Круговорот кислорода в природе схема и описание – Распространенность, биологическая роль и круговорот кислорода в неживой природе | Химия. Шпаргалка, шпора, формула, закон, ГДЗ, опыты, тесты, сообщение, реферат, кратко, конспект, книга

Кислород в природе (49,4% в Земной коре)

На Земле находится 49,4% кислорода, который встречается либо в свободном виде в воздухе, либо в связанном (вода, соединения и минералы).

---

Характеристика кислорода

На нашей планете газ кислород распространен больше всех других химических элементов. И это неудивительно, ведь он входит в состав:

• горных пород,
• воды,
• атмосферы,
• живых организмов,
• белков, углеводов и жиров.

Кислород активный газ и поддерживает горение.

Физические свойства

В атмосфере кислород содержится в бесцветном газообразном виде. Он не имеет запаха, малорастворим в воде и других растворителях. У кислорода прочные молекулярные связи, из-за которых он химически малоактивен.

Если кислород нагревать, он начинает окислять и реагировать с большинством неметаллов и металлов. Например, железо, этот газ медленно окисляет и вызывает его ржавление.

При снижении температуры (-182,9°С), и нормальном давлении газообразный кислород переходит в другое состояние (жидкое) и приобретает бледно-синий цвет. Если температуру еще снижать (до -218,7°С) газ затвердеет и изменится до состояния синих кристаллов.

В жидком и твердом состояниях кислород приобретает синий цвет и обладает магнитными свойствами.

Древесный уголь является активным поглотителем кислорода.

Химические свойства

Почти во время всех реакций кислорода с другими веществами образуется и выделяется энергия, сила которой может зависеть от температуры. Например, при обычных температурах этот газ медленно реагирует с водородом, а при температуре выше 550°С возникает реакция со взрывом.

Кислород – активный газ, который входит в реакцию с большинством металлов, кроме платиновых и золота. Сила и динамика взаимодействия, во время которого образуются оксиды, зависит от присутствия в металле примесей, состояния его поверхности и измельчения. Некоторые металлы, во время связи с кислородом, кроме основных оксидов образуют амфотерные и кислотные оксиды. Оксиды золота и платиновых металлов возникают во время их разложения.

Кислород кроме металлов, так же активно взаимодействует практически со всеми химическими элементами (кроме галогенов).

В молекулярном состоянии кислород более активен и эту особенность используют при отбеливании различных материалов.

Роль и значение кислорода в природе

Зеленые растения вырабатывают больше всего кислорода на Земле, причем основная масса производится водными растениями. Если кислорода в воде выработалась больше, то избыток уйдет в воздух. А если меньше, то наоборот, недостающее количество будет дополнено из воздуха.

Морская и пресная вода содержит 88,8 % кислорода (по массе), а в атмосфере его 20,95 % по объёму. В земной коре больше 1500 соединений имеют в составе кислород.

Из всех газов, входящих в состав атмосферы, больше всего важен для природы и человека кислород. Он есть в каждой живой клетке и необходим всем живым организмам для дыхания. Недостаток кислорода в воздухе сразу отражается на жизнедеятельности. Без кислорода невозможно дышать, а значит жить. Человек во время дыхания за 1 мин. в среднем его потребляет 0,5 дм3. Если в воздухе его станет меньше до 1/3 его части, то он потеряет сознание, до 1/4 части — он умрет.

Дрожжи и некоторые бактерии могут жить без кислорода, но теплокровные животные, умирают при его недостатке через несколько минут.

Круговорот кислорода в природе

Круговоротом кислорода в природе называется обмен им между атмосферой и океанами, между животными и растениями во время дыхания, а так же в процессе химического горения.

На нашей планете важный источник кислорода — растения, в которых проходит уникальный процесс фотосинтеза. Во время него происходит выделение кислорода.

В верхней части атмосферы тоже образуется кислород, вследствие разделения воды под действием Солнца.

Как происходит круговорот кислорода в природе?

Во время дыхания животных, людей и растений, а так же горения любого топлива тратится кислород и образуется углекислый газ. Потом углекислым газом питаются растения, которые в процессе фотосинтеза снова вырабатывают кислород.

Таким образом, его содержание в воздухе атмосферы поддерживается и не заканчивается.

Области применения кислорода

В медицине во время операций и опасных для жизни заболеваний больным дают дышать чистым кислородом, чтобы облегчить их состояние и ускорить выздоровление.

Без баллонов с кислородом альпинисты не поднимаются в горы, а аквалангисты не погружаются на глубину морей и океанов.

Кислород широко применяется в разных видах промышленности и производства:

• для обрезки и сварки различных металлов
• для получения очень высоких температур на заводах
• для получения разнообразных химических соединений • для ускорения плавления металлов.

Так же широко кислород применяется в космической индустрии и авиации.

xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

углерода, азота, воды, кислорода, фосфора, серы

Понятие и краткое описание

Круговорот веществ в биосфере – это «путешествие» определённых химических элементов по пищевой цепи живых организмов, благодаря энергии Солнца. В процессе «путешествия» некоторые элемент, по разным причинам, выпадают и остаются как правила, в земле. Их место занимают такие же, которые, обычно, попадают из атмосферы. Это максимально упрощенное описание того, что является гарантией жизни на планете Земля. Если такое путешествие почему-то прервется, то и существование всего живого прекратится.

Чтобы описать кратко круговорот веществ в биосфере необходимо поставить несколько отправных точек. Во-первых, из более чем девяноста химических элементов, известных и встречающихся в природе, для живых организмов, необходимо около сорока. Во-вторых, количество этих веществ ограничено. В-третьих, речь идет только о биосфере, то есть о жизнь содержащей оболочке земли, а, значит, о взаимодействиях между живыми организмами. В-четвертых, энергией, которая способствует круговороту, является энергия, поступающая от Солнца. Энергия, рождающаяся в недрах Земли в результате различных реакций, в рассматриваемом процессе участия не принимает. И последнее. Необходимо опередить точку отсчета этого «путешествия». Она условна, так как не может быть конца и начала у круга, но это необходимо для того, чтобы с чего-то начать описывать процесс. Начнем с самого нижнего звена трофической цепи – с редуцентов или могильщиков.

