Γιατί υπάρχει τόσο πολύ άζωτο στην ατμόσφαιρα της Γης; και πήρε την καλύτερη απάντηση
Απάντηση από τον Marat[γκουρού]
Μπορούν να εντοπιστούν αρκετοί λόγοι. ΚΥΡΙΑ: Η Γη είναι ο μόνος πλανήτης στο ηλιακό σύστημα όπου η πρωτεϊνική μορφή ζωής έχει σχηματιστεί, σταθεροποιηθεί και συνεχίζει να αναπτύσσεται. Η σύνθεση της πρωταρχικής ατμόσφαιρας της Γης ήταν απλούστερη: κυριαρχούσαν οι θερμοί υδρατμοί και το CO2, τα κύρια προϊόντα των ηφαιστειακών αερίων. Μετά την ψύξη της ατμόσφαιρας, οι διαδικασίες της φωτοσύνθεσης και της συμπύκνωσης του νερού οδήγησαν σε σημαντική μείωση της αναλογίας του CO2 και στην εμφάνιση ελεύθερου οξυγόνου. ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ σημείο: μεταξύ των προϊόντων αποσύνθεσης πρωτεϊνών (ζωική και φυτική ζωή), ουρία (ουρία) και ουρικό οξύ. Αυτές οι ουσίες με τη σειρά τους υφίστανται σταδιακά μη αναστρέψιμη (!) υδρόλυση με το σχηματισμό αμμωνίας (NH3). ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ: Το NH3 είναι ένα ελαφρύτερο αέριο από ένα μείγμα O2, CO2 και υδρατμών - επομένως, σταδιακά ανεβαίνει στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, όπου, υπό την επίδραση των υπεριωδών ακτίνων, αρχίζει να οξειδώνεται αργά με μοριακό οξυγόνο για να σχηματιστεί ελεύθερο ΑΖΩΤΟ και νερό: NH3 + O2 => N2 + H2O. Επειδή το άζωτο είναι ένα σχετικά βαρύ αέριο, συγκρατείται από το βαρυτικό πεδίο της Γης. Τέλος, μην ξεχνάτε ότι υπό ΚΑΝΟΝΙΚΕΣ συνθήκες το N2 είναι μια πολύ χημικά αδρανής ουσία. αυτός ο παράγοντας συμβάλλει επίσης στη συσσώρευση μοριακού αζώτου στην ατμόσφαιρα του πλανήτη μας.
Marat
Φωτισμένος
(25806)
Re: "Ακόμα δεν καταλαβαίνω γιατί υπάρχει τόσο λίγο άζωτο στις ατμόσφαιρες του Άρη και της Αφροδίτης."
Γιατί ποτέ δεν υπήρξε βιομάζα σε τόση ποσότητα όπως στη Γη.
Απάντηση: "Μάλλον θέλετε να πείτε ότι σε άλλους πλανήτες, το άζωτο αντιπροσωπεύεται κυρίως από αμμωνία."
Δεν το είπα 🙂
Απάντηση: "Η αμμωνία είναι ελαφριά και επομένως διαρρέει από την ατμόσφαιρα."
Δεν διαρρέει, αλλά φτάνει στη ζώνη δράσης των υπεριωδών ακτίνων.
Re: "Αλλά το γεγονός είναι ότι η αμμωνία στις ατμόσφαιρες του Άρη και της Αφροδίτης είναι ακόμη μικρότερη από το ήλιο (το ήλιο είναι ένα πολύ ελαφρύ αέριο)"
Συμφωνώ.
Re "Ναι, και δεν υπάρχει τίποτα να σχηματίσει αμμωνία από εκεί, δεν υπάρχει ζωή, δεν υπάρχει οργανική ύλη."
Σωστά, το ίδιο εννοούσα.
