Luft ist ein Gasgemisch, das essentiell für unser Überleben ist. Schließlich beherbergt sie den notwendigen Sauerstoff. Gleichzeitig wird dadurch die Atmosphäre gebildet, die uns z. B. vor den schädlichen Strahlungen der Sonne schützt.
Luft ist ein gasförmiger Stoff, der größtenteils aus Stickstoff und Sauerstoff besteht. Mensch und Tier benötigen ihn zum Atmen.
Die Zusammensetzung der Luft
Damit Menschen atmen können, ist es erforderlich, dass in der Luft Sauerstoff vorkommt. Dieser ist jedoch nicht die größte Komponente. Stattdessen besteht Luft zu 78,08 % aus Stickstoff. Sauerstoff hingegen macht gerade einmal 20,95 % der Luft aus.
Die Abbildung zeigt die prozentuale Zusammensetzung der Luft als Gasgemisch. Ein kleiner Teil von 0,93 % besteht noch aus Argon. Diese drei Moleküle bilden die Hauptbestandteile der Luft.
Der Rest in diesem Diagramm nimmt gerade einmal 0,04 % ein, beeinflusst jedoch die Eigenschaften der Luft. Zu den Nebenbestandteilen gehören:
- Kohlenstoffdioxid
- Helium
- Methan
- Neon
- Krypton
- Xenon
- Ozon
- Lachgas
- Kohlenstoffmonoxid
- Wasserstoff.
Anhand dieser Liste siehst Du, dass vor allem Edelgase als Spurengase in der Luft vorkommen. Tatsächlich gibt es noch zahlreiche, weitere Bestandteile, die jedoch nur in geringen Spuren auftauchen und deshalb in der Liste nicht aufgeführt werden. Abhängig vom Standort schwanken diese Werte ebenfalls.
Um die einzelnen Bestandteile aus der Luft zu "lösen", müssen diese zuerst verflüssigt werden und dann fraktioniert destilliert werden. Diese Methode nennt man Linde-Verfahren.
Stickstoff
Der größte Teil der Luft besteht aus Stickstoff (N2). Dieser Teil ist inert, das heißt, er reagiert nicht oder nur sehr wenig mit seiner Umgebung. Einige Lebewesen sind jedoch in der Lage, Stickstoff zu binden und für ihr Überleben zu nutzen. Für diese Lebewesen hat Stickstoff die gleiche Funktion wie Sauerstoff.
Stickstoff wird aus der Luft über das Haber-Bosch-Verfahren für die Düngemittelherstellung verwendet. Somit ist er für den Menschen ebenfalls sehr wertvoll.
Sauerstoff
Sauerstoff ist eines der Bestandteile der Luft. Tiere, Menschen sowie weitere aerobe Lebewesen benötigen diesen für die Atmung und den damit verbundenen Stoffwechsel. Produziert wird er mithilfe der Photosynthese von Pflanzen. Der Sauerstoff ist dabei das unerwünschte Nebenprodukt.
Argon
Wie andere Edelgase auch ist Argon ebenfalls inert, also entsprechend reaktionsträge. In der Luft entsteht es vorwiegend durch den radioaktiven Zerfall von 40K (Kalium-40). Argon ist sehr stabil, weshalb es in der Luft bleibt. Es kann als Füllung für Glühlampen oder zum Metallschweißen verwendet werden.
Die Bedeutung von Luft für den Menschen
In der Antike wurde Luft neben Wasser, Erde und Feuer als eines der vier Elemente bezeichnet. Der Glaube an diese vier Elemente bestand teilweise noch sehr lang bis in die Zeit der Aufklärung.
Heute hat die Luft noch weitere Bedeutungen. Dazu zählt im engsten Raum auch die Zusammensetzung der Luft in Gebäuden. So kann feuchte Luft schnell dazu führen, dass sich Schimmel bildet.
Die Dichte von Luft
Die Luft in den Bergen wird oft als "dünn" bezeichnet. Aufgrund der Höhe fehlt der Druck der Luftsäule, die auf uns lastet. Dadurch wird der Sauerstoff weniger in Deine Lungen gedrückt. Es kommt zu einer Sauerstoffknappheit, die Dein Organismus erst ausgleichen muss. Hier spricht man von einer Höhenkrankheit.