Ракообразные, черви, личинки, микроорганизмы, бактерии и прочие могильщики, потребляя кислород и используя энергию, перерабатывают неорганические химические элементы в органическую субстанцию, пригодную для питания живыми организмами и дальнейшего ее движения по пищевой цепи. Далее эти, уже органические вещества, едят консументы или потребители, к которым относятся не только животные, птицы, рыбы и тому подобное, но и растения. Последние являются продуцентами или производителями. Они, используя эти питательные вещества и энергию, вырабатывают кислород, который является основным элементом, пригодным для дыхания всего живого на планете. Консументы, продуценты и, даже редуценты погибают. Их останки, вместе с органическими веществами, находящимися в них, «падают» в распоряжение могильщиков.

И все повторяется вновь. Например, весь кислород, существующий в биосфере, делает свой оборот за 2000 лет, а углекислый газ за 300. Такой кругооборот принято называть биогеохимическим циклом.

Пищевая цепь, резервный и обменный фонд

Некоторые органические вещества в процессе своего «путешествия» вступают в реакции и взаимодействия с другими веществами. В результате образуются смеси, которые в том виде, в каком они есть, не могут быть переработаны редуцентами. Такие смеси остаются «храниться» в земле. Не все органические вещества, попадающие на «стол» могильщиков, не могут ими переработаться. Не все могут перегнить при помощи бактерий. Такие неперегнившие остатки попадают на хранение. Все, что остается на хранении или в резерве, выбывает из процесса и в круговорот веществ в биосфере не входят.

Таким образом, в биосфере круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов, можно разделить на две составляющие. Одна – резервный фонд – это часть вещества, которая не связана с деятельностью живых организмов и до времени в обороте не участвует. И вторая – это оборотный фонд. Он представляет собой лишь небольшую часть вещества, которая активно используется живыми организмами.

Атомы каких основных химических элементов столь необходимы для жизни на Земле? Это: кислород, углерод, азот, фосфор и некоторые другие. Из соединений, основным в кругообороте, можно назвать воду.

Кислород

Круговорот кислорода в биосфере следует начать с процесса фотосинтеза, в результате которого миллиарды лет назад он и появился. Он выделяется растениями из молекул воды под воздействием солнечной энергии. Кислород образуется также в верхних слоях атмосферы в ходе химических реакций в парах воды, где химические соединения разлагаются под воздействие электромагнитного излучения. Но это незначительный источник кислорода. Основным является фотосинтез. Кислород содержится и в воде. Хотя его там, в 21 раз меньше, чем в атмосфере.

Образовавшийся кислород используется живыми организмами для дыхания. Он также является окислителем для различных минеральных солей.

И человек является потребителем кислорода. Но с началом научно-технической революции, это потребление многократно возросло, так как кислород сжигается или связывается при работе многочисленных промышленных производств, транспорта, для удовлетворения бытовых и иных нужд в ходе жизнедеятельности людей. Существовавший до этого так называемый обменный фонд кислорода в атмосфере в размере 5% общего его объема, то есть вырабатывалось в процессе фотосинтеза столько кислорода, сколько его потреблялось. То теперь этого объема становиться катастрофически мало. Происходит потребление кислорода, так сказать, из неприкосновенного запаса. Оттуда, куда его уже некому добавить.

Незначительно смягчает эту проблему, что некоторая часть органических отходов не перерабатывается и не попадает под воздействие гнилостных бактерий, а остается в осадочных породах, образуя торф, уголь и тому подобные ископаемые.

Если результатом фотосинтеза является кислород, то его сырьем – углерод.

Азот

Круговорот азота в биосфере связан с образованием таких важнейших органических соединений, как: белки, нуклеиновые кислоты, липопротеиды, АТФ, хлорофилл и другие. Азот, в молекулярной форме, содержится в атмосфере. Вместе с живыми организмами — это всего около 2% всего, имеющего на Земле азота. В таком виде он может употребляться только бактериями и сине-зелёными водорослями. Для остального растительного мира в молекулярной форме азот не может служить питанием, а может перерабатываться лишь в виде неорганических соединений. Некоторые виды таких соединений образуются во время гроз и с дождевыми осадками попадают в воду и почву.

Самыми активными «переработчиками» азота или азотофиксаторами являются клубеньковые бактерии. Они поселяются в клетках корней бобовых и преобразовывают молекулярный азот в его соединения, пригодные для растений. После их отмирания, азотом обогащается и почва.

Гнилостные бактерии расщепляют азотосодержащие органические соединения до аммиака. Часть его уходит в атмосферу, а другая иными видами бактерий окисляется до нитритов и нитратов. Те, в свою очередь, поступают в качестве питания для растений и нитрифицирующими бактериями восстанавливаются до оксидов и молекулярного азота. Которые вновь попадают в атмосферу.

Таким образом, видно, что основную роль в кругообороте азота, играют различные виды бактерий. И если уничтожить хотя бы 20 таких видов, то жизнь на планете прекратится.

И опять установленный кругооборот был разорван человеком. Он для целей увеличения урожайности сельскохозяйственных культур, стал активно применять азотосодержащие удобрения.

Содержание азота в различных веществах сопоставляют с содержанием там углерода. Оборотные циклы этих двух элементов крепко связаны.

Углерод

Круговорот углерода в биосфере неразрывно связан с кругооборотом кислорода и азота.

