Aire
El aire es la mezcla de gases de la atmósfera, formada principalmente por nitrógeno y oxígeno.
El aire es la mezcla de gases que forma la capa inferior de la atmósfera terrestre. Es incoloro, inodoro e insípido, y está compuesto sobre todo por nitrógeno (N₂) y oxígeno (O₂), junto con pequeñas cantidades de argón, dióxido de carbono, vapor de agua y otros gases. Gracias a él respiramos, arden los combustibles y se propaga el sonido.
¿Qué es el aire?
Desde el punto de vista químico, el aire es una mezcla homogénea de gases: sus componentes no están unidos por enlaces químicos entre sí, conservan sus propiedades y pueden separarse por métodos físicos. Aristóteles lo consideraba uno de los cuatro elementos de la naturaleza, y esa idea se mantuvo casi dos mil años. A finales del siglo XVIII, Antoine Lavoisier demostró que el aire no es una sustancia simple, sino una mezcla en la que solo una parte (el oxígeno, aislado por Scheele y Priestley) sostiene la combustión y la respiración.
A nivel del mar y a 0 °C, el aire seco tiene una densidad de unos 1,29 kg/m³; a 20 °C baja a unos 1,20 kg/m³. La presión atmosférica normal es de 101 325 Pa (1 atm), el peso de la columna de aire que hay sobre nosotros.
Composición del aire
La proporción de los gases mayoritarios es prácticamente constante hasta unos 80 km de altura. Los valores del aire seco, en volumen, son estos:
| Componente | Fórmula | Proporción aproximada |
|---|---|---|
| Nitrógeno | N₂ | 78,08 % |
| Oxígeno | O₂ | 20,95 % |
| Argón | Ar | 0,93 % |
| Dióxido de carbono | CO₂ | ≈ 0,042 % (unos 420 ppm) |
| Neón | Ne | 18 ppm |
| Helio | He | 5 ppm |
| Metano | CH₄ | ≈ 1,9 ppm |
Además, el aire real contiene vapor de agua en cantidad muy variable (desde casi 0 hasta un 4 % según la temperatura y el lugar), y partículas en suspensión como polvo, polen, sal marina o cenizas. El argón, el neón y el helio son gases nobles, casi inertes. El dióxido de carbono es minoritario, pero regula la fotosíntesis y contribuye al efecto invernadero; su concentración ha crecido desde unos 280 ppm antes de la industrialización hasta los valores actuales.
Propiedades del aire
- Es un gas: se comprime y se expande con facilidad, como corresponde al estado gaseoso.
- Tiene masa: un litro de aire pesa algo más de un gramo.
- Ejerce presión: la presión atmosférica disminuye con la altura.
- Es mal conductor del calor, por eso se usa como aislante en cámaras de doble ventana o en los plumíferos.
- Contiene un comburente: el oxígeno hace posible la combustión (puede verse también comburente).
Capas de la atmósfera
La atmósfera se divide en capas según cómo varía la temperatura con la altitud: troposfera (hasta unos 12 km, donde ocurren el tiempo meteorológico y la mayor parte de la vida), estratosfera (hasta unos 50 km, con la capa de ozono O₃ que filtra la radiación ultravioleta), mesosfera (hasta unos 85 km), termosfera y exosfera, que se desvanece gradualmente en el espacio.
Aplicaciones e importancia
- Respiración: el oxígeno del aire permite obtener energía de los alimentos en las células.
- Industria: la destilación fraccionada del aire líquido separa nitrógeno (se licúa a −196 °C), oxígeno (−183 °C) y argón. El nitrógeno se emplea en fertilizantes y en la conservación de alimentos; el oxígeno, en medicina y siderurgia.
- Energía: el viento y el aire comprimido se aprovechan como fuente de energía y herramienta.
- Clima: el aire redistribuye el calor y el vapor de agua por el planeta.
El gran reto actual es su calidad: óxidos de nitrógeno, partículas finas (PM₂,₅ y PM₁₀), ozono troposférico y dióxido de azufre proceden del tráfico, la industria y la calefacción, y causan problemas respiratorios y cardiovasculares.
Ejercicios resueltos
1. ¿Qué volumen de oxígeno hay en 50 L de aire seco (21 % en volumen)?
Volumen de O₂ = 50 L × 0,21 = 10,5 L.
2. Calcula la masa de aire de una habitación de 5 m × 4 m × 2,5 m a 20 °C (densidad 1,20 kg/m³).
Volumen = 5 × 4 × 2,5 = 50 m³. Masa = 50 m³ × 1,20 kg/m³ = 60 kg de aire.
3. Una muestra de aire contiene 420 ppm de CO₂. ¿Cuántos litros de CO₂ hay en 1 m³ de aire?
420 ppm en volumen = 420 L por cada 10⁶ L. En 1 m³ = 1000 L: 1000 × 420 / 10⁶ = 0,42 L de CO₂.
Preguntas frecuentes
¿De qué está compuesto el aire?
Principalmente de nitrógeno (78 %), oxígeno (21 %) y argón (0,9 %), con trazas de dióxido de carbono, neón, helio, metano y cantidades variables de vapor de agua.
¿El aire es una sustancia pura o una mezcla?
Es una mezcla homogénea de gases. Sus componentes se pueden separar por métodos físicos, como la destilación fraccionada del aire líquido.
¿Por qué el aire no es un elemento químico?
Porque contiene distintas sustancias (N₂, O₂, Ar, CO₂…). Lavoisier lo demostró en el siglo XVIII al comprobar que solo una parte del aire interviene en la combustión.
¿Cuánto pesa el aire?
En condiciones normales, cerca de 1,29 kg por metro cúbico a 0 °C; a 20 °C, unos 1,20 kg/m³.
¿Por qué el aire es importante para la vida?
Aporta el oxígeno de la respiración y el CO₂ de la fotosíntesis, protege de la radiación ultravioleta gracias al ozono y regula la temperatura del planeta.
Referencias
- Brown, T. L.; LeMay, H. E.; Bursten, B. E. Química: la ciencia central. Pearson.
- Seinfeld, J. H.; Pandis, S. N. Atmospheric Chemistry and Physics. Wiley.
- Haynes, W. M. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2025). «Aire». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/aire/
