Кругазварот кіслароду ў прыродзе

Афіцыйна прызнана, што ў 1774 годзе ангельскай хімікам Джозэфам Прыстлі быў адкрыты кісларод (O2). У выніку вопыту, які праводзіцца ў закрытым сасудзе з аксідам ртуці, пад дзеяннем сонечных прамянёў, што накіроўваюцца лінзай, адбылося яе разлажэнне: 2HgO → O2 ↑ + 2Hg. Гэта газападобнае рэчыва характарызуецца шчыльнасцю пры нармальных умовах 0,00142897 г / см³, малярных аб'ёмаў 14,0 см³ / моль, тэмпературай плаўлення мінус 218,2 ° С і тэмпературай кіпення мінус 182,81 ° С. Малярная маса складае 15,9994 г / моль. Асноўная характарыстыка кіслароду - гэта яго здольнасць акісляць розныя рэчывы. З'яўляючыся актыўным неметалы, O2 ўзаемадзейнічае з усімі металамі з адукацыя асноўных і амфатэрнасць аксідаў, а таксама з усімі неметаламі (акрамя галагенаў), у выніку атрымліваюцца кіслотныя або несолеобразующие вокіслы.

Кісларод ўваходзіць у склад больш за паўтары тысячы рэчываў, бо з'яўляецца найбольш распаўсюджаным на Зямлі хімічным элементам. Ён уваходзіць у склад розных хімічных злучэнняў (іх налічваецца больш за паўтары тысячы). У цвёрдай зямной кары ўтрыманне O2 складае 47,4%. У марскіх і прэсных водах на яго долю ў звязаным стане прыходзіцца 88,8% масавых. У атмасферы кісларод знаходзіцца ў вольным стане, аб'ёмная доля яго складае, прыкладна, 21%, а масавая - 23,1%. Ён з'яўляецца найважнейшым складнікам арганічных рэчываў, якія прысутнічаюць у кожнай жывой клетцы. Па аб'ёме ў іх ён займае 25%, а па масе 65%. Кругазварот кіслароду ў прыродзе абумоўлены яго хімічнай актыўнасцю.

Цыкл ўяўляе сабой шэраг змяненняў рэчывы, у выніку якіх яно вяртаецца ў зыходную кропку, а ўвесь шлях паўтараецца. Кіслародны цыкл з'яўляецца Біягеахімічныя рухам. Пасродкам яго O2 праходзіць праз Біятычныя суму ўсіх экасістэм (біясфера ці зона жыцця на Зямлі) і абіятычнымі (літасфера, атмасфера і гідрасфера) асяроддзя. Кругазварот кіслароду апісвае яго рух у гідрасферы (маса вады, якая знаходзіцца пад зямлёй і над яе паверхняй), атмасферы (паветра), у біясферы (глабальная сума ўсіх экасістэм) і літасферы (зямная кара). Парушэнні гэтага цыклу ў гідрасферы можа прывесці да развіцця гіпаксічная (з нізкім утрыманнем O2) зон у буйных азёрах і акіяне. Асноўным рухальным фактарам з'яўляецца фотасінтэз.

Экалагічныя сістэмы (экасістэмы), маюць шмат Біягеахімічныя цыклаў, якія працуюць у іх складзе. Напрыклад, кругазварот вады, кругазварот кіслароду, кругазварот азоту, вугляроду і г.д. Усе хімічныя элементы праходзяць шлях, які з'яўляецца часткай Біягеахімічныя цыклаў. Яны з'яўляюцца складовай часткай жывых арганізмаў, але таксама рухаюцца праз абіятычнымі асяроддзя экасістэм. Гэта вада (гідрасфера), зямная кара (літасфера) і паветра (атмасфера). Жывыя арганізмы напаўняюць абалонку Зямлі, званую біясферай. Усе пажыўныя рэчывы, такія як вуглярод, азот, кісларод, фосфар і сера, выкарыстоўваюцца імі і з'яўляюцца часткай замкнёнай сістэмы, таму яны перапрацоўваюцца, а не губляюцца і ня папаўняюцца пастаянна, як, напрыклад, у адкрытай сістэме.

Найбуйнейшым рэзервуарам O2 (99,5%) з'яўляецца кара і мантыя Зямлі, дзе ён утрымліваецца ў сілікатных і аксіднай мінералах. Кругазварот кіслароду забяспечыў трапленне толькі невялікі часткі ў выглядзе вольнага O2 у біясферу (0,01%) і ў атмасферу (0,36%). Асноўнай крыніцай атмасфернага вольнага O2 з'яўляецца фотасінтэз. Яго прадуктамі з'яўляюцца арганічныя рэчывы і свабодны кісларод, якія ўтвараюцца з вуглякіслага газу і вады: 6CO2 + 6H2O + энергія → C6H12O6 + 6O2.

За кругазварот кіслароду ў біясферы адказваюць наземныя расліны, а таксама фітапланктон акіянаў. Малюсенькія марскія цианобактерии (сіне-зялёныя водарасці) Prochlorococcus, памерам 0,6 мкм, былі выяўленыя ў 1986 годзе. На іх долю прыпадае больш за палову прадуктаў фотасінтэзу ў адкрытым акіяне. Дадатковай крыніцай вольнага атмасфернага кіслароду служыць з'ява Фатоліз (хімічная рэакцыя, якая працякае пад дзеяннем фатонаў). У выніку атмасферная вада і закіс азоту дысацыюе на складнікі атамы, вадарод (H) і азот (N) выдаляюцца космас, а O2 застаецца ў атмасферы: 2H2O + энергія → 4H + O2 і 2N2O + энергія → 4N + O2. Спажываецца свабодны кісларод атмасферы жывымі арганізмамі ў працэсах дыхання і распаду. Літасфера выкарыстоўвае свабодны O2 ў выніку хімічнага выветрывання і паверхневых рэакцыях. Напрыклад, ён выдаткоўваецца на адукацыю аксідаў жалеза (іржы): 4FeO + O2 → 2Fe2O3 або аксідаў іншых металаў і неметаллов.

Кругазварот кіслароду таксама ўключае цыкл паміж біясферай і літасферай. Марскія арганізмы ў біясферы служаць крыніцамі карбанату кальцыя (CaCO3), які багаты O2. Калі арганізм памірае, яго абалонка выносіцца на плыткаводдзе марскога дна, дзе знаходзіцца на працягу доўгага часу і ўтварае вапняк (ападкавая парода зямной кары). Працэсы выветрывання, ініцыяваныя біясферай, могуць таксама здабываць свабодны кісларод з літасферы. Расліны і жывёлы здабываюць пажыўныя рэчывы з ападкавых парод і вылучаюць кісларод.