В биосфере схема круговорота углерода базируется на жизнедеятельности зеленых растений и их способности к превращению углекислого газа в кислород, то есть фотосинтезе.

Углерод взаимодействует с другими элементами различными способами и входит в состав практически всех классов органических соединений. Например, он входит в состав углекислого газа, метана. Он растворен в воде, где его содержание значительно больше чем в атмосфере.

Хотя по распространённости углерод не входит в десятку, но в живых организмах он составляет от 18 до 45% сухой массы.

Мировой океан служит регулятором содержания углекислого газа. Как только его доля в воздухе повышается, вода выравнивает положения, поглощая углекислый газ. Еще одним потребителем углерода в океане являются морские организмы, которые используют его для строительства раковин.

Круговорот углерода в биосфере основывается на наличии в атмосфере и гидросфере углекислого газа, который является своеобразным обменным фондом. Пополняется он за счет дыхания живых организмов. Бактерии, грибы и другие микроорганизмы, принимающие участие в процессе разложения органических остатков в почве, также участвуют в пополнении углекислым газом атмосферы.Углерод «консервируется» в минерализованных неперегнивших органических остатках. В каменном и буром угле, торфе, горючих сланцах и тому подобных отложениях. Но основным резервным фондом углерода являются известняки и доломиты. Содержащийся в них углерод «надежно спрятан» в глубине планеты и высвобождается лишь при тектонических сдвигах и выбросах вулканических газов при извержениях.

Благодаря тому, что процесс дыхания с выделение углерода и процесс фотосинтеза с его поглощением проходит через живые организмы очень быстро, в кругообороте участвует лишь незначительная доля всего углерода планеты. Если бы этот процесс был невзаимным, то растения только суши использовали весь углерод всего в течение 4-5 лет.

В настоящее время, благодаря деятельности человека, растительный мир не имеет недостатка с углекислым газом. Он пополняется сразу и одновременно из двух источников. Путем сжигания кислорода при работе промышленности производств и транспорта, а также в связи с использованием для работы этих видов человеческой деятельности тех «консервов» — угля, торфа, сланцев и так далее. Отчего содержание углекислого газа в атмосфере возросло на 25%.

Фосфор

Круговорот фосфора в биосфере неразрывно связан с синтезом таких органических веществ, как: АТФ, ДНК, РНК и другие.

В почве и воде содержание фосфора очень мало. Основные его запасы в горных породах, образовавшихся в далеком прошлом. С выветриванием этих пород начинается кругооборот фосфора.

Растениями фосфор усваивается лишь в виде ионов ортофосфорной кислоты. В основном это продукт переработки могильщиками органических остатков. Но если почвы имеют повышенный щелочной или кислотный фактор, то фосфаты практически в них не растворяются.

Фосфор является прекрасным питательным веществом для различного вида бактерий. Особенно сине-зеленой водоросли, которая при увеличенном содержании фосфора бурно развивается.

Тем не менее большая часть фосфора уносится с речными и другими водами в океан. Там он активно поедается фитопланктоном, а с ним морским птицам и другим видам животных. Впоследствии фосфор попадает на океаническое дно и формирует осадочные породы. То есть возвращается в землю, лишь под слоем морской воды.

Как видно кругооборот фосфора специфичен. Его трудно и назвать кругооборотом, так как он не замкнут.

Сера

В биосфере круговорот серы необходим для образования аминокислот. Он создает трехмерную структуру белков. В нем участвуют бактерии и организмы, потребляющие кислород для синтеза энергии. Они окисляют серу до сульфатов, а одноклеточные доядерные живые организмы, восстанавливают сульфаты до сероводорода. Кроме них, целые группы серобактерий, окисляют сероводород до серы и далее до сульфатов. Растения могут потреблять из почвы лишь ион серы — SO^2-_4. Таким образом, одни микроорганизмы являются окислителями, а другие восстановителями.

Местами накопления серы и ее производных в биосфере является океан и атмосфера. В атмосферу сера поступает с выделением сероводорода из воды. Кроме того, сера попадает в атмосферу в виде диоксида при сжигании на производствах и в бытовых нуждах горючего ископаемого топлива. В первую очередь угля. Там она окисляется и, превращаясь в серную кислоту в дождевой воде, с ней же выпадает на землю. Кислотные дожди сами по себе наносят существенный вред всему растительному и животному миру, а кроме этого, с ливневыми и талыми водами, попадают в реки. Реки несут ионы сульфатов серы в океан.

Содержится сера также в горных породах в виде сульфидов, в газообразном виде — сероводород и сернистый газ. На дне морей имеются залежи самородной серы. Но это все «резерв».

Вода

В биосфере нет более распространенного вещества. Его запасы в основном в солено-горьком виде вод морей и океанов – это около 97%. Остальное пресные воды, ледники и подземные и грунтовые воды.

Круговорот воды в биосфере условно начинается с ее испарения с поверхности водоемов и листьев растений и составляет примерно 500 000 куб. км. Обратно она возвращается в виде осадков, которые попадают либо непосредственно обратно в водоемы, либо, пройдя через почву и подземные воды.

Роль воды в биосфере и истории ее эволюции такова, что вся жизнь с момента своего появления, была полностью зависима от воды. В биосфере вода многократно через живые организмы прошла циклы разложения и рождения.

Кругооборот воды имеет под собой в большей степени физический процесс. Однако, животный и, особенно, растительный мир принимает в этом немаловажное участие. Испарения воды с поверхностных участков листьев деревьев таков, что, например, гектар леса испаряет в сутки до 50 тонн воды.

Если испарение воды с поверхностей водоемов естественно для ее кругооборота, то для континентов с их лесными зонами, такой процесс – единственный и главный способ его сохранения. Здесь кругооборот идет как бы в замкнутом цикле. Осадки образуются из испарений с поверхностей почвы и растений.

