Welche üblichen chemischen/physikalischen Reaktionen würden sich in einer Atmosphäre, die aus ~20 % Sauerstoff und ~80 % Argon besteht, anders verhalten als auf der Erde?

Abgesehen davon, wie diese Art von Atmosphäre entstehen würde, welche Dinge passieren regelmäßig auf der Erde, die durch diese Art von Atmosphäre verändert würden? Beispiel: Würden Schusswaffen mit so viel vorhandenem Argon noch normal zünden? Würden Menschen Probleme beim Atmen haben? Wie leicht würde Licht ohne Reflexion/Brechung passieren?

Es scheint, als ob die wichtigste Änderung, die Sie vornehmen möchten, der Ersatz von atmosphärischem zweiatomigem Stickstoff durch Argon ist. Ich schlage vor, dass dies die einzige Änderung ist, die Sie vornehmen, um die Unterbrechung so gering wie möglich zu halten und den Umfang der Frage in Grenzen zu halten. (Das Ausscheiden von CO2 wäre katastrophal für Pflanzen, das Ausscheiden von Wasserdampf unmöglich, wenn Wasser vorhanden ist, und das Ausscheiden der geringeren Spurenkomponenten ... wir könnten eine unerwartete Abhängigkeit von einem Spurengas haben, das wir nicht erfüllen können aus der Ernährung, von der wir noch nicht einmal wissen, weil wir noch nie ohne Spurengas in der Atmosphäre waren.)
Das Ersetzen des gesamten atmosphärischen Stickstoffs durch Argon wäre jedoch ein Albtraum für alles Leben auf der Erde. Atmosphärischer Stickstoff ist unsere Quelle für fixierten Stickstoff (Ammoniak und Derivate, die für eine Vielzahl von Lebewesen nutzbar sind, werden von einigen Bakterien und Archaeen sowie von Gewittern produziert). Auf Argon World brauchen Sie also zumindest eine alternative Quelle von festem Stickstoff. Es ist farblos (jedenfalls im Bereich der irdischen Atmosphärentemperatur), geruchs- und geschmacksneutral. Erstickung ist ein Risiko, da es wesentlich dichter als Sauerstoff ist und sich daher tiefer in der Atmosphäre ansammelt.
Inertgasnarkose ist eine Sache. Argon ist 2,33-mal stärker narkotisch als Stickstoff, sodass Menschen unter leichten Auswirkungen leiden würden. Ich würde annehmen, dass dies durch die Evolution behoben würde, also wäre der eigentliche Effekt, dass alles Nervengewebe hat, das widerstandsfähiger gegen Narkose ist.
@SudoSedWinifred - Argon hat ein Molekulargewicht von 40, Sauerstoff 32 (2 Atome pro Molekül), Stickstoff 24. Der Dichteunterschied wäre nicht signifikant, da wir jetzt keine Probleme damit haben, dass Sauerstoff relativ zu Stickstoff sinkt.
Die Dichte von Argon bei stp beträgt 1,784 g/l, während zweiatomiger Sauerstoff und Stickstoff jeweilige stp-Dichten von 1,429 g/l und 1,251 g/l aufweisen. Sauerstoff ist dichter als Stickstoff, daher sinkt Sauerstoff in dem Maße, in dem die Dichte eine Rolle spielt, relativ zu Stickstoff. Aber die untersten 100 km unserer Atmosphäre sind von Luftströmungen gut durchmischt. Schwere Gase können sich jedoch in schlecht belüfteten Böden und unterirdischen Strukturen ansammeln. Sauerstoff ist dichter als Stickstoff, kein Problem. Aber mit Argon, das dichter als Sauerstoff ist, könnte eine Atmosphäre auf Ar-Basis gefährlich sein.

Antworten (4)

Sie haben Stickstoff in der Erdatmosphäre im Wesentlichen durch Argon ersetzt, aber die Verhältnisse ansonsten intakt gelassen.

Argon ist etwas dichter als Stickstoff; Infolgedessen würde es in Ihrer Argonatmosphäre etwas mehr Lichtbrechung geben, aber leider kann ich Ihnen nicht sagen, wie das für einen Beobachter aussehen würde. Die Schallgeschwindigkeit wäre auch ~ 10% langsamer, was wahrscheinlich erst mit der Zeit bemerkbar ist.

Die Verbrennung (einschließlich Schusswaffen) würde nicht wesentlich beeinträchtigt, da dies wirklich nur die Oxidation eines Brennstoffs ist und Sie das Sauerstoffverhältnis in der Atmosphäre unberührt gelassen haben. Eine Sache, die sich jedoch ändert, ist, dass Sie weniger häufige Nebenprodukte der Verbrennung wie NO und NO2 eliminiert haben

Das größte Problem ist, dass Sie den Stickstoffkreislauf eliminiert haben , was die Biologie, die wir hier auf der Erde kennen, unmöglich macht. Stickstoff ist für jeden lebenden Organismus, den wir kennen, von entscheidender Bedeutung, wobei atmosphärischer Stickstoff ein Grundpfeiler des Prozesses ist: Pflanzen nehmen ihn auf, Tiere fressen die Pflanzen, andere Tiere fressen diese Tiere und alles gibt ihn während der Zersetzung wieder an die Luft ab. Stickstoff ist ein kritischer Teil unserer Biologie, da er eine Grundlage von Aminosäuren ist, und ohne ihn haben wir in der Atmosphäre keinen Stickstoffkreislauf und daher keinen (oder zumindest unzureichenden) Stickstoff zum Leben.

