Kimyo · Elementlar kimyosi · 7-sinf

Havo: tarkibi va ifloslanishi

Toshkent havosida nimalar bor, qishda tuman nega quyuqlashadi, yomg‘ir nega nordon?

Vaziyat

Qishning sovuq, shamolsiz kunida shahar ustida kulrang tuman osilib turadi: uzoqdagi tog‘lar ko‘rinmay qoladi, havo sifati xaritalari esa «nosog‘lom» deb ogohlantiradi. Yozda osmon tiniq bo‘lsa ham, ba’zan cho‘ldan kelgan chang shaharni qoplaydi. Biz nafas oladigan havo nimadan iborat va unga qanday zararli moddalar qo‘shiladi? Ular qayerdan keladi, nega ba’zi yomg‘irlar marmar haykallarni yemiradi va havoni qanday tozalash mumkin?

Mavzu

Havo tarkibi, ifloslanishi va kislotali yomg‘ir. Toshkent havosi: tarkibi, qishki tuman (PM2.5) va kislotali yomg‘ir — transport, isitish va zavod tutuni

Asosiy tushunchalar

Havo tarkibi
PM2.5 va gazlar
Kislotali yomg‘ir

Formulalar

\begin{matrix} φ (N_{2}) = 78,08 % & φ (O_{2}) = 20,95 % \\ φ (Ar) = 0,93 % & φ (CO_{2}) \approx 0,042 % \end{matrix}

Quruq havoning tarkibi (hajm bo‘yicha). O‘rtacha molyar massasi ≈ 29 g/mol.

S + O_{2} \overset{}{\to} SO_{2}

Ko‘mir va mazutdagi oltingugurt yonganda oltingugurt(IV) oksid hosil bo‘ladi.

2 SO_{2} + O_{2} \overset{}{\to} 2 SO_{3}

Atmosferada SO₂ oksidlanadi, so‘ng yomg‘ir tomchilarida sulfat kislotaga aylanadi: $SO_{3} + H_{2} O \overset{}{\to} H_{2} SO_{4}$ .

4 NO_{2} + O_{2} + 2 H_{2} O \overset{}{\to} 4 HNO_{3}

Dvigatellarda hosil bo‘ladigan azot oksidlaridan nitrat kislota.

2 CO + 2 NO \overset{}{\to} 2 CO_{2} + N_{2}

Avtomobilning katalitik neytralizatorida zaharli CO va NO zararsizroq gazlarga aylanadi.

Nazariya

Havo — gazlar aralashmasi

Quruq havo hajm bo‘yicha: azot 78,08 %, kislorod 20,95 %, argon 0,93 %, karbonat angidrid ≈ 0,042 % (2024-yil, Mauna-Loa: 424,6 ppm; 1959-yilda ≈ 316 ppm edi), qolgani — neon, geliy, metan, kripton va boshqalar. Massa bo‘yicha: N₂ 75,5 %, O₂ 23,1 %, Ar 1,29 %. O‘rtacha molyar massa $\overline{M} = \sum φ_{i} M_{i} \approx 28,97$ g/mol. Bundan tashqari havoda o‘zgaruvchan miqdorda suv bug‘i (0 dan ≈ 4 % gacha) va chang bor. A. Lavuazye 1770-yillarda simobni yopiq idishda 12 kun qizdirib, havoning taxminan beshdan bir qismi yutilishini va qolgan gaz yonishni hamda nafas olishni ta’minlamasligini ko‘rsatgan — u bu gazni «azot» («hayotsiz») deb atagan.

Laboratoriya: havodagi kislorod ulushi

Zanglash usuli: ho‘l po‘lat jun o‘lchov naychasining yopiq uchiga joylanadi, naycha suvli idishga teskari qo‘yiladi. Temir zanglab, kislorodni bog‘laydi; bir kunda deyarli hamma O₂ sarflanadi va o‘rniga suv ko‘tariladi: 100 ml havoda ≈ 21 ml. Sathni idishdagi suv sathi bilan tenglab o‘qing. Sham usuli — xato natija beradi. Qalpoq ostida sham kislorod taxminan 15–16 % ga tushganda o‘chadi, CO₂ hosil bo‘ladi va kislorod o‘rnini qisman to‘ldiradi — kimyoviy sabab bilan gaz hajmi 2 % dan ham kam kamayadi. Suv asosan fizik sababdan ko‘tariladi: alanga havoni isitadi, uning bir qismi pufakcha bo‘lib chiqib ketadi, sham o‘chgach qolgan havo soviydi va qisqaradi. O‘lchovlarga ko‘ra suv qalpoq hajmining taxminan 10–13 % i qadar fizik sabab bilan va atigi 2 % dan kami kimyoviy sabab bilan ko‘tariladi — shuning uchun «suv 1/5 ga ko‘tarildi, demak O₂ 21 %» degan xulosa noto‘g‘ri.

Havoni nima ifloslantiradi

Qattiq zarralar PM2.5 va PM10 (diametri 2,5 va 10 mkm dan kichik) — o‘pkaga chuqur kiradi; manbalari: yoqilg‘i yonishi, transport, chang. Uglerod(II) oksid CO — chala yonish mahsuloti, qonda kislorod tashilishini to‘sadi. Azot oksidlari NOₓ — dvigatel ichidagi yuqori haroratda havodagi azot va kisloroddan: $N_{2} + O_{2} \overset{}{\to} 2 NO$ , $2 NO + O_{2} \overset{}{\to} 2 NO_{2}$ . Oltingugurt(IV) oksid SO₂ — ko‘mir va mazutdagi oltingugurtdan. Quyosh nurida NOₓ va uchuvchan moddalardan yer sathi ozoni hosil bo‘ladi. JSST me’yorlari (2021): PM2.5 — sutkalik 15, yillik 5; PM10 — 45; NO₂ — 25; SO₂ — 40 mkg/m³; CO — 4 mg/m³ (sutkalik). Jahon banki baholashicha, Toshkentda PM2.5 ning yillik o‘rtachasi JSST me’yoridan olti martadan ko‘proq yuqori; manbalar ulushi: chegaradan o‘tib keladigan chang 36 %, isitish 28 %, transport 16 %, sanoat 13 %. Qishda ifloslanish eng yuqori (isitish), yozda chang ustun.