В процессе фотосинтеза растения используют водород, содержащийся в молекуле воды, для создания нового органического соединения и выделения кислорода. И, наоборот, в процессе дыхания, живые организмы, происходит процесс окисления и вода образуется снова.

Описывая кругооборот различный видов химических веществ, мы сталкиваемся с более активным влиянием человека на эти процессы. В настоящее время природа, за счет многомиллиардной истории своего выживания, справляется с регулированием и восстановлением нарушенных балансов. Но первые симптомы «болезни» уже есть. И это «парниковый эффект». Когда две энергии: солнечная и отраженная Землей, не защищают живые организмы, а, наоборот, усиливают одна другую. В результате чего повышается температура окружающей среды. Какие последствия такого повышения могут быть, кроме ускоренного таяния ледников, испарения воды с поверхностей океана, суши и растений?

Видео — Круговорот веществ в биосфере

ecology-of.ru

Круговорот кислорода в природе

Кислород является наиболее распространенным элементом на Земле. В морской воде содержится 85,82% кислорода, в атмосферном воздухе 23,15% по весу или 20,93% по объему, а в земной коре 47,2% по весу. Такая концентрация кислорода в атмосфере поддерживается постоянной благодаря процессу фотосинтеза. В этом процессе зеленые растения под действием солнечного света превращают диоксид углерода и воду в углеводы и кислород. Главная масса кислорода находится в связанном состоянии; количество молекулярного кислорода в атмосфере оценивается в 1,5* 1015 m, что составляет всего лишь 0,01% от общего содержания кислорода в земной коре. В жизни природы кислород имеет исключительное значение. Кислород и его соединения незаменимы для поддержания жизни. Они играют важнейшую роль в процессах обмена веществ и дыхании. Кислород входит в состав белков, жиров, углеводов, из которых «построены» организмы; в человеческом организме, например, содержится около 65% кислорода.

Большинство организмов получают энергию, необходимую для выполнения их жизненных функций, за счет окисления тех или иных веществ с помощью кислорода. Убыль кислорода в атмосфере в результате процессов дыхания, гниения и горения возмещается кислородом, выделяющимся при фотосинтезе. Вырубка лесов, эрозия почв, различные горные выработки на поверхности уменьшают общую массу фотосинтеза и снижают круговорот на значительных территориях.

Наряду с этим, мощным источником кислорода является, по-видимому, фотохимическое разложение водяного пара в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца. Таким образом, в природе непрерывно совершается круговорот кислорода, поддерживающий постоянство состава атмосферного воздуха.

Кроме описанного выше круговорота кислорода в несвязанном виде, этот элемент совершает еще и важнейший круговорот, входя в состав воды. Круговорот воды (h3O) заключается в испарении воды с поверхности суши и моря, переносе ее воздушными массами и ветрами, конденсации паров и последующее выпадение осадков в виде дождя, снега, града, тумана.

Круговорот воды в природе

Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом ее общее количество остается неизменным.

Вода циркулирует в земной биосфере, испаряясь с поверхности Мирового океана, превращаясь в облака, выпадая в виде осадков на землю и опять возвращаясь в Мировой океан

Земля образовалась более четырех миллиардов лет назад. И любая первичная атмосфера, которая могла бы появиться в то время, была бы уничтожена потоками энергетических частиц от Солнца.

Ранняя Земля представляла собой горячий голый шар в космосе. В течение долгого времени, благодаря извержениям вулканов и другим геотермальным процессам, газы (в том числе и водяной пар) из недр Земли поступали в образующуюся атмосферу. С тех пор общее количество воды на поверхности планеты практически не изменилось. Однако в отдельно взятый момент воду можно обнаружить в различных местах в разных агрегатных состояниях. Процесс циклического перемещения воды в земной биосфере называется круговоротом воды в природе.

Представьте, что теплым летним днем вы лежите на морском берегу. Под действием солнечного тепла вода испаряется с поверхности океана, водяной пар поднимается в атмосферу, где из него образуются облака. В конце концов, вода вернется на поверхность в виде осадков (дождя, снега или града) и начнется ее долгий путь обратно в море или озеро. Вода может течь по поверхности в руслах рек или просачиваться в подземные стоки. Оттуда воду могут добыть люди для собственных нужд. Если осадки в виде снега выпадают вблизи полюсов или в высоких горах, вода может оказаться в составе ледника или многолетнего (пакового) льда и оставаться в таком виде до начала таяния льдов. Но в конце концов судьба этой воды будет всё та же: она попадет обратно в море, где, дождавшись солнечного тепла, вновь поднимется в атмосферу и начнется новый цикл.

Из того факта, что общее количество воды на Земле более или менее постоянно, следуют интересные выводы. Во время последнего ледникового периода большие водные запасы сконцентрировались в горах, в ледниковых шапках, спустившихся с полюсов, поэтому уровень воды в океанах был намного ниже, чем в настоящее время. Если бы мы жили 18 тысяч лет назад, мы могли бы прогуляться по суше от Англии до Европы или от Азии до Аляски, а западное побережье Англии тогда располагалось на 150 км западнее, чем сейчас.

studfiles.net

Круговорот кислорода в природе. Применение кислорода, его биологическая роль

Примерно четвертая часть атомов всей живой материи приходится на долю кислорода. Поскольку общее количество атомов кислорода в природе неизменно, с удалением кислорода из воздуха вследствие дыхания и других процессов должно происходить его пополнения. Важнейшими источниками кислорода в неживой природе является углекислый газ и вода. Кислород попадает в атмосферу главным образом в результате процесса фотосинтеза, в котором участвует CО₂.

Важным источником кислорода является атмосфера Земли. Часть кислорода образуется в верхних частях атмосферы вследствие диссоциации воды под действием солнечного излучения. Часть кислорода выделяется зелеными растениями в процессе фотосинтеза с H₂O и CO₂.

