzaakt door overtollige stikstof en fosfor in lucht en water een van de meest wijdverbreide, kostbare en uitdagende milieuproblemen (Blaszczak-Boxe, 2014).
Stikstofverbindingen zijn een primaire component bij de vorming van ozon op grondniveau. Naast het veroorzaken van ademhalingsproblemen, dragen stikstofverbindingen in de atmosfeer bij aan de vorming van zure regen (Oblack, 2016).
Referenties
- (2014). De atmosfeer van de aarde. Opgehaald van bbc.co.uk.
- Blaszczak-Boxe, A. (2014, 22 december). Feiten over stikstof. Opgehaald van livescience.com.
- (SF). Atmosferische samenstelling. Opgehaald van science.nasa.gov.
- NC Estate University. (2013, 9 augustus). Samenstelling van de atmosfeer. Opgehaald van ncsu.edu.
- Oblack, R. (2016, 3 februari). Stikstof - gassen in de atmosfeer. Opgehaald van thoughtco.com.
- Royal Society of Chemistry. (2017). Stikstof. Opgehaald van rsc.org.
- Sanderson, RT (2017, 12 februari). Stikstof (N). Opgehaald van britannica.com.