Απάντηση από Γιεργκέι Ζάικα[γκουρού]
Γεια σας, όχι, αλλά οι γιγάντιοι πλανήτες, ο Δίας και ο Κρόνος, δεν υπάρχει ούτε άζωτο εκεί; Παράγραφος... Το ίδιο το άζωτο είναι χημικά ουδέτερο και υπάρχει τόσο πολύ, άλλα αέρια είναι πιο χημικά επιθετικά και αντιδρούν με τα πάντα και με όλα, και αυτό είναι σε δεσμευμένη κατάσταση με τη μορφή αλάτων και ορυκτών στα πετρώματα.
Απάντηση από Κύριλλος Νικήτιν[γκουρού]
Δεν είμαι σίγουρος, αλλά νομίζω ότι αυτό οφείλεται στον αυξημένο κύκλο αζώτου υπό τη δράση ζωντανών οργανισμών (πρωτεΐνες)
Απάντηση από Μιχαήλ Λεβίν[γκουρού]
Θα προσπαθήσω να σκεφτώ...
Το άζωτο είναι ένα πολύ κοινό στοιχείο, επομένως θα πρέπει να υπάρχει άφθονο παντού.
Η παρουσία αερίου στην ατμόσφαιρα εξαρτάται από την ισορροπία άφιξης (από τα έγκατα του πλανήτη) και διαφυγής στο διάστημα.
Το άζωτο είναι ελαφρύτερο από το CO2, επομένως φεύγει πιο γρήγορα. Ο Άρης, πιθανότατα, απλά δεν μπορεί να το κρατήσει (καθώς η Γη δεν μπορεί να κρατήσει υδρογόνο ή ήλιο).
Αλλά με την Αφροδίτη - ένα μεγάλο ερώτημα. Έχει 4% άζωτο στην ατμόσφαιρα, αλλά η ίδια η ατμόσφαιρα είναι τερατώδης, δεν είναι γεγονός ότι σε απόλυτους αριθμούς έχει λιγότερο άζωτο από τη Γη.
Ένα άλλο πράγμα είναι ότι η Γη έχει πολύ λίγο διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα (αν και απελευθερώνεται από τα έντερα). Εδώ το θέμα βρίσκεται ήδη στην παρουσία του νερού και της ζωής που το δένει.
Απάντηση από ARTYOM.[κύριος]
Η ατμοσφαιρική δέσμευση αζώτου στη φύση συμβαίνει σε δύο κύριες κατευθύνσεις - αβιογόνο και βιογενή. Η πρώτη οδός περιλαμβάνει κυρίως τις αντιδράσεις του αζώτου με το οξυγόνο. Δεδομένου ότι το άζωτο είναι χημικά πολύ αδρανές, απαιτούνται μεγάλες ποσότητες ενέργειας (υψηλές θερμοκρασίες) για την οξείδωση. Αυτές οι συνθήκες επιτυγχάνονται κατά τις εκκενώσεις κεραυνών, όταν η θερμοκρασία φτάνει τους 25.000 °C ή περισσότερο. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται ο σχηματισμός διαφόρων οξειδίων του αζώτου. Υπάρχει επίσης η πιθανότητα να συμβεί αβιοτική στερέωση ως αποτέλεσμα φωτοκαταλυτικών αντιδράσεων στις επιφάνειες ημιαγωγών ή διηλεκτρικών ευρείας ζώνης (άμμος ερήμου).