В свою очередь атмосферное CО₂ образуется в результате реакций горения и дыхания животных. Атмосферное О₂ расходуется на образование озона в верхних частях атмосферы, окислительные процессы выветривания горных пород, в процессе дыхания животных и в реакциях горения.

Преобразование V₂ в CО₂ приводит к выделению энергии, соответственно, на превращение CО₂ в О₂ энергия должна расходоваться. Эта энергия оказывается Солнцем. Таким образом, жизнь на Земле зависит от циклических химических процессов, возможных благодаря попаданию солнечной энергии.

Применение кислорода обусловлено его химическими свойствами. Кислород широко используется как окислитель. Его применяют для сварки и резки металлов, в химической промышленности — для получения различных соединений и интенсификации некоторых производственных процессов. В космической технике кислород применяется для сжигания водорода и других видов топлива, в авиации — при полетах на больших высотах, в хирургии — для поддержания больных с затрудненным дыханием.

Биологическая роль кислорода обусловлено его способностью поддерживать дыхание. Человек при дыхании в течение одной минуты в среднем потребляет 0,5 дм₃ кислорода, в течение суток — 720 дм₃, а в течение года — 262,8 м₃ кислорода.

 

xn—-7sbfhivhrke5c.xn--p1ai

Круговорот Кислорода в природе. Применение кислорода и его биологическая роль — Кислород — Химия 7 класс Савчин М.М. — Грамота 2015 год

Тема 2 Кислород

§ 20. Круговорот Кислорода в природе. Применение кислорода и его биологическая роль

Освоив эту тему, вы сможете:

• объяснять понятия «круговорот», а также круговорот Кислорода, сущность процесса фотосинтеза;

• обосновывать применение кислорода;

• оценивать значение кислорода для жизнедеятельности организмов, его биологическую роль.

— Вспомните из курса природоведения, что вам известно о распространении Кислорода и кислорода в природе.

Распространенность Кислорода и кислорода в природе. Кислород — самый распространенный элемент на Земле. Он является составляющей неорганической и органической природы: воды, горных пород и минералов, песка, глины, углеводов, белков, жиров, витаминов, гормонов. Доля Кислорода в организме человека составляет 65 %. Клетки растений и животных тоже содержат кислородосодержащие соединения.

Сравнительную характеристику распространение Кислорода с другими элементами можно осуществить за диаграммой распространение химических элементов на Земле по массе (см. рис. 57).

Простое вещество кислород с в составе воздуха.

— Вспомните, какими являются массовая и объемная доли кислорода в составе воздуха и как это было выяснено учеными.

Кислород, частично растворяясь в воде, содержащейся в составе природных вод. Им дышат морские животные, рыба. С помощью растворенного в воде кислорода происходит биохимическое ее очистки.

— Вспомните, какова роль кислорода в процессе дыхания, которую он приносит пользу и причиняет вред, будучи химически активным веществом.

Применение кислорода. Широкое применение кислорода обусловлено его химическими свойствами. Основные области применения показаны на рисунке 72.

Отраслей потребления кислорода много. Вместе с тем содержание его в атмосфере почти не меняется. Это происходит благодаря процессу фотосинтеза. В зеленых листьях растений на свету из углекислого газа и воды синтезируется органическое вещество (углевод) и выделяется в атмосферу кислород:

Рис. 72. Схема применения кислорода

6СО₂ + 6Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + 6О₂↑

Живые организмы в процессе жизнедеятельности вдыхают кислород и выделяют в атмосферу углекислый газ и водяной пар. Воздух пополняется этими продуктами и в результате работы двигателей внутреннего сгорания, выбросов заводов, фабрик, предприятий, горения топлива. В свою очередь, углекислый газ и вода поглощаются зелеными листьями растений при участии света, и снова образуется органическое вещество, пополняя атмосферу кислородом. Так в природе происходит круговорот Кислорода.

Суть круговорота Кислорода заключается в постоянном перемещении его в биосфере при участии тел живой и неживой природы. В основе его лежат процессы окисления в широком их понимании и фотосинтез (рис. 73).

Рис. 73. Круговорот Кислорода

Поскольку фотосинтез происходит в зеленых листьях растений, то для поддержания содержания чистого кислорода в атмосфере нужно создавать зоны зеленых насаждений, особенно в районах, где много промышленных производств. Человек не зря проживет жизнь, если посадил хотя бы одно дерево. Этим самым она сделает весомый вклад в сохранение природы, обнаружит собственное ценностное отношение к ней.

СУММИРУЕМ ИЗУЧЕННОЕ

• Кислород — самый распространенный элемент на Земле.

• Кислород выделяется в атмосферу в результате фотосинтеза происходит в зеленых листьях растений.

• Широкое применение кислорода обусловлено его высокой химической активностью, что проявляется в химических свойствах.

• Биологическая роль кислорода заключается в способности поддерживать процессы дыхания всех живых существ, вступать в реакции окисления.

• Пополнение атмосферы кислородом, обеспечение его постоянного содержания (21 % по объему) в воздухе происходит благодаря непрерывному круговороту Кислорода.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

1. Опишите распространенность Кислорода и кислорода в природе.

2. Отметьте, какие из реакций, представленных ниже схемами, относятся к реакциям горения, а которые — до медленного окисления. Преобразуйте схемы в уравнения реакций:

a) Zn + O₂ —> ZnO; б) С₂Н₆ + О₂ —> СО₂ + Н₂О; в) С + О₂ —> СО₂; г) Cu + O₂ —> СиО.

3. Назовите процессы, во время которых в атмосферу выделяются углекислый газ и вода. Приведите примеры.

4. Объясните, как происходит круговорот Кислорода в природе.

5. Обоснуйте, почему содержание кислорода в воздухе является постоянным.

