Табиғаттағы оттегі циклі

1774 жылы ағылшын химигі Джозеф Пристли оттегін (O2) тапты. Сынап тотығы бар жабық ыдыста өткізілген эксперимент нәтижесінде линзаға бағытталған күн сәулесінің әсерінен оның ыдырауы орын алды: 2HgO → O2 ↑ + 2Hg. Бұл газ тәріздес зат қалыпты жағдайда 0,00142897 г / см3, тығыздығы 14,0 см³ / моль молярлық көлемі, минус 218,2 ° С балқу температурасы және қайнау температурасы минус 182,81 ° C. Молярлық массасы - 15.9994 г / моль. Оттегінің негізгі сипаттамасы оның түрлі заттардың тотығу қабілеті. Белсенді металл емес, O2 негізгі және амфотерикалық оксидтердің құрылуымен барлық металдармен, сондай-ақ барлық металл емес (галогендерден басқа) қышқылдық немесе тұзды емес құратын оксидтермен байланысады.

Оттегі - бір жарым мыңнан астам заттардың бір бөлігі, себебі бұл Жердегі ең кең таралған химиялық элемент. Бұл әртүрлі химиялық қосылыстардың бір бөлігі (бір жарым мыңнан астам). Қатты қабаттағы O2 мазмұны 47,4% құрайды. Теңіз және тұщы суда оның үлесі 88,8% құрайды. Атмосферада оттегі бос күйде, оның көлемдік үлесі шамамен 21%, ал оның массалық үлесі 23,1% құрайды. Бұл барлық тірі жасушаларда кездесетін органикалық заттардың ең маңызды құрамы. Олардың көлемі бойынша ол 25%, салмағы 65%. Табиғаттағы оттегі циклы оның химиялық белсенділігімен байланысты.

Цикл - заттың өзгеру сериясы, нәтижесінде ол бастапқы нүктеге қайтып, бүкіл жол қайталанып отырады. Оттегілік цикл - биогеохимиялық қозғалыс. О2 арқылы барлық экожүйелердің (биосфераның немесе Жердегі өмір сүру аймағының) және абиотикалық (литосфера, атмосфера және гидросфера) ортасының биотикалық қосындысы арқылы өтеді. Оттегінің циклі гидросферадағы (жер астындағы және оның үстіндегі су массасы), атмосфераның (ауаның), биосфераның (барлық экожүйелердің жаһандық сомасы) және литосфераның (жер қыртысының) қозғалысын сипаттайды. Гидросферада бұл циклды бұзу үлкен көлдерде және мұхитта гипоксисты (төмен O2) аймақтардың дамуына әкелуі мүмкін. Негізгі қозғаушы фактор - бұл фотосинтез.

Экологиялық жүйелердің (экожүйелердің) құрамында көптеген биогеохимиялық циклдар бар. Мысалы, су айналымы, оттегі айналымы, азот циклы, көміртегі және т.б. Барлық химиялық элементтер биогеохимиялық циклдердің бөлігі болып табылатын жолдан өтеді. Олар тірі ағзалардың ажырамас бөлігі болып табылады, сонымен қатар экожүйелердің абиотикалық орталары арқылы қозғалады. Бұл су (гидросфера), жер қыртысы (литосфера) және ауа (атмосфера). Тірі ағзалар биосфера деп аталатын Жердің қабығын толтырады. Көміртек, азот, оттегі, фосфор және күкірт тәрізді барлық қоректік заттар оларды пайдаланып, жабық жүйенің бөлігі болып табылады, сондықтан ашық жүйедегідей, олар қайта өңделеді, жоғалмайды және толықтырылмайды.

O2 ең үлкен резервуары (99,5%) Жердің жер қыртысы мен мантиясы болып табылады, онда ол силикат пен тотық минералдарында бар. Оттегі циклі биосфераға (0,01%) және атмосфераға (0,36%) еркін О2-нің шағын бөлігін ғана қамтамасыз етті. Атмосфералық еркін O2-нің негізгі көзі фотосинтез болып табылады. Оның өнімдері органикалық заттар мен көміртегі қос тотығы мен судан тұратын еркін оттегі болып табылады: 6CO2 + 6H2O + энергиясын → C6H12O6 + 6O2.

Жер үстіндегі өсімдіктер, сондай-ақ мұхиттардың фитопланктоны биосферадағы оттегінің циклына жауап береді. 1986 жылы күкірт түсті цианобактериялар (көк-жасыл балдырлар) мөлшері 0,6 микрон болатын Prochlorococcus табылды. Олар мұхиттағы фотосинтездің жартысынан астамын құрайды. Бос атмосфералық оттегінің қосымша көзі фотолиз феномені болып табылады (фотонды әсерінен өтетін химиялық реакция). Нәтижесінде атмосфералық сулар мен азот тотығы құрамдас атомдарға, сутегіге (N) және азотқа (N) бөлінеді және O2 атмосферада кетеді: 2H2O + энергиясын → 4Н + O2 және 2N2O + энергиясын → 4N + O2. Атмосфераның бос оттегі тыныс алу және ыдырау үрдісінде тірі организмдермен тұтынылады. Литосферада химиялық беттік және беттік реакциялардың нәтижесінде еркін O2 қолданылады. Мысалы, ол темір оксидтерінің (ржав) пайда болуына жұмсалады: 4FeO + O2 → 2Fe2O3 немесе басқа металдардың және металл емес металдардың оксидтері.

Оттегінің циклі биосфера мен литосфера арасында циклді қамтиды. Биосферадағы теңіз ағзалары O2-ге бай кальций карбонаты (CaCO3) болып табылады. Дене қайтыс болған кезде оның қабығы ұзақ уақыт бойы орналасқан және әк тасты (жер қыртысының шөгінді жынысы) теңіз түбіндегі тайыз суларда жүзеге асырылады. Биосфераның басталған ауа райының бұзылуы литосферадан бос оттегін алуға мүмкіндік береді. Өсімдіктер мен жануарлар шөгінді жыныстардан қоректік заттар шығарып, оттегін босатады.