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Die Hauptbestandteile der Erdatmosphäre

Allgemeines:

In diesem Kapitel soll chemisches Wissen mit anderen Fachgebieten verbunden werden. Dabei sollen die Bestandteile der Atmosphäre der Erde betrachtet werden. Die Erdatmosphäre weist im Vergleich zu den benachbarten Planeten des Sonnensystems eine andere chemische Zusammensetzung der Atmosphäre auf. Zum Beispiel zweithäufigste Gas der Erdatmosphäre, der Sauerstoff, lässt sich in den Atmosphären der anderen Planeten nur in ganz geringen Spuren finden.
 

Hauptbestandteile:

Die Erdatmosphäre enthält etwa 60 Komponenten, die man  in Hauptbestandteile, Spurengase und Radikale einteilen kann. Die Erdatmosphäre besteht fast ausschließlich aus Stickstoff (ca. 78 %) und Sauerstoff (ca. 20,5 %). Daneben enthält die Erdatmosphäre noch Kohlenstoffdioxid (ca. 0,04%), sowie die Edelgase Helium, Neon und Argon (ca. 1%).

 

Entwicklung der Erdatmosphäre:

Die Uratmosphäre der Erde bestand vorwiegend aus Kohlenstoffdioxid (98% auf der Erde) und Stickstoff (1,6%). Neben diesen beiden Gasen enthielt die Uratmosphäre noch Wasserdampf und Spuren anderer Gase, wie CO, H2, CH4, NH3 und Edelgase.

  • Entwicklung des Kohlenstoffdioxid-Gehalts: Anfangs fand sich nur Wasserdampf auf der Erde, aber nachdem sich die Erde abgekühlt hatte, kondensierte der Wasserdampf. Somit begann das Lösen des Kohlendioxids im Wasser. Das im Wasser gelöste Kohlenstoffdioxid  kann mit einigen Metallionen, wie z.B. Ca2+ , schwerlösliche Carbonaten bilden, die sich als Sedimente am Meeresboden ablagerten. Auf diese Weise entsteht der heutige (niedrigere) CO2-Gehalt der Luft          (CO2 + H2O -> H2CO3 -> 2H+   +   CO32- und Ca2+ + CO32- -> CaCO3)
  • Entwicklung des Stickstoff-Gehalts: Der Stickstoff in der Erdatmosphäre ist ein Überbleibsel der Uratmosphäre, die früher etwa 50mal dichter war als heute.
  • Entwicklung des Sauerstoff-Gehalts: Der Sauerstoff stammt aus der Photosynthese, da im Laufe der Evolution durch die Entwicklung von Pigmenten und Enzymen die Photosynthese ermöglicht wurde. Die Pigmente dienen dabei als Absorber für das Sonnenlicht und die Enzyme sind Biokatalysatoren, die die Ausgangsstoffe (Wasser und Kohlenstoffdioxid) in organische Verbindungen und Sauerstoff umwandeln. Damit war die Möglichkeit gegeben, Sauerstoff in der großen Menge, die in der Erdatmosphäre vorhanden ist, zu erzeugen.
  • Entwicklung des Gehalts an Edelgasen in der Atmosphäre: Die Edelgase Helium, Neon und Argon stammen der Uratmosphäre der Erde, deren Gehalt sich aber im Laufe der Jahre verändert hat. Die Konzentration an He durch Entweichen ins Weltall sank langam und die Ar-Konzentration stieg langsam an, da Argon ein Zerfallsprodukt des Kaliums des Erdmantels ist.

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