Die Ozon-Schicht
Die gesamte gasförmige Hülle der Erde wird als Atmosphäre bezeichnet. Anders formuliert ist alles, was Luft ist, auch Teil der Atmosphäre. Unterteilt wird diese in:
- Troposphäre
- Stratosphäre
- Mesosphäre
- Thermosphäre
- Exosphäre.
In diesem Abschnitt ist besonders die Stratosphäre relevant, denn diese beherbergt die Ozon-Schicht. Ozon ist ein Sauerstoffmolekül, das aus drei Sauerstoffatomen besteht. In dieser Form ist es besonders in der Lage, UV-Strahlung zu absorbieren. Es zerfällt.
Der freie atomare Sauerstoff reagiert mit anderen Sauerstoffmolekülen wieder zu Ozon, weshalb weiter UV-Strahlung absorbiert werden kann. Ohne diese Schutzschicht um die Erde würde diese aufgrund der Nähe zur Sonne verbrennen. Denk dafür doch einmal an Deinen letzten Sonnenbrand im Sommer.
Ohne Ozon-Schicht wäre dieser Effekt viel gravierender, sodass es fast kein Leben auf dieser Erde geben könnte.
Luftverschmutzung
Eines der wichtigsten Themen dieser Tage ist die Luftverschmutzung als Teilgebiet der Umweltverschmutzung. Durch Zugabe von Rauch, Ruß, Aerosolen, Dämpfen und auch Geruchsstoffen kommt es zu einer Veränderung der Zusammensetzung, die sich unter anderem negativ auf die Ozon-Schicht auswirkt oder auch auf das Klima selbst.
Tatsächlich ist die Luftverschmutzung sogar einer der größten Verursacher der Erderwärmung. Durch die Treibhausgase, die in die Atmosphäre entlassen werden, wird die Wärme der Erde immer wieder zurück reflektiert und kann nicht mehr in den Weltraum entweichen.
Weiterhin führen viele Schadstoffe wie Fluorchlorkohlenwasserstoff dazu, dass die Ozon-Schicht zerstört wird. Entsprechend wird mehr Strahlung auf die Erde gelassen. Es kommt zu einer weiteren Erhitzung des Planeten.
Fluorchlorkohlenwasserstoff ist inzwischen mit einigen anderen Stoffen verboten, um der Ozon-Schicht nicht noch zusätzlich zu schaden. Dennoch gibt es Länder, die noch immer nicht darauf verzichten. Dabei sind die Treibhauspotentiale dieser Stoffe sehr hoch.
Vor einigen Jahren gab es Berichte über eine Erholung der Ozon-Schicht. Diese Aussage kann inzwischen allerdings nicht mehr bestätigt werden. Stattdessen gibt es wieder sehr starke Tendenzen dazu, dass die Ozon-Schicht auch weiterhin zerfällt.
Dennoch ist die Problematik damit noch nicht beendet. Stattdessen konnte selbst in der Luft Mikroplastik nachgewiesen werden. Aufgrund von Winden können Pestizide über Kilometer weit transportiert werden und lagern sich an anderen Orten ab. Inzwischen konnte auch bestätigt werden, dass die erhöhte Luftverschmutzung eine Ursache für viele Krankheiten des Herz-Kreislauf-Systems ist.
Luft - Das Wichtigste
- Luft bezeichnet das Gasgemisch, das die Erde umgibt. Es bildet die Atmosphäre.
- Die drei Hauptbestandteile der Luft sind Stickstoff, Sauerstoff und Argon.
- Edelgase kommen häufig als Spurenelemente vor.
- Der Sauerstoff aus der Luft wird für den aeroben Stoffwechsel zur Atmung verwendet.
- Für den Menschen bringt die Luft hauptsächlich den notwendigen Sauerstoff. Zudem ist eine ausreichende Luftdichte wichtig, damit ausreichend Sauerstoff in die Lungen gelangt.
- Das in der Luft enthaltene Ozon bildet die Ozon-Schicht, die die Erde vor der Sonnenstrahlung schützt.
- Die Luftverschmutzung ist einer der Hauptverursacher des Klimawandels. Besonders Treibhausgase verhindern, dass die Wärme in den Weltraum abgegeben werden kann.
- Inzwischen konnte sogar Mikroplastik in der Luft nachgewiesen werden.
- Die zunehmende Luftverschmutzung ist der Grund für viele Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
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