Ωστόσο, το κύριο μέρος του μοριακού αζώτου (περίπου 1,4 108 t/έτος) σταθεροποιείται βιοτικά. Για μεγάλο χρονικό διάστημα πιστευόταν ότι μόνο ένας μικρός αριθμός ειδών μικροοργανισμών (αν και ευρέως κατανεμημένοι στην επιφάνεια της Γης) μπορεί να δεσμεύσει μοριακό άζωτο: βακτήρια Azotobacter και Clostridium, βακτήρια οζιδίων των φυτών ψυχανθών Rhizobium, κυανοβακτήρια Anabaena, Nostoc κ.λπ. Είναι γνωστό ότι πολλοί έχουν αυτή την ικανότητα.άλλοι οργανισμοί στο νερό και στο έδαφος, για παράδειγμα, ακτινομύκητες σε κονδύλους σκλήθρας και άλλα δέντρα (160 είδη συνολικά). Όλα αυτά μετατρέπουν το μοριακό άζωτο σε ενώσεις αμμωνίου (NH4+). Αυτή η διαδικασία απαιτεί σημαντική ποσότητα ενέργειας (για να στερεωθεί 1 g ατμοσφαιρικού αζώτου, τα βακτήρια σε οζίδια ψυχανθών ξοδεύουν περίπου 167,5 kJ, δηλαδή οξειδώνουν περίπου 10 g γλυκόζης). Έτσι, το αμοιβαίο όφελος από τη συμβίωση των φυτών και των βακτηρίων που δεσμεύουν το άζωτο είναι ορατό - τα πρώτα παρέχουν στα δεύτερα ένα «μέρος για να ζήσουν» και παρέχουν το «καύσιμο» που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης - γλυκόζη, τα δεύτερα παρέχουν το άζωτο απαραίτητο για τα φυτά με τη μορφή που αφομοιώνουν.
Το άζωτο με τη μορφή αμμωνίας και ενώσεων αμμωνίου, που λαμβάνεται κατά τις διαδικασίες βιογενούς δέσμευσης αζώτου, οξειδώνεται γρήγορα σε νιτρικά και νιτρώδη (αυτή η διαδικασία ονομάζεται νιτροποίηση). Οι τελευταίοι, που δεν συνδέονται με φυτικούς ιστούς (και περαιτέρω κατά μήκος της τροφικής αλυσίδας από φυτοφάγα και αρπακτικά), δεν παραμένουν στο έδαφος για πολύ. Τα περισσότερα νιτρικά και νιτρώδη άλατα είναι εξαιρετικά διαλυτά, επομένως ξεπλένονται από το νερό και τελικά εισέρχονται στους ωκεανούς (αυτή η ροή υπολογίζεται σε 2,5-8 107 τόνους / έτος).
Το άζωτο που περιλαμβάνεται στους ιστούς των φυτών και των ζώων, μετά το θάνατό τους, υφίσταται αμμωνίωση (αποσύνθεση αζωτούχου σύνθετες συνδέσειςμε την απελευθέρωση αμμωνίας και ιόντων αμμωνίου) και την απονιτροποίηση, δηλαδή την απελευθέρωση ατομικού αζώτου, καθώς και των οξειδίων του. Αυτές οι διεργασίες οφείλονται εξ ολοκλήρου στη δραστηριότητα των μικροοργανισμών σε αερόβιες και αναερόβιες συνθήκες.
Ελλείψει ανθρώπινης δραστηριότητας, οι διαδικασίες δέσμευσης αζώτου και νιτροποίησης εξισορροπούνται σχεδόν πλήρως από αντίθετες αντιδράσεις απονιτροποίησης. Μέρος του αζώτου εισέρχεται στην ατμόσφαιρα από τον μανδύα με ηφαιστειακές εκρήξεις, μέρος είναι σταθερά στερεωμένο σε εδάφη και αργιλικά ορυκτά, επιπλέον, το άζωτο διαρρέει συνεχώς από τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας στον διαπλανητικό χώρο.
Ατμόσφαιρα - φάκελος αερίουο πλανήτης μας, που περιστρέφεται με τη Γη. Το αέριο στην ατμόσφαιρα ονομάζεται αέρας. Η ατμόσφαιρα βρίσκεται σε επαφή με την υδρόσφαιρα και καλύπτει εν μέρει τη λιθόσφαιρα. Αλλά είναι δύσκολο να προσδιοριστούν τα ανώτερα όρια. Συμβατικά, υποτίθεται ότι η ατμόσφαιρα εκτείνεται προς τα πάνω για περίπου τρεις χιλιάδες χιλιόμετρα. Εκεί ρέει ομαλά στον χωρίς αέρα χώρο.
