☰ خطة العام · العلوم (بالعربية)

الاحترار العالمي وتلوث الهواء

الأسبوع 13 · الموضوع ٢-٤ «الغلاف الجوي ودور العلم في استدامته» (١): الاحتباس الحراري والغازات الدفيئة وطرق خفض الانبعاثات وملوثات الهواء وتكوين الأمطار الحمضية · 3 دروس
3

أول أكسيد الكربون وأكاسيد الكبريت والنيتروجين والأمطار الحمضية

Integrated Science Sec 1 Term 1, Unit 2: pp. 98–102
الهدفأصف أول أكسيد الكربون وأكاسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين، وأكتب الخطوات التي تكوّن المطر الحمضي.
كلمات جديدة
أول أكسيد الكربون · غاز سام عديم اللون والرائحة (CO) يتكون عندما يحترق الوقود دون أكسجين كافٍالمطر الحمضي · مطر أكثر حمضية من المعتاد لأنه أذاب أحماضًا من SO₂ وNO₂نقص الأكسجين · قلة الأكسجين الواصل إلى الأنسجة
الشرح

من ملوثات الهواء أكاسيد الكبريت (SO₂ وSO₃) وأول أكسيد الكربون (CO) وأكاسيد النيتروجين (NO وNO₂). وأول أكسيد الكربون ليس ثاني أكسيد الكربون: فـ CO سام، أما CO₂ فليس سمًّا؛ وكلاهما ينتج من الاحتراق. ويتكون CO عندما يحترق الوقود احتراقًا ناقصًا بأكسجين قليل. وينتقل من الرئتين إلى الدم ويرتبط بالهيموجلوبين بقوة تزيد ٢٠٠ إلى ٢٥٠ مرة على ارتباط الأكسجين به، فيتكون الكربوكسي هيموجلوبين، فيصل أكسجين أقل إلى الأنسجة (نقص الأكسجين). وتتحول الخلايا إلى التنفس اللاهوائي ويتراكم حمض اللاكتيك فيسبب التعب والصداع؛ وتسبب المستويات الأعلى الدوار وفقدان الوعي وتلف الدماغ. وتأتي أكاسيد الكبريت أساسًا من حرق الفحم والنفط المحتويين على الكبريت في محطات التوليد والمصانع، ومن التكرير والصهر. وتتكون أكاسيد النيتروجين بكميات كبيرة في الاحتراق الشديد الحرارة كما في المحركات والأفران. المطر الحمضي: في الهواء يتأكسد SO₂ إلى SO₃ (2SO₂ + O₂ → 2SO₃) الذي يذوب في قطيرات السحب فيعطي حمض الكبريتيك (SO₃ + H₂O → H₂SO₄). ويعطي ثاني أكسيد النيتروجين مع الماء حمضي النيتروز والنيتريك (2NO₂ + H₂O → HNO₂ + HNO₃)، وبصورة إجمالية 4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃. والمطر العادي حمضي قليلًا أصلًا (pH نحو ٥٫٦ من CO₂ الذائب)؛ والمطر الحمضي أقل من ذلك، وغالبًا أقل من pH ٥. والمطر الحمضي لا يحرق الجلد. وتنفس هذه الغازات يهيج المجاري التنفسية وقد يحرك الربو.

أمثلة محلولة
2SO2 + O2→2SO3
128 g + 32 g = 160 g
تحقق من الكتلة في 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ (S = ٣٢، O = ١٦). 2SO₂ تساوي ٢ × ٦٤ = ١٢٨ g، وO₂ تساوي ٣٢ g، فالطرف الأيسر ١٦٠ g. و2SO₃ تساوي ٢ × ٨٠ = ١٦٠ g. الكتلتان متساويتان فالكتلة محفوظة.
4NO2 + O2 + 2H2O→4HNO3
فحص الاتزان في 4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃. N: ٤ = ٤. H: ٢ × ٢ = ٤ = ٤. O: ٨ + ٢ + ٢ = ١٢ و٤ × ٣ = ١٢. جميع الذرات متساوية في الطرفين.
الغازالمصدر الرئيسيالأثر
COاحتراق ناقصأكسجين أقل للأنسجة
SO₂فحم ونفط فيهما كبريتمطر حمضي، يهيج المجاري التنفسية
NO₂محركات وأفران شديدة الحرارةمطر حمضي، يهيج المجاري التنفسية
لماذا CO خطير بينما CO₂ ليس سمًّا؟ لأن CO يرتبط بالهيموجلوبين بقوة فلا يستطيع حمل الأكسجين، فتحصل الأنسجة على أكسجين قليل. أما CO₂ فلا يفعل ذلك، مع أن كمية كبيرة منه في غرفة مغلقة تزاحم الهواء النقي.
نشاط الفصل

عدّ الذرات بالخرز، بمساعدة أحد الكبار. كوّن الطرفين الأيمن والأيسر من 2SO₂ + O₂ → 2SO₃ بلونين من الخرز (S وO). عدّ S وO في كل طرف. ثم ارسم مخططًا انسيابيًا على الورق يبدأ من مدخنة محطة توليد وينتهي بالمطر الحمضي، واكتب كل خطوة بكلماتك. لا تجرّب أي تجربة فيها حرق أو دخان أو غاز عادم.

تدرّب
1
لماذا يقلل أول أكسيد الكربون الأكسجين الواصل إلى الأنسجة؟
2
اكتب التفاعل الذي يكوّن فيه ثالث أكسيد الكبريت حمض الكبريتيك.
3
ما كتلة SO₃ الناتجة من ٦٤ g من SO₂ و١٦ g من O₂ (S = ٣٢، O = ١٦)؟
4
أين تتكون أكاسيد النيتروجين بكميات كبيرة؟
5
هل المطر العادي متعادل؟ فسّر.