espere Environmental Science Published for Everyobody Round the Earth
Printer friendly version of this page
Strona główna    Strona ESPERE International    Forum ESPERE    !GIFT2010!    Kontakt   
Troposfera
podstawy
1. Budowa i skład
2. Efekt cieplarniany, promieniowanie i biosfera
3. Ozon i tlenki azotu
- ozon
- NOx
- smog ozonowy
* Ćwiczenie 1
* Ćwiczenie 2
więcej
     
 

Troposfera

Wiadomości podstawowe

Tlenki azotu - powstawanie i znaczenie

Tlenki azotu odgrywają ważną rolę w procesach atmosferycznych. W jaki sposób powstają i dlaczego mają takie znaczenie? 
 

traffic jam

1. Ruch uliczny - ciągle znaczące źródło tlenków azotu.
(c) FreeFoto.com
 

podstawywięcej
podstawywięcej
podstawywięcej
podstawywięcej
podstawywięcej
podstawywięcej
podstawywięcej
podstawywięcej
 

Skąd biorą się tlenki azotu?

Najważniejsze tlenki azotu to tlenek azotu NO i dwutlenek azotu NO2. Oba są nazywane NOx. Cząsteczki azotu (N2) w powietrzu są bardzo trwałe i niełatwo je utlenić. Kilka rodzajów bakterii wytworzyło specjalne mechanizmy pozwalające rozbić potrójne wiązanie N-N i utworzyć tlenki. Ale o wiele ważniejsze są procesy, w których te wiązania są rozbijane przez wysoką temperaturę. Może to nastąpić tylko w warunkach ekstremalnych. Jednym z przykładów jest spalanie paliwa w silniku samochodowym. Większość antropogenicznego (czyli wynikającego z działalności człowieka) NOx pochodzi właśnie z tego źródła. Innym przykładem mogą być reakcje zachodzące w płomieniach ognia w czasie spalania biomasy. Ponadto błyskawice są ważnym, naturalnym źródłem tlenków azotu. W czasie wyładowania temperatura na torze błyskawicy sięga aż 30 000°C, tak więc wiązania azotu są łatwo rozbijane.

2. po prawej: Błyskawice są kolejnym ważnym źródłem tlenków azotu.
zdjęcie: Bernhard Mühr Karlsruher Wolkenatlas

 

lightning

nitrogen oxide cycle

3. W jakich procesach atmosferycznych uczestniczą tlenki azotu? Schemat pokazuje niektóre ważne reakcje chemiczne zachodzące w powietrzu.
Kliknij na schemat, aby uzyskać powiększenie! (100 kB)
Autor: Elmar Uherek
Objaśnienia: day - dzień, night - noc, organic - materia organiczna, bacteria - bakterie

W jakich procesach uczestniczą tlenki azotu?

NOx (= NO + NO2) i inne tlenki azotu biorą udział w bardzo wielu reakcjach chemicznych zachodzących w atmosferze. W nocy powstają rodniki azotanowe NO3, które są najaktywniejszymi utleniaczami. Rodniki są związkami chemicznymi, które są bardzo nietrwałe i zwykle reagują niezmiernie szybko.
Jeśli w zanieczyszczonym powietrzu powstaje N2O5, to może on wchodzić w reakcje z wodą, znajdującą się np. w kroplach deszczu albo na mokrych powierzchniach, w wyniku czego powstanie kwas azotowy HNO3. To właśnie HNO3 przyczynia się do powstania kwaśnego deszczu. Powstanie kwasu azotowego, który może też powstać w ciągu dnia poprzez utlenianie NO2, jest głównym sposobem usuwania tlenków azotu z atmosfery, tak wskutek suchej, jak też mokrej depozycji (wymycie przez deszcz). Kwas azotowy jest też składnikiem polarnych chmur stratosferycznych.
Trójhydrat kwasu azotowego tworzy cząsteczki, powodujące powstawanie dziury ozonowej (szczegóły w "Stratosfera - Więcej - Część 2").
 

