Ottův slovník naučný/Vzduch

Z Wikizdrojů, volně dostupné knihovny
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Údaje o textu
Titulek: Vzduch
Autor: Bohumil Kužma
Zdroj: Ottův slovník naučný. Dvacátýsedmý díl. Praha : J. Otto, 1908. S. 87–89. Dostupné online.
Licence: PD old 70
Heslo ve Wikipedii: Vzduch

Vzduch. Historický vývoj našich názorů o v-u jest úzce spiat s historií chemie vůbec. Nejstarší filosofové, kteří pátrali většinou pouze spekulativně o složení hmoty a o elementech, z nichž skládá se svět, pokládali v., vodu, zemi a oheň za čtyři hlavní živly či prvky světa. Empedoklés r. 440 př. Kr. i později Aristotelés nepokládali však živly tyto za různé látky definované, nýbrž za pouhé různé stavy, jejichž nositelkou je jediná pralátka. Každý z těchto prvků projevoval se dvěma ze čtyř hlavních vlastností, kteréž byly: teplo, studeno, sucho, vlhko. Seznáním pak, že vlastnosti tyto mohou u jednotlivých látek se měniti, vyslovena byla hypothesa i o možnosti vzájemné přeměny základních těchto látek vůbec. Této možnosti přeměny hájil jmenovitě Plinius, který nejen tvrdil, že lze vodu přeměniti ve v. a opačně v. ve vodu, nýbrž že z vody dokonce povstává země. Zdá se však, že názory Empedoklovy i Aristotelovy nejsou původní. V nejstarších indických spisech nacházejí se analogické zmínky o složení světa ze čtyř hořejších prvkův a zvláštního aetheru. Za látku elementárnou pokládán byl v. až do polovice XVII. stol. Nejen jeho stránka chemická, ale i fysikální byla úplně zanedbávána. Známe sice, že na různých fysikálních vlastnostech v-u pořízeny byly rozmanité přístroje, na př.: roztažlivosti v-u teplem bylo použito k pozorování změn temperatury Galileim již r. 1592, ale na př. kardinální vlastnost v-u, t. j. váha jeho, nebyla téměř až do pol. XVII. stol. přesně známa. Galilei byl sice již na stopě váhy v-u, ale teprve Torricelli r. 1643 otázku tuto rozřešil. Vivianiho pokus, který na podnět Torricelliův byl proveden, ukázal, že v. tlačí na 1 cm2 příbližně tlakem 1 kg. K pokusu Torricelliho druží se ihned znamenitý objev Perierův, k němuž však podnět dal slavný mathematik, Pascal, jenž r. 1648 požádal Périera, aby na vrchu Puy de Dôme, jehož vrchol jest o 1570 m výše nežli Paříž, opakoval pokus Torricelliho a tak potvrdil domněnku, že ve výškách tlaku ubývá. Podkladem pokusů Guerickových r. 1654, které prováděl na říšské schůzi v Řezně, byl většinou tlak v-u. Guericke, ač o fysické bytnosti v-u byl přesvědčen, o bližší jeho podstatu se nezajímal — pokládal v. za vůni a plynný výron všech látek, které nás obklopují.

V té době známy však již byly známky rozdílů různých plynů. Van Helmont (1577 až 1644), zakladatel nauky o plynech, pozoroval, že hořící předmět ve v-u v nádobě, která jest uzavřena vodou, uhasíná, když zmizí určitý objem v-u. Též Mayow († 1679) byl již na stopě různorodosti v-u, neboť tvrdil, že v atmosférickém v-u nachází se látka (spiritus igno-aëreus), která podporuje hoření, jest obsažena v ledku a má důležitou úlohu při dýchání.