Harorat inversiyasi

Odatda havo balandlashgan sari soviydi: issiq iflos havo yuqoriga ko‘tarilib, aralashib ketadi. Qishki tinch kechalarda yer va undagi havo tez soviydi, yuqorida esa iliqroq qatlam qoladi — bu harorat inversiyasi. Iliq qatlam «qopqoq» kabi ishlaydi: tutun va chang 100–200 m balandlikdan yuqoriga chiqolmay, yer yonida to‘planadi. Modelda ifloslanish konsentratsiyasi $C \propto \frac{E}{u \cdot H}$ — chiqindi $E$ qancha ko‘p, shamol $u$ va aralashish balandligi $H$ qancha kichik bo‘lsa, havo shuncha iflos. Tog‘lar bilan o‘ralgan va shamol kam bo‘lgan joylarda bu ayniqsa xavfli.

Kislotali yomg‘ir

Toza yomg‘ir ham biroz kislotali: havodagi CO₂ suvda erib, karbonat kislota hosil qiladi va pH ≈ 5,6 bo‘ladi. Kislotali yomg‘ir — pH 5,6 dan past: unda SO₂ va NO₂ dan hosil bo‘lgan sulfat va nitrat kislotalar bor. U ohaktosh va marmarni yemiradi: $CaCO_{3} + H_{2} SO_{4} \overset{}{\to} CaSO_{4} + H_{2} O + CO_{2} ↑$ , barglarni shikastlaydi, tuproqdan foydali moddalarni yuvadi, ko‘llarni nordonlashtiradi — AQSh Atrof-muhitni muhofaza qilish agentligi ma’lumotiga ko‘ra pH 5 da ko‘pchilik baliqlarning uvildirig‘i ochilmaydi. Laboratoriya modeli: oltingugurt kislorodli idishda yondiriladi, so‘ng universal indikatorli suv quyilib chayqatiladi — SO₂ erib, sulfit kislota hosil qiladi ( $SO_{2} + H_{2} O \overset{}{⇌} H_{2} SO_{3}$ ), indikator qizaradi; marmar bo‘lagi CO₂ chiqarib eriydi, gul bargi SO₂ da oqaradi. Xavfsizlik: SO₂ zaharli, nafas yo‘llarini kuydiradi — tajribani faqat tortish shkafida, himoya ko‘zoynagida o‘tkazing; yonayotgan oltingugurtni hidlamang.

Muhofaza choralari va model haqida

Atmosferani muhofaza qilish: avtomobillarda katalitik neytralizator (CO, NOₓ va uglevodorodlarni 90 % gacha kamaytiradi), jamoat transporti va metro, uylarni ko‘mir o‘rniga gaz yoki markaziy tizim bilan isitish, zavodlarda chang ushlagich filtrlar va SO₂ ni ushlash, daraxtzor va yashil hududlar, chiqindilarni ochiq yoqmaslik. Gidrosferani muhofaza qilish: oqova suvlarni tozalash, kislotali yomg‘irni kamaytirish — ko‘l va daryolarni ham asraydi. Model: shahar havosi — bitta «quti» modeli: har bir manba hissasi $1 / (u H)$ ga proporsional, raqamlar Toshkent uchun e’lon qilingan umumiy manzaraga moslab tanlangan va real monitoring o‘rnini bosmaydi; chang shahar tashqarisidan keladi deb olingan. Zanglash tajribasi vaqti tezlashtirilgan (1 s = 1 soat); sham — parafin C₂₅H₅₂, o‘chish chegarasi 16 % O₂; SO₂ suvda to‘liq eriydi, eritmalar ideal.

Bilasizmi?

Argon 1894-yilda «havo azoti»ning zichligi tufayli topilgan: Reley havodan olingan azotning 1 litri 1,2572 g, kimyoviy yo‘l bilan olingan azotniki esa 1,2505 g tortishini aniqlagan. Bu farqni og‘irroq «aralashma» — argon bergan.
Mauna-Loa (Gavayi) observatoriyasida 1958-yildan beri o‘lchanayotgan CO₂ miqdori 1959-yilda o‘rtacha ≈ 316 ppm bo‘lgan, 2024-yilda esa 424,6 ppm ga yetgan (NOAA ma’lumoti).

Tajribada nima bor

Tajriba hayotiy vaziyatdan boshlanadi: natijani taxmin qilasiz, boshqaruvlarni o‘zgartirib tajriba o‘tkazasiz va xulosa chiqarasiz. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor — kamera o‘zi harakatlanib, eng muhim joylarni tushuntiradi.

Shu bo‘limdagi boshqa tajribalar

Kislorod va ozon — 7-sinf
Vodorod — eng yengil gaz — 7-sinf
Suv: tarkibi va xossalari — 7-sinf
Foydali qazilmalar — 7-sinf
Ohak va birikmalar sinflari — 8-sinf
Metallmaslar va galogenlar — 8-sinf
Xlor va xlorid kislota — 8-sinf
Kislorod guruhi va oltingugurt — 8-sinf
Sulfat kislota va kontakt usuli — 8-sinf
Azot, ammiak va nitrat kislota — 8-sinf