6. Напишите уравнения реакций между:

а) С₂Н₅ОН и В₂; б) Аl и О₂; в) СО i В₂; г) C₄H₁₀ и В₂; г) Г и О₂; д) СН₄i O₂.

7. На какие две группы можно разделить эти свойства кислорода:

а) С₃Н₈ + О₂ —> СО₂ + Н₂О; б) СО + О₂ —> СО₂; в) SO₂ + O₂ —> SO₃?

8. Оцените роль кислорода в вашей жизни и в жизнедеятельности растений и животных.

9. Напишите уравнения реакций, лежащих в основе схем:

а) КМпО₄ —> ₂ —> SO₂ —> SO₃ ; б) Н₂О₂ —> ₂ —> Аl₂О₃.

10. Обоснуйте, можно ли добыть три оксиды, имея следующие вещества: водород пероксид, манган(IV) оксид, углерод, магний. Назовите их. Составьте план действий. Напишите уравнения химических реакций.

ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ

• На протяжении жизни человек вдыхает 380 м³ воздуха, что соответствует 76 м³ кислорода.

• В организме человека массой 70 кг содержится 43,4 кг Кислорода (62 %).

• В результате фотосинтеза ежегодно на Земле образуется 1,2 ∙ 1014 кг кислорода.

• В солнечный день 1 га леса синтезирует 120-150 кг органических веществ, поглощает 220-280 кг углекислого газа и выделяет 180-220 кг кислорода.

• Автомобиль во время сжигания 1 кг бензина использует 15 кг воздуха, в том числе 3,5 кг кислорода.

• Для сжигания угля, нефти, газа на планете ежегодно тратится девятая часть атмосферного кислорода.

schooled.ru

Круговорот кислорода

Кислород является наиболее распространенным элементом на Земле. В морской воде содержится 85,82% кислорода, в атмосферном воздухе 23,15% по весу или 20,93% по объему, а в земной коре 47,2% по весу. Такая концентрация кислорода в атмосфере поддерживается постоянной благодаря процессу фотосинтеза. В этом процессе зеленые растения под действием солнечного света превращают диоксид углерода и воду в углеводы и кислород.

Главная масса кислорода находится в связанном состоянии; количество молекулярного кислорода в атмосфере составляет всего лишь 0,01% от общего содержания кислорода в земной коре. В жизни природы кислород имеет исключительное значение. Кислород и его соединения незаменимы для поддержания жизни. Они играют важнейшую роль в процессах обмена веществ и дыхании. Кислород входит в состав белков, жиров, углеводов, из которых «построены» организмы. В человеческом организме, например, содержится около 65% кислорода.

Большинство организмов получают энергию, необходимую для выполнения их жизненных функций, за счет окисления тех или иных веществ с помощью кислорода. Убыль кислорода в атмосфере в результате процессов дыхания, гниения и горения возмещается кислородом, выделяющимся при фотосинтезе. Вырубка лесов, эрозия почв, различные горные выработки на поверхности уменьшают общую долю фотосинтеза и снижают круговорот на значительных территориях. Наряду с этим, мощным источником

получения кислорода является, по-видимому, фотохимическое разложение водяного пара в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца. Таким образом, в природе непрерывно совершается круговорот кислорода, поддерживающий постоянство состава атмосферного воздуха (рис.3).

Кроме описанного выше круговорота кислорода в несвязанном виде, этот элемент совершает еще и важнейший круговорот, входя в состав воды. Круговорот воды (h3O) заключается в испарении воды с поверхности суши и моря, переносе ее воздушными массами и ветрами, конденсации паров с последующим выпадением осадков в виде дождя, снега, града, тумана.

Рис. 3. Круговорот кислорода

Круговорот азота

Азот является элементом, необходимым для существования животных и растений, он входит в состав белков, аминокислот, нуклеиновых кислот, хлорофилла, гемов и др. В связи с этим значительное количество связанного азота содержится в живых организмах, «мёртвой органике» и дисперсном веществе морей и океанов.

Несмотря на величайшую сложность, круговорот азота осуществляется быстро и беспрепятственно. Воздух, содержащий 78%азота, одновременно служит и огромным вместилищем и предохранительным клапаном системы. Он беспрерывно и в разных формах питает круговоротазота.

Цикл азотасостоит в следующем. Его главная роль заключается в том, что он входит в состав жизненно важных структурорганизма-аминокислотбелка, а такженуклеиновых кислот. В живыхорганизмахсодержится примерно 3% всего активного фондаазота. Растения потребляют примерно 1%азота; время его круговорота составляет 100 лет.

От растений-продуцентов азотосодержащие соединения переходят к консументам, от которых после отщепления аминовоторганических соединенийазотвыделяется в видеаммиакаилимочевины, амочевиназатем также превращается ваммиак(вследствиегидролиза).

В дальнейшем в процессах окисленияазотааммиака(нитрификации) образуютсянитраты, способные ассимилироваться корнями растений.

Часть нитритовинитратовв процессе денитрификации восстанавливается до молекулярногоазота, поступающего ватмосферу. Все эти химические превращения возможны в результате жизнедеятельности почвенныхмикроорганизмов. Эти удивительные бактерии — фиксаторыазота- способны использовать энергию своегодыханиядля прямого усвоения атмосферногоазотаи синтезирования протеинов. Таким путем в почву ежегодно вносится около 25 кгазотана 1 га.

Но самые эффективные бактерии живут в симбиозес бобовыми растениями в клубеньках, развивающихся на корнях растений. В присутствиимолибдена, который служиткатализатором, и особой формыгемоглобина(уникальный случай у растений) эти бактерии (Rhizobium) ассимилируют громадные количестваазота. Образующийся (связанный)азотпостоянно диффундирует в ризосфере (часть почвы), когда клубеньки распадаются. Но ещеазотпоступает в наземную часть растений. Благодаря этому бобовые исключительно богатыпротеинамии очень питательны для травоядных. Годовой запас, таким образом накапливаемый в культурах клевера илюцерны, составляет 150-140 кг/га.

