¿De qué está hecho el aire? O en otras palabras, ¿cuál es la composición química del aire? Comúnmente al pensar en el aire, se piensa en el oxígeno; y muchas personas creen que aire y oxígeno son lo mismo. Pero esta idea es incorrecta. El oxígeno es un elemento que forma parte del aire; pero además de oxígeno, el aire contiene otras sustancias. Por lo tanto, el aire no es un elemento, como suponían los filósofos griegos de la antigüedad. El aire es una mezcla de varios elementos y compuestos, la mayoría en estado gaseoso.
Oxígeno
El componente del aire más importante para los seres vivos es el gas oxígeno. Sin embargo, el oxígeno no es el elemento más abundante del aire. Del total del aire sólo el 20% (aproximadamente) es oxígeno. Aunque el oxígeno es un elemento, no está formado por átomos individuales, sino por moléculas constituidas por el enlace de dos átomos de oxígeno (moléculas diatómicas); por lo tanto la fórmula química del oxígeno es O2. La molécula de oxígeno se puede representar con el siguiente dibujo:
El oxígeno del aire hace posible la respiración de los seres vivos. Los organismos vivos inhalamos oxígeno que la sangre distribuye a todas nuestras células, donde se utiliza para liberar la energía de los alimentos que consumimos. Todos nuestros órganos (cerebro, corazón, músculos, etc.) funcionan gracias al oxígeno que respiramos; sin oxígeno moriríamos en pocos minutos.
Por otra parte, el oxígeno del aire también hace posible las combustiones. Ocurre una combustión cuando algo se quema, por ejemplo, cuando se encienden las hornillas de la estufa, cuando se quema la gasolina en los motores de los vehículos, cuando ocurre un incendio, etc. Las combustiones únicamente pueden ocurrir si hay presencia de oxígeno.
La cantidad de oxígeno en el aire no es la misma en las distintas regiones de nuestro planeta. El aire tiene distintas proporciones de oxígeno dependiendo de la altura sobre el nivel del mar. A mayor altura sobre el nivel del mar, el porcentaje de oxígeno va disminuyendo; por ejemplo, en la cima de una montaña la cantidad de oxígeno en el aire es mucho menor.
Nitrógeno
Como señalé antes, la mayor parte del aire no es oxígeno. El elemento más abundante del aire es el gas nitrógeno; casi el 80% del aire es nitrógeno. El nitrógeno también está formado por moléculas constituidas por el enlace de dos átomos de nitrógeno (moléculas diatómicas); por lo tanto la fórmula química del nitrógeno es N2. La molécula de nitrógeno se puede representar con el siguiente dibujo:
El nitrógeno no es útil en el proceso de respiración, pero también lo inhalamos y lo exhalamos, y nuestra sangre contiene nitrógeno disuelto. No obstante, el nitrógeno también es un elemento esencial para los seres vivos. El nitrógeno es un componente de la mayoría de los compuestos orgánicos que conforman las células de los organismos; es decir, el nitrógeno es parte estructural de los seres vivos. Por lo tanto sin nitrógeno tampoco puede haber vida.
Sin embargo, los seres vivos no podemos tomar el nitrógeno gaseoso N2 directamente del aire para integrarlo en nuestra estructura biológica. Para que los organismos podamos aprovechar el nitrógeno, antes debe transformarse en compuestos más complejos como el amoniaco NH3 o los nitratos NO3-1. Esta transformación la llevan a cabo bacterias específicas que habitan en las raíces de algunas plantas. A este proceso, en el que algunas bacterias transforman el nitrógeno gaseoso del aire N2 en compuestos nitrogenados NH3, NO3-1 que quedan en el suelo, se le denomina “fijación del nitrógeno”. Posteriormente estos compuestos nitrogenados son asimilados por las plantas, que los transforman nuevamente en otros compuestos todavía más complejos que luego pasan a los animales que consumen dichas plantas.
Curiosamente también existen otras bacterias que realizan el proceso inverso a la fijación del nitrógeno. Es decir, transforman los compuestos nitrogenados complejos en nitrógeno gaseoso N2 que regresa al aire; de este modo la cantidad de nitrógeno en el aire se mantiene en equilibrio.
Dióxido de carbono
Otro gas muy importante del aire es el dióxido de carbono, aunque su cantidad es comparativamente muy pequeña (aproximadamente 0.03%). El dióxido de carbono es un compuesto cuya fórmula química es CO2, la cual indica que su molécula está constituida por dos átomos de oxígeno y un átomo de carbono. La molécula de dióxido de carbono se puede representar con el siguiente dibujo:
Comúnmente se piensa en el dióxido de carbono como un contaminante y, en consecuencia, como algo dañino. Sin embargo esto no es exacto. El dióxido de carbono es, en efecto, un contaminante; pero también es útil e indispensable para la vida. Los organismos animales respiramos oxígeno, pero los organismos vegetales "respiran" dióxido de carbono. Esto es, los vegetales "respiran" de manera inversa a los animales: los animales aprovechamos el oxígeno y desechamos dióxido de carbono, en tanto que las plantas aprovechan el dióxido de carbono y desechan oxígeno. ¡Genial! Lo que los animales desechamos (dióxido de carbono) lo consumen y aprovechan las plantas; y lo que las plantas desechan (oxígeno) lo consumimos y aprovechamos los animales. De este modo se logra un equilibrio entre las cantidades de oxígeno y dióxido de carbono que hay en el aire.