Ke konci XVI. a poč. XVII. stol. počala uplatňovati se v badání přírodních věd methoda induktivní, ale hlavní vadou badání v té době bylo, že pozornost při pokusech věnována byla jejich stránce kvalitativní, a kvantitativní poměry a změny byly téměř úplně zanedbávány. A tak, ač značný pokrok methodou induktivní byl učiněn, přece z pozorování provedených po celou dobu theorie flogistonu byly činěny i o podstatě v-u mylné důsledky. Vysvětlování zjevů hoření a analogických processů pomocí hypothetického flogistonu, který při spalování hořlavých látek uniká, byla záhada, o jejíž správné objasnění přelise chemikové téměř celé XVIII. stol. (viz Flogiston). Cavendish, jenž věděl, že atmosférický v. je směs kyslíku a dusíku, jenž r. 1783 nalezl průměrem ve v-u 20,85% kyslíku, jenž r. 1785 byl na stopě přítomnosti argonu ve v-u, zůstával přece obhájcem theorie flogistické a naopak ještě větší chaos do ní vnášel tím, že vodík pokládal za identický s flogistonem. R. 1772 Rutherford, rovněž i Bergmann, seznali, že v. dýcháním nejen se obohacuje kysličníkem uhličitým a se kazí, nýbrž, že již od počátku obsahuje součástku, kteráž sama o sobě znemožňuje dýchání. Tuto součástku Rutherford skutečně též isoloval tak, že ze v-u, v němž dýchala zvířata, odstranil kysličník uhličitý louhem draselnatým a zbytek repraesentoval mu pak onu součástku inaktivní. Priestley (1733—1804) modifikoval tento pokus tak, že součástku, která udržuje hoření, odstranil ze v-u rozžhaveným uhlím a odstraniv vzniklý kysličník uhličitý vápennou vodou, dospěl k témuž netečnému plynu jako Rutherford a nalezl, že plyn ten obnáší ⅘ původního objemu v-u. Neméně významné pokusy o v-u a kyslíku provedl Scheele. Ač objevy jejich byly dalekosáhlé, přece mužové tito, jsouce ovládáni theorii flogistickou, nedospěli ke správnému významu jejich. Teprve Lavoisier (1743—94) dovedl všechna tato data příslušně shrnouti a učinil z nich důsledky jedině správné. Lavoisier poznal, že deflogistovaný v. Priestleyův neb v. života Scheeleho jest ona čásť atmosférického v-u, která při spalování se slučuje se spalitelným tělem, a nazval ji s počátku v-em eminentně čistým, později oxygenem a r. 1787 ukázal, že opačně ona čásť atmosfery, která zvala se flogistonovaným v-em, je tělem jednoduchým, které nazval podle jeho vlastností azotem, t. j. dusíkem.

Atmosférický v. je směsí příbližně se skládající z 1 objemu kyslíku a 4 objemů dusíku, obsahuje kromě toho nepoměrně menší množství jiných plynů, jmenovitě argonu, neonu, kryptonu, xenonu, helia, vodíku, dále jako pravidelné součástky kysličník uhličitý, vodu (ve stavu páry, tekutém i pevném), těkavé sloučeniny dusíku (ammoniak, různé soli ammonaté). Nahodile vyskytují se ve v-u veškeré plynné látky, které unikají ze země, na př. součástky plynů vulkanických, plynů z různých pramenů, dále plynné produkty unikající při spalování, hnití atd. Mimo to nacházejí se ve v-u pevné součástky, na př. prach původu tellurického i kosmického, saze, různé soli, na př. chlórid a síran sodnatý, v jemném rozptýlení, za jejichž pramen pokládána jest mořská voda, a konečně četné mikroorganismy.

Poněvadž poměr kyslíku k dusíku ve v-u byl shledán dosti konstantním, soudili Prout, Döbereiner a jiní, že v. je chemickou sloučeninou. Nesprávnost tohoto mínění dokazují však veškeré chemické i fysikální vlastnosti v-u. Součástky v-u lze odděliti pouhými processy fysikálnímí, diffussí, frakciovanou destillací, rozpustností ve vodě atd. Opačně pouhým smícháním složek v náležitém poměru obdrží se plyn shodný se v-em, aniž lze pozorovati jakýkoliv zjev thermický. Střední hodnota množství kyslíku ve v-u podle Hempela byla vypočtena = 20,93% podle objemu a zbytek pokládán byl za dusík. (O dobývání kyslíku a dusíku ze v-u viz Kyslík a Dusík.) Když Rayleigh a Ramsay nalezli ve v-u ještě řadu plynů nových, udává Leduc z hutnot dusíku, kyslíku a argonu množství hlavních těchto složek ve v-u:

dusíku kyslíku argonu
75,5% 23,2% 1,3% podle váhy
78,06% 21,0% 0,94% podle objemu

Měrou ještě mnohem menši vyskytují se ve v-u ostatní vzácné plyny, totiž:

  • 1 díl kryptonu připadá na 7 mill. dílů v-u
  • 1 » xenonu » » 40 »

Vodík ve v-u dokázán byl Gautierem, a to ve 100 l v-u nalézá se asi 11—18 cm³ vodíku. Rayleigh podle spektroskopických měření udává 1 objem vodíku na 30.000 objemů v-u.