Помимо бобовых такие бактерии живут на листьях растений (в тропиках) из семейства Rublaceae, а также актиномицеты — на корнях ольхи, фиксирующиеазот. В водной среде — это синие водоросли.

Итак, азотиз разнообразных источников поступает к корням в виденитратов, абсорбируется корнями и трансформируется в листья для синтезапротеинов.Протеиныслужат основой азотного питания животных, а также пищей некоторых бактерий (паразитов).Организмы, разлагающие органическоевеществопосле смерти, переводятазотизорганических соединенийв минеральные. Каждая группа биоредуцентов специализируется на каком-либо одном звене этого процесса. Цепь заканчивается деятельностью аминообразующихорганизмов, образующихаммиак(NН₃), который далее входит в цикл нитрификации: Nitrosomonas окисляет его до нитритов, а Nitrobarter окисляетнитритывнитраты.

С другой стороны, бактерии — денитрификаторы разлагают нитраты, освобождают N₂, который улетучивается в атмосферу. Но этот процесс не очень опасен, так как разлагает примерно 20% общегоазота, и то лишь в почвах, очень удобренных навозом (примерно 50-60 кгазота1 га). Общая схема круговорота азота представлена на рисунке 4.

Рис.4. Схема круговорота азота.

Очень важно изучать и контролировать круговорот азота, особенно в антропогенных биоценозах, потому что небольшой сбой в какой-либо части цикла может привести к серьёзным последствиям: сильным химическим загрязнениям почв, зарастанию водоемов и загрязнению их продуктами разложения отмершей органики (аммиак, амины и др.), высокому содержанию растворимых соединений азота в питьевой воде.

Круговорот азотав настоящее время подвергается сильному воздействию со стороны человека.

Во-первых, поступление оксидов азотаватмосферуприсжигании топливана ТЭЦ, транспорте, заводах («лисий хвост»). В промышленных районах ихконцентрацияввоздухестановится очень опасной. Под воздействием излучения происходятреакцииорганики (углеводородов) соксидами азотас образованием высокотоксичных и канцерогенных соединений. А также возникаюткислотные дожди — явление, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков и снега из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (например, оксидами азота). Химизм этого явления состоит в следующем. Для сжигания органического топлива в двигатели внутреннего сгорания и котлы подается воздух или смесь топлива с воздухом. Почти на 4/5 воздух состоит из газа азота и на 1/5 — из кислорода. При высоких температурах, создаваемых внутри установок, неизбежно происходит реакция азота с кислородом и образуется оксид азота:

N₂+ O₂ = 2NO — Q

Эта реакция эндотермическая и в естественных условиях происходит при грозовых разрядах, а также сопутствует другим подобным магнитным явлениях в атмосфере. В наши дни человек в результате своей деятельности сильно увеличивает накопление оксида азота (II) на планете. Оксид азота (II) легко окисляется до оксида азота (IV) уже при нормальных условиях:

2NO + O₂ = 2NO₂

Далее оксид азота реагирует с атмосферной водой с образованием кислот:

2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂

образуются азотная и азотистая кислоты. В капельках атмосферной воды эти кислоты диссоциируют с образованием, соответственно нитрат- и нитрит-ионов, а ионы попадают с кислотными дождями в почву.

Во-вторых, массовое производство азотных удобрений(селитра) и их использование приводит к избыточному накоплению нитратов.Азот, поступающий на поля в видеудобрений, теряется из-завыщелачиванияи денитрификации.

И наконец, сброс сточных вод, несоблюдение санитарных норм (выгул собак, неконтролируемые свалки органических отходов, плохое функционирование канализационных систем и др.) приводят к повышению уровня биологического загрязнения. Как следствие почва загрязняется аммиаком, солями аммония, мочевиной, индолом, меркаптанами и другими продуктами разложения органики. В почве образуется дополнительное количество аммиака, который затем перерабатывается бактериями в нитраты.

studfiles.net

Круговорот кислорода в природе: интересные факты

Все в мире состоит из химических элементов. Они же поддерживают жизнь на Земле. Одну из важнейших ролей в этом деле играет кислород. С ним связано множество интересных фактов, а круговорот кислорода в природе удивителен. Хотите знать больше? Читайте далее.

Итак, что интересного связано с кислородом:

1. Производят не только растения.

Многим со школьной скамьи известно, что оксиген образуется в результате фотосинтеза растений. Да, именно преобразование углекислого газа растительностью — основной источник кислорода на Земле. Однако он не единственный.

Часть газа образуется в верхних слоях атмосферы под действием солнечных лучей. Нагреваясь, молекулы воды распадаются на составные части, образуя водород и кислород.

Кроме того, около половины всего свободного кислорода на планете производит фитопланктон. Углекислый газ, который они потребляют, попадает в атмосферу в результате дыхания животных и людей, а также во время окисления, то есть сгорания.

Просто круговорот кислорода в биосфере можно описать так:

• Под действием солнечного тепла вода из мирового океана испаряется. Ее часть, попадая в верхний слой атмосферы, распадается на h3 и O2.
• Кислород, в свою очередь, перерабатывается живыми существами, которые выделяют углекислый газ. Также угарный газ попадает в атмосферу в результате сгорания материи.
• В процессе фотосинтеза углекислый газ преобразуется снова в кислород.

Примечание: также оксиген выделяется из известняка путем выветривания породы.

2. Кислород использовали алхимики.

Об этом элементе было известно еще в VIII веке. Первые упоминания встречаются в рукописях китайского ученого-алхимика Мао Хоа. Конечно, тогда кислород имел совсем другое название, да и о его свойствах мало что было известно.