Nazwy związków azotu: 

Wzór

Nazwa systematyczna

Nazwa popularna

NO

monotlenek azotu

tlenek azotu (II)

N2O

podtlenek azotu

tlenek azotu (I), gaz rozweselający

NO2

ditlenek azotu

tlenek azotu (IV)

NO3

tritlenek azotu

tlenek azotu (VI)

N2O5

pentatlenek diazotu

tlenek azotu (V)

N2O3

tritlenek diazotu

tlenek azotu (III)

HNO3

 -

kwas azotowy

NH3

 azan

amoniak

     

    Tlenki azotu jako gazy pełnią istotną rolę w tworzeniu się i rozpadzie ozonu w troposferze, ponieważ uczestniczą one w cyklach katalitycznych. Dzieje się tak, ponieważ  NO2 może ulec fotolizie pod wpływem światła słonecznego. Powstaje wtedy NO, który  z powrotem utlenia się do NO2. W cyklu tym może uczestniczyć ozon, jak również organiczne rodniki nadtlenowe (nietrwałe utlenione związki chemiczne), co zostanie jeszcze szczegółowo omówione w następnym tekście.
    Katalizator spalin wynaleziono głównie po to aby ograniczyć emisje tlenków azotu. Emitujemy ich zbyt dużo w procesach spalania, zwłaszcza tych zachodzących w silnikach samochodowych, przez co naruszamy równowagę w atmosferze. Podtlenek azotu NO2 powstaje na przykład dzięki bakteriom w tzw. procesach rozkładu. Procesy mikrobiologiczne związane z funkcjonowaniem tych małych organizmów odgrywają dużą rolę w obiegu azotu. Ale NO2  nie wchodzi w reakcje w troposferze. Przemieszcza się bezpośrednio do stratosfery, gdzie podlega rozpadowi pod wpływem światła słonecznego (fotoliza).
    Amoniak NH3 jest najważniejszym podstawowym gazem w atmosferze. Pochodzi np. z hodowli żywca i nawożenia, a także z rozkładu mikrobiologicznego (przez bakterie). Może tworzyć cząsteczki soli NH4NO3 razem z kwasem azotowym.
     

    Tlenki azotu w centrum atmosferycznych procesów chemicznych 

    Nawet jeśli nie wiemy wszystkiego o reakcjach chemicznych zachodzących w powietrzu z udziałem tlenków azotu, to powinniśmy mieć na uwadze to, że te związki pełnią kluczową rolę w atmosferze. Większość związków chemicznych, które są utleniane i usuwane z atmosfery albo przekształcane w inne związki, wchodzi w reakcje (bezpośrednio lub pośrednio) z NO lub NO2.
     

    NOx crossways

    4. Tlenki azotu -  w centrum atmosferycznych procesów chemicznych.
    Autor: Elmar Uherek 
     

    Zajrzyj także na te strony!

    Rodniki azotowe odgrywają szczególną rolę w nocy. Przeczytaj więcej o tym w:
    Troposfera - Dowiedz się więcej - Część 1 - Noc i azotany
    Znajdziesz więcej informacji o roli tlenków azotu w powstawaniu dziury ozonowej w:
    Stratosfera - Dowiedz się więcej - Część 2 - Chlor
     


    O tej stronie:
    Autor: dr Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Moguncja, Niemcy
    Recenzent: dr Rolf von Kuhlmann, Max Planck Institute for Chemistry, Moguncja, Niemcy
    Konsultacja dydaktyczna: Michael Seesing - University of Duisburg, Niemcy - 2003-07-02
    Ostatnia aktualizacja: 2004-04-30
    Tłumaczenie na język polski: mgr Jerzy Bojan, Zespół Szkół, Proszowice; dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków
     

     top

    ESPERE / ACCENT

    last updated 22.07.2005 11:12:08 | © ESPERE-ENC 2003 - 2013