Совет 1: Как происходит круговорот углерода в природе

Углерод в основе жизни на Земле. Каждая молекула любого живого организма содержит в своей структуре углерод. В биосфере Земли происходит постоянная миграция углерода из одной части в другую. Круговорот углерода в природе неразрывно связан с круговоротом всех биоорганических веществ.
Как происходит круговорот углерода в природе

Круговорот углерода в биосфере


Растения поглощают углерод из атмосферы в процессе фотосинтеза. Зеленые растения планеты в процессе фотосинтеза ежегодно извлекают из атмосферы до 300 млрд т углекислого газа. Животные употребляют растения, после чего выделяют его в виде углекислого газа в процессе дыхания. Отмершие растения и животные подвергаются разложению микроорганизмами. В результате процесса перегнивания углерод окисляется до углекислого газа и попадает в атмосферу.

В мировом океане процесс круговорота углерода является более сложным, поскольку есть зависимость от поступления кислорода в верхние слои воды. В мировом океане круговорот массы углерода почти в 2 раза меньше, чем на суше. На поверхности воды двуокись углерода растворяется и используется фитопланктоном для фотосинтеза. Фитопланктон – начало пищевой цепочки в океане. После поедания фитопланктона животные выделяют углерод в процессе дыхания и передают его вверх по пищевой цепи.

Погибший планктон оседает на дно океана. Благодаря этому процессу ложе мирового океана содержит в себе большие запасы углерода. Холодные течения в океане переносят углерод к поверхности воды. Нагреваясь, вода освобождает растворенный в ней углерод. В виде углекислого газа углерод попадает в атмосферу.

В природе, между литосферой и гидросферой, также происходит постоянная миграция углерода. Наибольший выброс этого элемента происходит в форме карбонатных и органических соединений с суши в океан. Из мирового океана на поверхность Земли углерод поступает в меньших количествах в форме углекислого газа.
Углекислый газ атмосферы и гидросферы обменивается и обновляется живыми организмами за 395 лет.

Изъятие углерода из круговорота


Часть углерода извлекается из круговорота путем образования органических и неорганических соединений. К органическим соединениям относят гумус, торф и ископаемое топливо.
К ископаемому топливу относится нефть, природный газ, каменный уголь.


К неорганическим соединениям относится карбонат кальция. Образование залежей карбоната кальция приводит к уменьшению запаса углерода, доступного для фотосинтезирующих организмов. Но в конечном итоге часть этого углерода возвращается благодаря выветриванию горных пород и жизнедеятельности микроорганизмов.

Влияние углеродного цикла на климат


Углекислый газ обладает парниковыми свойствами и может оказывать долговременное влияние на климат планеты. За последнее столетие содержание в атмосфере углекислого газа изменилось с 0,27 до 0,33%. Повышение концентрации углерода в атмосфере связывают со многими причинами. Наиболее сильное влияние на повышение концентрации углекислого газа в атмосфере оказали интенсивная вырубка лесов и сжигание ископаемого топлива.
Ваши деньги должны работать на вас!
вклад на выгодных условиях
Стабильный доход и уверенность в завтрашнем дне - это то, что вы получите, сделав вклад на самых выгодных для себя условиях.
Возможность вернуть до 260 000 рублей
Если вы решили взять ипотеку
Каждый россиянин имеет право вернуть часть уплаченных налогов за покупку жилья.
Карта с большими бонусами
Дебетовая карта
Возвращается до 10% от стоимости покупок. Выгодна при крупных тратах.
Настроить автоплатежи просто
настройка автоплатежей за пару минут
В мобильном приложении Сбербанка все ваши платежи будут происходить в срок и без вашего участия.

Совет 2: С какими элементами взаимодействует углерод

Углерод - это химический элемент, находящийся в 4 группе периодической системы. Существуют две наиболее изученные аллотропные модификации углерода - графит и алмаз. Последний широко используется в промышленности и ювелирном деле.
Сажа - одна из аллотропных модификаций углерода

Углерод в природе



Свободный углерод встречается в природе только в виде алмаза или графита (изотопы с атомной массой 12 или 13). В атмосфере ученые обнаружили изотоп с атомной массой, равной 14. Он образуется в результате взаимодействия углерода с первичным космическим излучением. Круговорот углерода в природе происходит с помощью углекислого газа, который образуется при сгорании топлива (включая ископаемое), работе гейзеров, а также в процессе жизнедеятельности животных и растений.

