9 класс
Билет №26
1. Круговороты химических элементов в природе (на примере углерода, кислорода и азота). Роль живых существ в круговороте химических элементов.
Круговороты химических элементов на Земле - повторяющиеся процессы превращения и перемещения веществ в природе, имеющиеся более или менее циклический характер. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорот воды, газов, химических элементов), которые не являются полностью обратимыми, т.к. происходит рассеивание вещества, изменение его состава и др. С появлением жизни на Земле огромную роль в круговороте веществ играют живые организмы (круговорот кислорода, углерода, водорода, азота, кальция и др.биогенных элементов). Глобальное влияние на круговорот веществ и хим. элементов имеет деятельность человека, в результате которой возникают новые и изменяются сложившиеся в природе пути миграции веществ, появляются новые вещества и т.д. Глубокое изучение превращений веществ и энергии в природе и учёт последствий деятельности человека – необходимое условие сохранения окружающей среды.
Рассмотрим круговороты некоторых химических элементов
Круговорот углерода
В природе происходит непрерывный процесс разрушения одних углеродосодержащих веществ и образование других. Органические вещества разрушаются при сгорании топлива, при дыхании, при гниении. Из них образуются более простые вещества, в том числе углекислый газ. Углекислый газ выделяется при разложении некоторых неорганических веществ, например, при обжиге известняка. Однако, его количество в атмосфере увеличивается медленно. Это объясняется тем, что оксид углерода (IV) участвует в фотосинтезе и атомы углерода снова переходят в состав органических веществ растений. Многие из них употребляются в пищу животными и человеком. Так происходит непрерывный круговорот углерода в природе.
Минералы и горные породы
(нефть, природный газ, уголь, графит - сжигание,
известняк, доломиты - прокаливание), вулканические газы
углекислый газ
растения
поглощают углекислый газ при фотосинтезе,
элемент углерод переходит в органические вещества
животные
органические вещества растений входят в состав пищи
для животных и человека
углекислый газ
процессы дыхания, брожения, гниения
сопровождаются образованием углекислого газа
(органические вещества превращаются в углекислый газ в результате реакций окисления)
Круговорот кислорода
Состав атмосферы за последние столетия изменился незначительно. В состав воздуха входят: азот (78%), кислород (21%), углекислый газ (0,03 %) и инертные газы (около 1%). Живые организмы в течение эволюции приспособились к определённому составу атмосферы, и даже небольшие изменения состава отрицательно влияют на живые организмы. Кислород расходуется в огромных количествах на многие химические реакции: дыхание живых организмов, процессы гниения; хозяйственная деятельность человека: сжигание топлива, выплавка, резка и сварка металлов, многие производства (лекарственных веществ, азотной и серной кислот, удобрений, синтетических волокон, взрывчатых веществ, пластмасс и др.). Но всё же общая масса кислорода в воздухе заметно не изменяется. Это объясняется процессом фотосинтеза, происходящего в зелёных растениях на свету. В результате фотосинтеза растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. В результате этого процесса масса кислорода в воздухе пополняется.
Кислород атмосферы
растения, животные, человек
поглощают при дыхании кислород, а выделяют углекислый газ
углекислый газ
растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород,
этот процесс называется фотосинтезом
кислород атмосферы
растения выделяют кислород при фотосинтезе
Круговорот азота
Химический элемент азот в виде простого вещества составляет большую часть атмосферы, в которой содержится по объёму 78%, входит в состав органических веществ, в частности в состав белков, из которых состоят живые организмы. В почве азот содержится в виде ионов аммония NH4+ и нитрат-ионов NO3-. Зелёные растения нуждаются в азоте, он является основным питательным элементов наряду с фосфором и калием. Азот влияет на рост зелёной массы растений, при недостатке азота замедляется и прекращается их рост. При выращивании растений почва постепенно обедняется азотом, и может стать бесплодной.
При гниении и горении органических веществ часть связанного азота освобождается и уходит в атмосферу. Однако, в естественных условиях содержание связанного азота в почве не уменьшается, масса свободного азота в атмосфере так же не увеличивается. Чем это можно объяснить?
Оказывается, существуют бактерии, как свободно живущие в почве, так и поселяющиеся на корнях бобовых растений, которые усваивают атмосферный азот, переводя его в состав органических соединений. Небольшие количества азота связываются при грозовых разрядах: при этом образуются оксиды азота, оксид азота (IV) соединяясь с водой превращается в азотную кислоту, которая превращается в почве в нитраты. В результате этих процессов происходит круговорот химических элементов в природе. При уборке урожая с полей выносится значительная часть азота, поэтому необходимо вносить азотные удобрения в почву, чтобы восполнить эту убыль.
Азот атмосферы
(содержание азота в атмосфере постоянно, составляет по объёму 78%)
Азот усваивают азотофиксирующие бактерии
превращают его в нитратную и аммонийную форму и органические вещества
Растения
(в растениях азот находится в виде органических веществ – белков, растительный белок служит пищей для животных и человека)
Животные и человек
Гниение, продукты обмена веществ, горение органических веществ
Азот атмосферы
Итак, рассмотрев круговороты некоторых химических элементов, мы убедились в том, что для них характерна цикличность, в круговороте участвуют различные звенья живой и неживой природы. В результате круговорота веществ поддерживается постоянный состав атмосферы, почвы, гидросферы. Большую роль в круговороте веществ играют живые организмы: растения, животные и человек. В зелёных растениях неорганические вещества превращаются в органические в процессе фотосинтеза, в организме животных создаётся белки, необходимые для жизни человека (животные белки содержат все аминокислоты). Человек влияет на круговорот веществ своей хозяйственной деятельностью, очень часто его влияние оказывает вред природе.
Всякое неразумное вмешательство человека вызывает нарушение природного равновесия, поэтому необходимо изучать все стороны и звенья круговорота веществ и учитывать их особенности, для того, чтобы не нарушить естественное равновесие в природе.
| 