Kysličníku uhličitého nachází se ve v-u průměrem 0,03% podle objemu a 0,045% podle váhy. Množství kysličníku uhličitého ve v-u nad pevninou a nad mořem je všeobecně shodné. Meze množství tohoto plynu bývají udávány od 0,025—0,035%, avšak byla pozorována též minima o 0,02% a maxima o 0,055%. Množství kysličníku uhličitého mění se denní dobou, a to za dne je menší než v noci, ve dne průměrem v 10.000 objemech v-u je kysličníku uhličitého méně o 0,2—0,3 objemu; ročním obdobím, v zimě je větší než v létě. Za mlhy, při zatažené obloze a klidném v-u je kysličníku uhličitého ve v-u více než za jasného nebe a proudění v-u. Mlhou je snad zabráněno diffusi kysličníku uhličitého ze spodních vrstev atmosfery do hořejších. Moře je vůbec hlavním regulátorem množství kysličníku uhličitého ve v-u; stoupá-li jeho parciálný tlak ve v-u, pohlcuje se mořskou vodou a měni nerozpustné uhličitany v dvojuhličitany; klesá-li jeho parciálný tlak ve v-u, nastává process opačný a kysličnik uhličitý uniká z moře do v-u. Množství kysličníku uhličitého ve v-u závisí také na barometrickém tlaku. Při značné barometrické depressi asi usnadněním unikání kysličníku uhličitého z půdy, pramenů a vod množství jeho ve v-u stoupá; ještě zřetelněji vliv tento se objevuje, když barometrická depresse je nad mořem a proudy větru od moře zanášejí v. obohacený kysličníkem uhličitým nad pevninu. Větší množství kysličníku uhličitého ve v-u nacházíme ve městech; množství jeho zde značně kolísá, na př. v Londýně na volných náměstích shledáno bylo 3,08, v okolí Temže 3,43, v ulicích 3,80 objemu kysličníku uhličitého v 10.000 objemech v-u. Ve městech průmyslových, kde v topeništích továren spalují se nesmírná kvanta uhlí, množství kysličníku uhličitého dostupuje až 0,12% podle objemu (Manchester). Přítomnost kysličníku uhličitého ve v-u lze dokázati pomocí vápenné vody, která prováděním v-u se kalí bíle od vyloučeného nerozpustného uhličitanu vápenatého. Kysličník uhličitý ve v-u je důležitý pro vzrůst rostlin (viz Assimilace 2) a má významnou úlohu v říši minerálné; vyjma uvedené již přeměny uhličitanů v moři spolupůsobí s vodou a kyslíkem na kypřeni půdy.

Další součástkou v-u je pára vodní, jejíž množství je velmi měnlivé a závislé na teplotě, vzdálenosti od moře, směru větru, na krajině samotné atd. Atmosférický v. je zřídka parami vodními nasycen, minimum vodních par zřídka kdy klesá pod množství, jež v. za daných poměrů maximálně pojmouti může. 1 l vodní parou úplně nasyceného v-u obsahuje podle Regnaulta

při −10° 2,299 mg
» 4,868 »
» +10° 9,356 »
» +20° 17,147 »
» +30° 30,079 »
» +40° 50,677 » vodní páry

Snížením teptoty pára vodní nad hranicí touto při určité teplotě ve v-u obsažená se sráží a jako mračna, mlha, rosa, déšť, sníh stává se zjevnou. Vlhkost v-u většinou měří se hygrometry, chemicky stanoví se prováděním známého objemu v-u přístroji naplněnými látkami páru vodní pohlcujícími, na př. koncentrovanou kyselinou sírovou, kysličníkem fosforečným.