Sin embargo, otras fuentes de dióxido de carbono son las combustiones (la quema de combustibles como el gas doméstico o la gasolina de los vehículos, por ejemplo). En las combustiones se consume oxígeno y se genera dióxido de carbono. Desde la época de la revolución industrial (segunda mitad el siglo XVIII) las emisiones de dióxido de carbono hacia el aire han ido aumentando continuamente debido a la quema de combustibles en las máquinas, por lo que el equilibrio en las proporciones de oxígeno y dióxido de carbono se ha roto.
Un efecto pernicioso del aumento de dióxido de carbono en el aire es el calentamiento global de la atmósfera. El dióxido de carbono evita que la radiación que llega a la Tierra desde el sol escape de regreso al espacio exterior. Es decir, el dióxido de carbono “atrapa” la radiación solar provocando que la temperatura de la atmósfera aumente. Es un efecto similar al que ocurre en el interior de un automóvil cerrado cuando está expuesto a la luz solar. Todos hemos observado que en estas condiciones el aire dentro del auto se calienta notablemente, ya que los vidrios de las ventanillas cerradas evitan que escapen las radiaciones que entran. Esto mismo ocurre con el aire de la atmósfera a medida que la cantidad de dióxido de carbono aumenta. El dióxido de carbono actúa como los vidrios del auto: evita que las radiaciones solares escapen y en consecuencia la atmósfera se calienta.
Por esto, es importante encontrar modos de detener el incremento de dióxido de carbono en el aire. Una manera es disminuir las combustiones, la quema de combustibles principalmente. Otro modo es aumentar las zonas de vegetación y no destruir la vegetación existente, ya que, como mencioné anteriormente, las plantas consumen dióxido de carbono y liberan oxígeno al aire.
Agua
El aire también contiene cantidades variables de agua como vapor (gas), o como minúsculas gotitas que forman las nubes (las nubes no están formadas por vapor de agua, sino por gotitas de agua líquida suspendidas en el aire). Recordemos que el agua es un compuesto cuya fórmula química es H2O, lo cual indica que su molécula está constituida por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. La molécula de agua se puede representar con el siguiente dibujo:
El agua en la Tierra cambia de estado continuamente en forma cíclica. De manera simplificada: el agua líquida de lagos, mares, océanos, etc. se evapora (en parte) por acción de la radiación solar y pasa al aire como vapor; posteriormente este vapor de agua se condensa (forma gotitas líquidas) generando las nubes; después el agua de las nubes precipita (cae), provocando las lluvias que devuelven el agua a los lagos, mares, océanos, etc. donde el proceso se repite indefinidamente (ciclo del agua).
Evidentemente el agua es otro componente del aire que también es indispensable para los seres vivos.
Gases nobles
Los componentes más escasos del aire (menos del 0.001%) son unos elementos denominados “gases nobles”, o “gases raros”, o “gases inertes”. Estos gases son el helio He, el neón Ne, el kriptón Kr y el argón Ar (el argón es más abundante que los otros, con un porcentaje aproximado de 0.9%). Los gases nobles no están formados por moléculas como el oxígeno O2 y el nitrógeno N2, sino por átomos individuales (a los átomos de los gases nobles “no les gusta” enlazarse con otros átomos).
Los gases nobles no participan en los procesos biológicos, por lo que son los únicos componentes de aire que no son importantes para los seres vivos.
Contaminantes del aire
Existen varios gases contaminantes en el aire, principalmente óxidos: óxidos de carbono (monóxido de carbono CO y dióxido de carbono CO2), óxidos de azufre (dióxido de azufre SO2 y trióxido de azufre SO3) y óxidos de nitrógeno (monóxido de nitrógeno NO y dióxido de nitrógeno NO2). Estos gases son tóxicos para los seres vivos. Se generan principalmente por la quema de combustibles en los vehículos y en las industrias.
Otro efecto nocivo de los óxidos contaminantes del aire es que reaccionan químicamente con el agua de las nubes formando ácidos, que después caen con las lluvias; a este fenómeno se le denomina “lluvia ácida”. Por ejemplo, cuando el trióxido de azufre SO3 presente en el aire reacciona con el agua H2O de las nubes se produce ácido sulfúrico H2SO4. Los ácidos son corrosivos y, por lo tanto, son perjudiciales para los seres vivos. Por esto, es muy importante buscar maneras o desarrollar técnicas para disminuir estos óxidos contaminantes del aire.
En conclusión, el aire es la sustancia más importante para los seres vivos. Es nuestro medio; vivimos toda nuestra vida inmersos en aire. El funcionamiento de los seres vivos depende de las sustancias que forman al aire. Sin aire no es posible la vida.