Легендарный художник, инженер, биолог и химик Леонардо да Винчи изучал кислород, но даже не догадывался, что кислород — это отдельный элемент.

Однако официальное открытие кислорода произошло в 1774 году. Статус первооткрывателя достался Джозефу Пристли, которому удалось выделить кислород из оксида ртути. Ученый долго не мог понять, почему во время нагревания материала свеча, которая служила источником света, горела намного ярче. Впоследствии Пристли назвал это явление «Второй воздух». Но, как часто бывает в научном мире, здесь не обошлось без скандала.

Позже стало известно, что шведский естествоиспытатель Карл Шееле смог выделить кислород из оксида азота в 1771 году. Данные об эксперименте он записал в свою книгу, которую, к несчастью, издали только через шесть лет.

3. Кислород нужен везде.

Применение кислорода не ограничивается простым дыханием. Его широко используют как окислитель в металлургии. Без него было бы невозможно производство качественной стали. Также газ используется в ацетиленовых и водородных горелках для резки и сварки металла.

Источник фото: 900igr.net

Кислород обеспечивает работу тепловых электростанций. Двигателя внутреннего сгорания никогда бы не было, так как наличие оксигена — главное условие детонации топливной смеси.

Космонавты, военные летчики и аквалангисты используют для дыхания баллоны, наполненные кислородом в связке с гелием или другими инертными газами. Таким образом, кислород способствует исследованию океанов и космоса.

4. Кислород — источник красоты и здоровья.

Кислород широко применяется в медицине и при изготовлении косметических средств. С его помощью спасают от удушья, гипоксии, приступов астмы и людей с болезнями сердечно-сосудистой системы.

Читайте также: Интересные факты о воде

Безалкогольные коктейли с высоким содержанием оксигена полезны для беременных женщин. Кислородный напиток способствует нормальному развитию плода. Также подобные составы улучшают психоэмоциональное состояние человека, и придают бодрости.

Оксиген добавляют в косметические кремы и маски. Эти средства улучшают состояние кожи, омолаживают и придают эластичности.

5. Три триллиона тонн кислорода в год.

Примерно столько кислорода вырабатывает вся зеленая растительность Земли. Крупнейшими природными фабриками этого газа считаются леса Амазонки и сибирская тайга. Эти места называют «легкими планеты».

Примечание: одно большое дерево вырабатывает достаточно кислорода, чтобы обеспечить двух человек — примерно 125 кг газа в год.

6. Концентрация кислорода снижается.

Несмотря на кажущийся внушительным объем выработки, содержание кислорода в атмосфере составляет в лучшем случае 21%. В больших городах это значение опускается до 18%. К слову, всего несколько миллионов лет назад этот показатель был в два раза выше.

Причина снижения концентрации кислорода в увеличении количества автомобильного транспорта, производственных выбросов и неконтролируемой вырубке лесов.

7. Что будет, если кислород исчезнет на одну секунду?

Если это случится, мир, который мы знаем, перестанет существовать. Нет, растения не завянут, а животные не задохнутся. Все будет значительно хуже. Оксиген входит в состав практически всего и всех.

Бетонные здания тут же рухнут, моря и океаны испарятся, живые существа высохнут и превратятся в пыль. Как дополнение к апокалиптической картине представьте, что земная кора разверзлась, а небо стало черным как ночь.

Увеличение количества оксигена в 10 раз также не сулит ничего хорошего, хотя последствия не будут столь драматичными. Этот сценарий чреват массовым вымиранием из-за гипервентиляции легких. Однако скорее всего жизнь не исчезнет, а возродится в иной форме.

8. В земле кислорода больше, чем в воздухе.

Мало кто знает, но основной запас кислорода сосредоточен не в атмосфере. Свободного кислорода на планете всего 0,36%, при этом около 99,5% газа входит в состав горных пород, силикатов, мантии и земной коры.

9. Эра гигантов стала возможной благодаря кислороду.

До начала господства динозавров, 300 миллионов лет назад, концентрация кислорода была в десятки раз больше. Ученые считают, что во многом благодаря этому на Земле долгое время правили гиганты.

В те далекие времена на планете можно было встретить сороконожку длинной 2,5 метра. Среди ящеров самым большим был Дредноут. Его длина достигала 26–30 м, а вес — 60 тонн.

Источник фото: wikifur.com

Относительно недавно благодаря оксигену по планете ходил шестиметровый ленивец. А как насчет двухметрового кабана, который питался преимущественно мясом?! Некоторые млекопитающие, например индрикотерий, чей рост достигал 8 м, а вес 15 тонн, не уступали в размерах динозаврам.

Первобытные люди успели поохотиться на мамонта, который почти в два раза превосходил по размерам современного слона. В последний ледниковый период бок о бок с человеком разумным обитали медведи под три метра в холке и двухметровые олени.

10. Ком в горле и пересыхающие глаза.

При сильном стрессе у человека инстинктивно учащается дыхание. Нередко увеличивается и объем вдыхаемого кислорода за раз. Из-за этого голосовая щель расширяется, вызывая ощущение кома в горле.

Примечание: нередко ком в горле — это симптом серьезных заболеваний, поэтому, если со временем подобное ощущение не проходит, обратитесь к врачу.

Те, кто поднимался высоко в горы, сталкивался с синдромом сухого глаза. Это неприятное ощущение объясняется низким содержанием кислорода на большой высоте. Дело в том, что роговица не содержит сосудов, а питательные вещества и оксиген доставляются к ней через слезные железы наружным способом.

Круговорот кислорода — поразительный процесс. Представить сложно, как на нашей планете все взаимосвязано и насколько хрупка эта связь. Поэтому мы, как разумные существа, должны взять на себя ответственность за сохранение баланса в природе.

Читайте также: Экологические проблемы Казахстана

www.nur.kz