Bestandteile der Luft

Bestandteile der Luft Übung

• Gib an, in welchem Aggregatzustand die Bestandteile der Luft vorliegen.

  Tipps

  Fest, flüssig und gasförmig sind die drei klassischen Aggregatzustände.
  Wasser ist zum Beispiel bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit. Wir kennen es aber auch als Eis und somit als Feststoff. Als gasförmiger Wasserdampf befindet es sich in der Atmosphäre.

  Lösung

  Unsere Luft wird meist nicht aktiv wahrgenommen, dabei ist sie überlebenswichtig.
  Luft ist ein Gasgemisch, also ein Stoffgemisch aus Gasen, das vor allem aus Stickstoff und Sauerstoff besteht. Sauerstoff ist sehr wichtig für uns Menschen. Denn unser Körper braucht ihn, um Energie zu gewinnen. Deshalb atmen wir unter Anstrengung schneller und tiefer.
  Sauerstoff macht jedoch nur einen Anteil von gerundet $21$ Prozent in der Luft aus. Den größten Anteil macht Stickstoff mit $78$ Prozent aus.

• Stelle die Anteile der Bestandteile der Luft dar.

  Tipps

  Den größten Anteil in der Luft nimmt Stickstoff ein.

  Luft ist aus Gasen zusammengesetzt. Reiner Kohlenstoff ist kein Gas.

  Lösung

  Luft ist ein Gasgemisch, also ein Stoffgemisch aus Gasen, das vor allem aus Stickstoff und Sauerstoff besteht. Den größten Anteil macht Stickstoff mit $78~\%$ aus. Sauerstoff ist sehr wichtig für uns Menschen. Er macht jedoch nur einen Anteil von gerundet $21~\%$ in der Luft aus. Als Nächstes kommt das Edelgas Argon mit $0,\!9~\%$.
  Die restlichen $0,\!1~\%$ umfassen die sogenannten Spurengase. Den größten Teil davon mit $0,\!04~\%$ nimmt Kohlenstoffdioxid, mit der Summenformel $\ce{CO2}$, ein. Die restlichen $0,\!06~\%$ bestehen unter anderem aus Wasserstoff, Methan sowie den Edelgasen Xenon, Neon, Helium und Krypton.

• Beschreibe die Luftdestillation nach dem sogenannten Linde-Verfahren.

  Tipps

  Die Luft wird zuerst stark abgekühlt, um dann wieder erwärmt zu werden.

  Der Stoff mit der niedrigsten Siedetemperatur siedet zuerst.

  Lösung

  Luft ist ein Stoffgemisch aus Gasen. Es gibt die Möglichkeit, dieses Gasgemisch in seine einzelnen Bestandteile aufzutrennen. Das gelingt durch eine Luftdestillation, die nach dem Linde-Verfahren durchgeführt wird. Dabei wird die Luft zuerst verflüssigt. Dafür muss die Temperatur stark gesenkt und der Druck stark erhöht werden.

  Das sind die einzelnen Schritte des Linde-Verfahrens:

  Die Lufttemperatur wird auf $-200\,\pu{°C}$ gesenkt, um sie flüssig zu machen.
  Das flüssige Gemisch wird langsam wieder erwärmt.
  In folgender Reihenfolge sieden die einzelnen Komponenten nun:

  • Stickstoff siedet bei $-196\,\pu{°C}$.
  • Argon siedet bei $-186\,\pu{°C}$.
  • Sauerstoff siedet bei $-183\,\pu{°C}$.

• Charakterisiere die Bestandteile der Luft.

  Tipps

  $\ce{CO2}$ besteht aus einem Kohlenstoffatom sowie zwei Sauerstoffatomen.

  Durch den Treibhauseffekt wird die Erde erwärmt.

  Lösung

  Luft besteht zu $99,\!9~\%$ aus den Hauptbestandteilen Stickstoff, Sauerstoff und Argon. Die restlichen $0,\!1~\%$ machen die sogenannten Spurengase aus. Den größten Teil davon mit $0,\!04~\%$ nimmt Kohlenstoffdioxid, mit der Summenformel $\ce{CO2}$, ein. Die restlichen $0,\!06~\%$ bestehen unter anderem aus Wasserstoff, Methan sowie den Edelgasen Xenon, Neon, Helium und Krypton. Zudem enthält die Luft Staubpartikel und Wasserdampf, also gasförmiges Wasser.

  Der Anteil von Kohlenstoffdioxid mag sich zwar gering anhören, jedoch hat es, zusammen mit Methan, erhebliche Auswirkungen als Treibhausgas: Treibhausgase sind gasförmige Stoffe in der Atmosphäre, die für den Treibhauseffekt verantwortlich sind. Sie tragen dazu bei, dass ein Teil der Wärmestrahlung, die von der Erdoberfläche abgestrahlt wird, zurückgehalten wird. Dies führt zu einer zusätzlichen Erwärmung der Erdoberfläche und der Atmosphäre.

  Der Anteil an Treibhausgasen in der Atmosphäre hat sich in den vergangenen Jahren stark vergrößert, was eine weitere und immer schnellere Erwärmung der Erde zur Folge hat – insbesondere im Vergleich mit der Zeit vor der Industrialisierung wird der signifikante Anstieg deutlich. Kohlenstoffdioxid gelangt hauptsächlich durch die Energiewirtschaft, die Industrie und den Verkehr in die Atmosphäre. Zu den größten Quellen von Methan gehören Klärwerke, Mülldeponien und die Landwirtschaft, insbesondere die Massentierhaltung.

• Bestimme, in welchen Bereichen besonders viele Treibhausgase produziert werden.

  Tipps

  Zur Landwirtschaft gehört unter anderem die Massentierhaltung.

  Lösung

  In der Luft, also unserer Erdatmosphäre, befinden sich viele Treibhausgase. Dies sind gasförmige Stoffe, die für den Treibhauseffekt verantwortlich sind. Kohlenstoffdioxid und Methan zählen zu den Treibhausgasen.
  Kohlenstoffdioxid gelangt durch die Energiewirtschaft, die Industrie und den Verkehr in die Luft.
  Zu den größten Quellen für Methan zählen Klärwerke, Mülldeponien und die Landwirtschaft, vor allem die Massentierhaltung.

• Zeige auf, ob der menschliche Fleischkonsum mit der Erderwärmung zu tun hat oder nicht.

  Tipps

  Es gibt zwei korrekte Antworten.

  Methan und Kohlenstoffdioxid sind Treibhausgase, die zur Erderwärmung beitragen.

  Lösung

  Die Massentierhaltung hat eine große Auswirkung auf die Erderwärmung, vor allem durch die vermehrte Produktion der Treibhausgase Kohlenstoffdioxid und Methan.

  Folgende Antworten sind richtig:

  • Durch den hohen menschlichen Fleischkonsum werden viele Tiere gehalten. Vor allem Rinder stoßen bei der Verdauung große Mengen an Methan aus. Auch Schafe und Ziegen zählen zu den Wiederkäuern. Allen gemeinsam ist eine besondere Art der Verdauung: Beim mikrobiellen Abbau der Nahrung in ihrem Körper entsteht Methangas, das die Tiere ausstoßen.
  • Nutztiere brauchen Futter. Deshalb werden immer mehr Wälder abgeholzt und in Ackerland umgewandelt, um darauf Futterpflanzen anbauen zu können. Wälder sind sogenannte Kohlenstoffdioxidspeicher. Werden sie zerstört, fehlt diese Speicherfunktion und es befindet sich mehr Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre.