Einführung

Es ist eines der vier Elemente. Zumindest wenn wir den alten Griechen glauben: Die Luft. Doch was ist Luft eigentlich? Sicherlich ein Gas. Aber was macht dieses Gas aus? Aus welchen Atomen besteht es? Ist es ein einzelner Stoff oder vielleicht sogar ein Stoffgemisch? In diesem Kapitel wollen wir uns die Luft einmal näher anschauen: Woraus sie besteht und was für chemische Reaktionen mit ihr möglich sind. In diesem Skript wollen wir uns aber erst einmal auf die Zusammensetzung der Luft beschränken.

Die Hauptbestandteile der Luft

Luft ist kein einheitliches Gas. Luft ist ein Gemisch aus verschiedenen Gasen. Wenn du dir überlegst, welche Gase in der Luft enthalten sind, dann kommst du sicher auf Sauerstoff. Das ist der Stoff, den wir zum Überleben einatmen müssen. Eventuell fällt dir auch noch Kohlenstoffdioxid ein. Das ist der Stoff, den wir wieder ausatmen, nachdem wir den eingeatmeten Sauerstoff verbraucht haben. Doch es gibt noch viel mehr Gase in der Luft. Sauerstoff ist nicht einmal der Hauptbestandteil der Luft. Das ist nämlich Stickstoff mit ungefähr . Wir haben dir mal die Bestandteile der Luft in einem Kreisdiagramm aufgezeichnet.

Stickstoff

Wie du gesehen hast, macht Stickstoff einen großen Teil unserer Atemluft aus. Stickstoff steht im Periodensystem an 7. Stelle. Es kommt in der Luft in Form des Moleküls N₂ vor. Der Luftstickstoff ist im Normalfall ungefährlich. Bei Tauchern kann es jedoch ab einer gewissen Tiefe zu einem sogenannten Tiefenrausch kommen. Dabei verursacht der Stickstoff durch den höheren Druck in ungefähr Tiefe einen Rausch ähnlichen Zustand in Verbindung mit Müdigkeit, Euphorie oder Angst.

Sauerstoff

Am zweit häufigsten in der Luft ist Sauerstoff. Er steht im Periodensystem neben Stickstoff an der 8. Stelle und kommt ebenfalls wie dieser als O₂-Molekül vor. Sauerstoff ist der Stoff, um den sich alles in unserem Körper dreht. Ohne Sauerstoff in der Luft könnten wir nicht überleben. Wir nehmen ihn auf und setzen ihn bei unseren Bewegungen in Kohlenstoffdioxid um und atmen ihn anschließend wieder aus. Die wichtigste Quelle für Sauerstoff ist die Photosynthese-Reaktion, die Pflanzen durchführen.

Argon

Mit einem Anteil von ca. ist Argon noch relativ häufig in der Luft vorhanden. Schauen wir ins Periodensystem, dann sehen wir, dass Argon an der 18. Stelle steht. Es gehört zu den Edelgasen und kommt als einzelnes Atom in der Luft vor und nicht als Molekül. Es liegt also als Ar vor. Argon ist relativ reaktionsträge, d.h. es reagiert so gut wie gar nicht. Deshalb wird Argon beim Schweißen oft als sogenanntes Schutzgas verwendet. Es dient dazu, reaktivere Gase zu verdrängen, die eventuell bei den hohen Temperaturen beim Schweißen reagieren würden und schützt somit den Schweißer vor unerwünschten Reaktionen.

Spurengase

Neben den Hauptbestandteilen der Luft, kommt noch eine große Bandbreite von Spurengasen in der Luft vor. Man hat sie als Spurengase zusammengefasst, weil sie alle in sehr geringen Mengen vorliegen und zusammen gerade einmal der Luft ausmachen. Das häufigste dieser Gase ist Kohlenstoffdioxid (=CO₂). Dieses Gas atmen wir aus. Es entsteht durch den Verbrauch von Sauerstoff in unserem Körper. Das Kohlenstoffdioxid wird anschließend von Pflanzen während der Photosynthese verbraucht und daraus Zucker und Sauerstoff hergestellt. Weitere Spurengase sind andere Edelgase, wie z.B. Neon, Helium, Xenon oder Krypton. Ein Spurengas, welches für uns gefährlich werden kann, ist das Kohlenstoffmonoxid (=CO). Dieses Gas entsteht bei Bränden in großen Mengen. Atmen wir zu viel davon ein, dann erschwert es die Sauerstoffaufnahme und wir laufen gefahr zu ersticken. Man spricht hierbei von einer Kohlenstoffmonoxidvergiftung. Du brauchst dir jedoch keine Sorgen zu machen. In der Luft ist Kohlenstoffmonoxid in so geringen Mengen vorhanden, dass es uns nicht schaden kann. Weitere Spurengase der Luft wollen wir an dieser Stelle außen vor lassen. Neben diesen Gasen kann die Luft jedoch auch noch andere Bestandteile wie Ruß, Schmutz oder Wasser enthalten. Diese üben einen großen Einfluss auf die Chemie der Luft aus, da, z.B. durch bestimmte Verunreinigungen, saurer Regen entstehen kann, der den Boden nachhaltig schädigen kann. Du siehst, Luft ist also mehr als nur eines der vier Elemente, wie man es in der Antike beschrieben hat. Vorallem können wir den alten Griechen jetzt sagen: Luft ist kein Element, sondern ein Stoffgemisch!