Găsirea oxigenului în natură. Ciclul oxigenului în natură

De la apariția chimiei, omenirea și-a dat seama că totul în jurul său constă dintr-o substanță care include elemente chimice. Varietatea de substanțe este furnizată de diferiți compuși cu elemente simple. Pana in prezent, 118 elemente chimice au fost descoperite si incluse in tabelul periodic al lui D. Mendeleyev. Printre acestea se numără un număr de figuri de conducere, prezența cărora a determinat apariția vieții organice pe Pământ. Această listă include: azot, carbon, oxigen, hidrogen, sulf și fosfor.

Oxigenul: istoria descoperirii

Toate aceste elemente, precum și altele, au contribuit la evoluția vieții pe planeta noastră în forma în care observăm acum. Printre toate componentele oxigenului este mai mult în natură decât alte elemente. Oxigenul ca element separat a fost descoperit la 1 august 1774 de Joseph Priestley. Într-un experiment pentru a obține aerul din scala de mercur prin încălzirea cu o lentilă convențională, el a descoperit că lumânarea arde cu o flacără neobișnuit de strălucitoare.

Priestley a încercat mult timp să găsească o explicație rezonabilă pentru acest lucru. La acel moment, acest fenomen a primit numele de "al doilea aer". Anterior, inventatorul submarinului K. Drebbel la începutul secolului al 17-lea a oxigenului izolat și a folosit-o pentru a respira invenția sa. Dar experimentele sale nu au influențat înțelegerea rolului pe care îl joacă oxigenul în natura schimbului de energie al organismelor vii. Cu toate acestea, oamenii de stiinta care au descoperit oficial oxigenul, au recunoscut chimistul francez Antoine Laurent Lavoisier. El a repetat experimentul lui Priestley și și-a dat seama că gazul rezultat este un element separat.

Oxigenul interacționează cu aproape toate substanțele simple și complexe, cu excepția gazelor inerte și a metalelor nobile.

Găsirea oxigenului în natură

Dintre toate elementele planetei noastre, oxigenul este cel mai mare. Distribuția oxigenului în natură este foarte diversă. Este prezent atât într-o formă conectată, cât și într-o formă liberă. De regulă, fiind un oxidant puternic, acesta rămâne într-o stare legată. Prezența oxigenului în natură ca element separat nelegat este fixată numai în atmosfera planetei.

Conținut sub formă de gaz și este o combinație de doi atomi de oxigen. Este de aproximativ 21% din volumul total al atmosferei.

Oxigenul din aer, pe lângă forma obișnuită, are o formă izotropă sub formă de ozon. Molecula de ozon constă din trei atomi de oxigen. Culoarea albastră a cerului este direct legată de prezența acestui compus în straturile superioare ale atmosferei. Datorită ozonului, radiația puternică de undă scurtă de la Soarele nostru este absorbită și nu ajunge la suprafață.

În absența unui strat de ozon, viața organică ar fi distrusă, ca de exemplu prăjirea hranei într-un cuptor cu microunde.

În hidrosfera planetei noastre, acest element este într-o formă conectată cu două molecule de hidrogen și formează apă. Proporția oxigenului din oceane, mări, râuri și ape subterane este estimată la aproximativ 86-89%, ținând cont de sărurile dizolvate.

În scoarța pământului, oxigenul este într-o formă legată și este cel mai obișnuit element. Cota sa este de aproximativ 47%. Prezența oxigenului în natură nu se limitează la cochiliile planetei, acest element face parte din toate ființele organice. Cota sa, în medie, atinge 67% din masa totală a tuturor elementelor.

Oxigenul este baza vieții

Datorită activității oxidative ridicate, oxigenul este ușor de combinat cu cele mai multe elemente și substanțe, formând oxizi. Puterea de oxidare ridicată a elementului asigură întregul proces de combustie cunoscut. Oxigenul este, de asemenea, implicat în procesele de oxidare lentă.

Rolul oxigenului în natură ca un oxidant puternic este indispensabil în procesul activității vitale a organismelor vii. Datorită acestui proces chimic, oxidarea substanțelor are loc cu eliberarea de energie. Organismele sale vii se folosesc pentru funcțiile lor vitale.

Plante - sursa de oxigen din atmosferă

În stadiul inițial al formării atmosferei de pe planeta noastră, oxigenul existent era într-o stare legată, sub forma dioxidului de carbon (dioxid de carbon). De-a lungul timpului, au existat plante care pot absorbi dioxidul de carbon.

Acest proces a devenit posibil datorită apariției fotosintezei. Cu timpul, în timpul vieții plantelor, milioane de ani în atmosfera Pământului au acumulat o cantitate mare de oxigen liber.

Potrivit oamenilor de știință, în trecut, ponderea sa în masă a ajuns la aproximativ 30%, de 1,5 ori mai mare decât acum. Plantele, atât în trecut cât și în prezent, au influențat în mod semnificativ ciclul de oxigen în natură, asigurând astfel diversitatea florei și faunei planetei noastre.

Importanța oxigenului în natură nu este doar imensă, ci de primă importanță. Sistemul metabolic al lumii animalelor se bazează în mod clar pe prezența oxigenului în atmosferă. În absența lui, viața devine imposibilă în forma în care știm. Printre locuitorii planetei vor rămâne doar organisme anaerobe (capabile să trăiască fără prezența oxigenului).

Ciclul intensiv al oxigenului în natură este asigurat de faptul că acesta se află în trei stări agregate în asociere cu alte elemente. Fiind un oxidant puternic, trece cu ușurință de la forma liberă la legată. Și numai din cauza plantelor care au împărțit dioxidul de carbon prin fotosinteză, este în formă liberă.

Procesul de respirație a animalelor și a insectelor se bazează pe obținerea oxigenului nelegat pentru reacțiile de reducere a oxidării, cu producerea ulterioară a energiei pentru a asigura activitatea vitală a organismului. Prezența oxigenului în natură, legată și liberă, oferă o viață deplină a întregii vieți de pe planetă.

Evoluția și "chimia" planetei

Evoluția vieții de pe planetă sa bazat pe caracteristicile compoziției atmosferei Pământului, compoziția mineralelor și prezența apei în stare lichidă. Compoziția chimică a crustei, a atmosferei și a disponibilității apei au devenit baza pentru originea vieții de pe planetă și au determinat direcția de evoluție a organismelor vii.

Bazându-se pe "chimia" disponibilă a planetei, evoluția a ajuns la viața organică a carbonului pe baza apei ca solvent de substanțe chimice, precum și a utilizării oxigenului ca oxidant pentru a genera energie.

O evoluție diferită

În acest stadiu, știința modernă nu exclude posibilitatea vieții în alte medii diferite de condițiile terestre, unde siliciul sau arsenul pot fi folosite ca bază pentru construirea unei molecule organice. Un mediu fluid, ca solvent, poate fi un amestec de amoniac lichid și heliu. În ceea ce privește atmosfera, acesta poate fi reprezentat ca hidrogen gazos cu un amestec de heliu și alte gaze.

Ce procese metabolice pot fi în astfel de condiții, știința modernă nu este încă capabilă să modeleze. Totuși, această direcție a evoluției vieții este în întregime permisă. După cum se dovedește timpul, omenirea se confruntă permanent cu expansiunea limitelor înțelegerii noastre asupra lumii din jurul nostru și a vieții în ea.