Ammoniak je rovněž stálou součástkou v-u; vyskytuje se v něm zvláště v podobě solí, jako uhličitan, dusan a dusičnan ammonatý. Hlavním zdrojem ammoniaku ve v-u je podle Schlösingra moře, jehož voda obsahuje v jednom litru asi 0,4 mg ammoniaku, který při vypařování z části uniká do v-u. Původ solí ammonatých ve v-u lze odvoditi jednak hnitím dusíkatých organických látek (uhličitan ammonatý), jednak oxydací ammoniaku ve v-u ozonem, kysličníkem vodičitým (dusan a dusičnan ammonatý). Množství ammoniaku ve v-u značně kolísá a je podmíněno blízkosti nahodilých zdrojů jeho. Pierre v Paříži nalezl 16—30 č. ammoniaku, A. Smith v Londýně 50 č., v Manchestru 100 č. ammoniaku v 1,000.000 č. v-u. Blíže hnojnišť a chlévů nalézáme v témže množství v-u 250 až 300 č. ammoniaku. Soli ammonaté bývají strhovány ze v-u rosou, deštěm a sněhem.

Ozon nachází se ve svěžím v-u venkovském, jmenovitě na blízku jehličnatých lesů. Též po bouřích principem zvláštní charakteristické vůně v-u jest ozon. Maximum ozonu ve v-u objevuje se na jaře, minimum na podzim. V městech je v. úplně neb téměř úplně prost ozonu, ježto se rozkládá organickými látkami v ovzduší městském tak hojnými. V poslední době v divadlech a v místnostech, kde velmi mnoho lidí bývá shromážděno, ozon uměle vyrobený dodává se v-u v nepatrném množství.

Kysličník vodičitý podle Schoeneho je ve v-u v množství měnlivém, v zimě je ho méně než v létě, v noci méně než ve dne. Čím jasnější nebe, tím více kysličníku vodičitého nalézá se v atmosféře. Původ kysličníku vodičitého lze snad odvoditi od t. zv. pozvolné oxydace v přírodě tak hojně se vyskytující.

Mimo plynné součásti obsahuje atmosféra vždy suspendované pevné částečky prachu původu jak anorganického, tak organického. V 1 m³ v-u bývá obsaženo:

v bytě 1—2 mg prachu
v učírně 10 » »
v dolech uhelných 15 » »
ve mlýně 20—30 » »
v cementárně 224 » »

Mimo to jsou ještě součásti v-u rozličné mikroorganismy. Přítomností mikrobů vysvětluje se zdánlivě samostatně dostavující se kvašeni, hniloba, oxydace, nitrifikace atd. organických látek, kteréžto processy mívají v přírodě důležitou úlohu. Ve v-u velikých měst bylo pozorováno až 100.000 plísní a bakterií v 1 m³.

Lokálně zvláště na blízku různých továren, hutí může v. obsahovati všemožné přimíšeniny, na př. kysličník siřičitý, kysličník uhelnatý, kysličníky dusíku, chlór, sirovodík a jiné sloučeniny chemické.

Fysikální vlastnosti v-u odpovídají jeho složení chemickému, t. j. jsou vlastnostmi směsi plynů, ze kterých v. je složen. Jeden litr suchého, kysličníku uhličitého prostého v-u váží při 0° a 760 mm podle Rayleighe 1,29327 g; jeho schopnost voditi teplo je 3500kráte menší než u železa.

Silným ochlazením lze v. zkapalniti. Zkapalnění v-u děje se ve velikém v přístrojích Lindeho-Hampsona, jejichž zařízení zakládá se na principu protiproudovém, t. j. v. silně stlačený na 175—200 atmosfér náhle zbaví se tlaku, čímž značně se ochladí. Silně ochlazený v. proudí zpět ke kompressoru a cestou chladí nové partie v-u v koloběhu. Opakovaným tímto oběhem klesne temperatura v-u tak, že promění se v kapalinu. Tekutý v. je tekutina namodralá, snadno pohyblivá, od krystallků ledu a pevného kysličníku uhličitého poněkud zkalená. Vře při −192,2°. Přechovává se v dvojstěných nádobách t. zv. Dewarových. Upotřebuje se ho k dobývání kyslíku, k dosažení nízkých temperatur a značného vakua.

B. Kužma