Химические свойства углерода



В свободном состоянии углерод встречается гораздо реже чем в виде различных соединений. Все дело в том, что он способен образовывать прочную ковалентную связь со многими химическими элементами. Это объясняет такое большое разнообразие углеводородов.

Углерод способен взаимодействовать с большинством химических элементов только при достаточно высокой температуре. При низкой температуре реакция возможна только с сильнейшими окислителями, к которым относится фтор.

Фтор - это единственный галоген, с которым может взаимодействовать углерод. Это объясняется его низкой реакционной способностью с подобными веществами. В результате такого взаимодействия получается фторид углерода.

При горении углерода могут получаться два типа его оксидов: четырехвалентный (углекислый газ) и двухвалентный. Это зависит от количества молей углерода. Двухвалентный оксид углерода имеет другое название - угарный газ. Он ядовит и в больших количествах способен убить человека.

При очень высокой температуре углерод способен взаимодействовать с водяными парами. В итоге получается углекислый газ (четырехвалентный оксид) и водород.

Углерод обладает восстановительными свойствами. Кокс (одна из его аллотропных модификаций) применяется в металлургии для получения металлов из их оксидов. Так получают, например, цинк. На выходе такой реакции образуется чистый цинк и углекислый газ. Углерод способен нейтрализовать серную и азотную кислоту при достаточно высокой температуре.

Применение углерода



Графитовые стержни применяют для управления цепной ядерной реакции, так как они способны хорошо поглощать нейтроны. Алмазы используют для резки и шлифовки различных изделий, а также в ювелирном деле. Активированный уголь может поглощать вредные вещества. Он нашел применение в медицине и военном деле (производство противогазов).
Источники:
  • Углерод на химик.ру
  • Углерод
  • Химия элементов. Углерод

Совет 3: Как происходит круговорот азота в природе

Круговорот химического элемента в биосфере называется биогеохимическим циклом. Решающую роль в круговороте азота в природе играют живые организмы. Какие превращения претерпевает этот биогенный элемент в своей циркуляции?
Как происходит круговорот азота в природе

Азот в атмосфере



С химической точки зрения азот – типичный неметалл. При обычных условиях атмосферный азот – это газ без цвета и запаха, состоящий из двухатомных молекул N2. В природе азот представлен двумя стабильными изотопами: азотом с атомной массой 14 (99,6%) и азотом с атомной массой 15 (0,4%).
В составе атмосферного воздуха азот является основным газовым компонентом и занимает 78% объема.


Азот как биогенный элемент



Биогенными («дающими жизнь») называют элементы, необходимые для жизни. Химическую основу тканей живых организмов составляют 9 макротрофных веществ: углерод, водород, азот, кислород, калий, кальций, фосфор, магний и сера. Азот входит в состав растений и животных в форме белков, поэтому его круговорот в природе очень важен для поддержания жизни на Земле.

Связывание атмосферного азота



Связыванием, или фиксацией азота, называется процесс его превращения в форму, усвояемую растениями и животными. Он может происходить двумя путями: под действием электрических разрядов или при помощи бактерий. Во время грозовых разрядов часть атмосферного азота и кислорода соединяется с образованием оксидов азота:

N2 + O2 = 2NO – Q,
2NO + O2 = 2NO2.

Эти оксиды растворяются в воде и образуют разбавленную азотную кислоту:

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3 (на холоде),
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (при нагревании).

Азотная кислота уже, в свою очередь, образует нитраты в почве, которые могут появляться там также из присутствующих в почве аммонийных соединений (фекалии животных, органика мертвых тел) под действием особых бактерий.
Нитраты могут дополнительно вноситься в почву человеком в виде удобрений.


Растения усваивают нитраты из почвы через свою корневую систему и используют их для синтеза белков. Животные употребляют растения и продуцируют собственные белки. После смерти растений и животных их белки разлагаются, образуя аммоний и его соединения. В конце концов эти соединения под воздействием гнилостных бактерий превращаются в нитраты, остающиеся в почве, и атмосферный азот.

Кроме молний во время грозы, есть и другой путь фиксации атмосферного азота и превращения его в почвенные нитраты – деятельность азотфиксирующих бактерий. Среди них выделяют свободноживущих в почве нитрификаторов и клубеньковых бактерий, обитающих на корнях бобовых растений (по этой причине выращивание бобов на участке способствует повышению плодородия почвы). Под действием этих микроорганизмов атмосферный азот непосредственно превращается в нитраты и становится доступным для усвоения растениями.
Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500