Leider ist Argon ein Edelgas, daher kann es Stickstoff in einer hypothetischen Biosphäre, die auf einem "Argonkreislauf" basiert, nicht plausibel ersetzen. Sie müssen sich entweder eine Biologie einfallen lassen, die nicht von Stickstoff abhängt, oder einen Weg finden, ihn irgendwie wieder hineinzubekommen (was, da es sich bei etwas über 77 K um ein Gas handelt, so gut wie unmöglich ist, ohne dass es wieder in Ihre Atmosphäre gelangt ).

Die gute Nachricht ist, dass Argon inaktiv ist. Da also ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, ist es fast sicher, dass Menschen diesen Planeten besuchen und atmen könnten, ohne volle Raumanzüge zu benötigen und schwere Sauerstofftanks zu tragen. Die etwas dichtere Atmosphäre würde dazu führen, dass ihre Stimmen etwas tiefer klingen (denken Sie an den gegenteiligen Effekt des Einatmens von Helium, aber viel weniger ausgeprägt), aber ansonsten würden sie nichts wirklich bemerken. Sie müssen möglicherweise nur Zugang zu Lebensmitteln haben, die Teil des Stickstoffkreislaufs waren, und / oder Stickstoffzusätze für eine langfristige Besiedlung einsenden.

Würde eine etwas dichtere Atmosphäre nicht eine etwas höhere Schallgeschwindigkeit bedeuten?
@ Draco18s Das hätte ich auch gedacht, aber unter den chemischen Eigenschaften von Argon und Stickstoff fand ich jeweils die Schallgeschwindigkeit, wobei erstere etwa 90% von letzterer ausmacht.
Interessant. Gute Recherche. :)
Ihr Punkt zum Stickstoffkreislauf ist genau richtig. Fester Stickstoff schränkt vielerorts bereits das Pflanzenwachstum ein. Deshalb ist es in so viel Dünger enthalten. Es würde kostbar werden . Tiere müssten sich weiterentwickeln, um viel mehr davon zu recyceln, anstatt es nach dem Abbau von Proteinen als Harnstoff auszuscheiden.

Ich denke, Pflanzen würden in Schwierigkeiten geraten. Pflanzen brauchen Stickstoffverbindungen, die viele von ihnen von Bakterien bekommen, die den Stickstoff aus der Luft aufnehmen. Ohne Stickstoff in der Luft können diese Bakterien keine Stickstoffverbindungen bilden, und daher sind diese Pflanzen in Schwierigkeiten.

Beachten Sie, dass die Stickstoffverbindungen im Dung indirekt auch von Pflanzen stammen. So kommt also kein neuer Stickstoff in den Kreislauf. Letztlich kommt der gesamte Stickstoff aus der Luft.

Und der Stickstoff im Kunstdünger wird auch aus der Luft entnommen, also funktioniert auch das nicht, wenn keine andere Quelle zur Verfügung steht.

Beachten Sie, dass Argon als Edelgas Stickstoff in chemischen Verbindungen nicht ersetzen kann.

Argon ist ein Edelgas . Es braucht viel Anstrengung, um es dazu zu bringen, auf irgendetwas zu reagieren.

Würden Schusswaffen mit so viel vorhandenem Argon noch normal zünden?

Schusswaffen (insbesondere Kugeln) enthalten ihr eigenes Oxidationsmittel. Aus diesem Grund feuern viele Geschütze unter Wasser problemlos .

Würden Menschen Probleme beim Atmen haben?

Ein kleines Bisschen. Argon ist ~43% dichter als Sauerstoff. Es würde uns schwerer fallen zu atmen, aber unser Körper würde sich sehr wahrscheinlich gut an diese Veränderung anpassen.

Wie leicht würde Licht ohne Reflexion / Brechung durchdringen?

Die Brechungsindizes von Argon und Stickstoff sind ziemlich ähnlich. Interessanterweise ist das Absorptionsspektrum von Argon um einiges lebhafter als das von Stickstoff . Obwohl es ein farbloses Gas ist, stelle ich mir vor, dass eine damit gefüllte Atmosphäre den Himmel mit einer winzigen Menge Grün färben würde.

Die Wärmeleitfähigkeit von Argon ist viel geringer als die von Stickstoff. Das Blasen auf Ihren heißen Kaffee wird nicht so effektiv sein.

Argon ist inert , was bedeutet, dass es nicht wirklich viel mit irgendetwas interagiert. Wie die anderen Edelgase ist es viel weniger reaktiv als die Hauptbestandteile der Atmosphäre. Um die Veränderungen in dieser Atmosphäre zu betrachten, ist es daher wichtig, sich anzusehen, was wir verlieren würden, wenn der Stickstoff so stark reduziert würde.

Allerdings macht Luftstickstoff (N 2 ) auch nicht viel aus - er ist auch ziemlich träge. Wir müssen uns also die indirekten Ergebnisse ansehen – insbesondere den Stickstoffkreislauf .

Dinge, die vom Stickstoffkreislauf beeinflusst werden:

  • Keine Stickstofffixierung , was zu einem Mangel an Ammoniak führt , der von stickstofffixierenden Bakterien produziert wird.
  • Stark reduzierte Aminosäuresynthese (es braucht dieses Ammoniak)

Wirklich, atmosphärischer Stickstoff ist nicht so wichtig. Es gibt andere Stickstoffquellen, und Organismen beziehen einen großen Teil ihres Stickstoffs aus dem Boden und anderswo.

Argon würde einen Menschen nicht ersticken, wenn es mit 20 % Sauerstoff gemischt wird. Es ist inert, also hätte es überhaupt keine merkliche Auswirkung auf die menschliche Atmung.
Der im Boden befindliche Stickstoff wird von Bakterien fixiert, die ihn aus der Luft aufnehmen.
Welche üblichen chemischen/physikalischen Reaktionen würden sich in einer Atmosphäre, die aus ~20 % Sauerstoff und ~80 % Argon besteht, anders verhalten als auf der Erde?
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