Воздух, которым мы дышим: из чего состоит и почему так много азота

Дыхание — это жизнь, и каждый из нас, от мала до велика, понимает, что без воздуха нам не выжить. Но что мы на самом деле знаем о воздухе, которым дышим? Из чего он состоит, этот невидимый, но жизненно важный коктейль?

На первый взгляд, воздух кажется простым, но на самом деле это сложная смесь газов. Основу его составляют азот и кислород, а также небольшие примеси аргона, водяного пара, водорода и углекислого газа. Если углубиться в цифры, то картина становится еще интереснее:

• Азот — безусловный лидер, занимающий целых 78.08% объема воздуха.
• Кислород — наш спаситель, без которого невозможна жизнь, составляет 20.94%.
• Аргон — благородный газ, его доля 0.93%.
• Углекислый газ — важный компонент для растений, его всего 0.04%.
• Далее идут совсем крошечные, но не менее интересные составляющие: неон (1.82*10-3%), гелий (4.6*10-4%), метан (1.7*10-4%), криптон (1.14*10-4%), водород (5*10-5%), ксенон (8.7*10-6%) и закись азота (5*10-5%).

Возникает закономерный вопрос: почему же в воздухе так много азота?

Секрет кроется в его химической структуре. Молекула азота (N2) состоит из двух атомов, соединенных очень прочной тройной связью. Эта связь настолько крепка, что азот крайне неохотно вступает в химические реакции. Он инертен, не стремится ни с чем соединяться. А улететь в бескрайний космос ему не позволяет земное притяжение. Таким образом, азоту просто некуда деться из нашей атмосферы, он накапливается и остается там.

А вот как он изначально попал в атмосферу Земли — это вопрос, над которым ученые до сих пор ломают головы. Предполагается, что в протопланетной туманности, из которой сформировалась наша планета, азот существовал преимущественно в виде аммиака. Аммиак из первичной атмосферы, вероятно, был разрушен кислородом, который начали выделять первые формы жизни — растения. Но это не единственный источник. Аммиак, запасенный глубоко в мантии Земли, высвобождает азот, когда попадает в перегретую водную среду в зонах субдукции — там, где литосферные плиты пододвигаются друг под друга. Затем этот газ выбрасывается в атмосферу во время вулканических извержений, пополняя запасы азота, которым мы дышим каждый день.