Η χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης
Ο σχηματισμός της χημικής σύνθεσης της ατμόσφαιρας ξεκίνησε πριν από περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια. Αρχικά, η ατμόσφαιρα αποτελούνταν μόνο από ελαφρά αέρια - ήλιο και υδρογόνο. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι αρχικές προϋποθέσεις για τη δημιουργία ενός κελύφους αερίου γύρω από τη Γη ήταν οι ηφαιστειακές εκρήξεις, οι οποίες, μαζί με τη λάβα, πέταξαν έξω μεγάλο ποσόαέρια. Στη συνέχεια ξεκίνησε η ανταλλαγή αερίων με τους υδάτινους χώρους, με τους ζωντανούς οργανισμούς, με τα προϊόντα της δραστηριότητάς τους. Η σύνθεση του αέρα σταδιακά άλλαξε και σύγχρονη μορφήιδρύθηκε πριν από αρκετά εκατομμύρια χρόνια.
Τα κύρια συστατικά της ατμόσφαιρας είναι το άζωτο (περίπου 79%) και το οξυγόνο (20%). Το υπόλοιπο ποσοστό (1%) αντιστοιχεί στα ακόλουθα αέρια: αργό, νέο, ήλιο, μεθάνιο, διοξείδιο του άνθρακα, υδρογόνο, κρυπτόν, ξένο, όζον, αμμωνία, διοξείδιο του θείου και άζωτο, οξείδιο του αζώτου και μονοξείδιο του άνθρακα περιλαμβάνονται σε αυτό το ένα τοις εκατό.
Επιπλέον, ο αέρας περιέχει υδρατμούς και σωματίδια (γύρη φυτών, σκόνη, κρύσταλλοι αλατιού, ακαθαρσίες αεροζόλ).
ΣΤΟ πρόσφατους χρόνουςΟι επιστήμονες σημειώνουν όχι μια ποιοτική, αλλά μια ποσοτική αλλαγή σε ορισμένα συστατικά του αέρα. Και ο λόγος για αυτό είναι ο άνθρωπος και η δραστηριότητά του. Μόνο τα τελευταία 100 χρόνια η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα έχει αυξηθεί σημαντικά! Αυτό είναι γεμάτο με πολλά προβλήματα, το πιο παγκόσμιο από τα οποία είναι η κλιματική αλλαγή.
Διαμόρφωση καιρού και κλίματος
Η ατμόσφαιρα παίζει ζωτικό ρόλο στη διαμόρφωση του κλίματος και του καιρού στη Γη. Πολλά εξαρτώνται από την ποσότητα του ηλιακού φωτός, από τη φύση της υποκείμενης επιφάνειας και την ατμοσφαιρική κυκλοφορία.
Ας δούμε τους παράγοντες με τη σειρά.
1. Η ατμόσφαιρα μεταδίδει τη θερμότητα των ακτίνων του ήλιου και απορροφά την επιβλαβή ακτινοβολία. Οι αρχαίοι Έλληνες γνώριζαν ότι οι ακτίνες του Ήλιου πέφτουν σε διαφορετικά μέρη της Γης με διαφορετικές γωνίες. Η ίδια η λέξη "κλίμα" στη μετάφραση από τα αρχαία ελληνικά σημαίνει "κλίση". Έτσι, στον ισημερινό, οι ακτίνες του ήλιου πέφτουν σχεδόν κάθετα, γιατί εδώ έχει πολύ ζέστη. Όσο πιο κοντά στους πόλους, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία κλίσης. Και η θερμοκρασία πέφτει.
2. Λόγω της ανομοιόμορφης θέρμανσης της Γης, σχηματίζονται ρεύματα αέρα στην ατμόσφαιρα. Ταξινομούνται ανάλογα με το μέγεθός τους. Οι μικρότεροι (δεκάδες και εκατοντάδες μέτρα) είναι τοπικοί άνεμοι. Ακολουθούν μουσώνες και εμπορικοί άνεμοι, κυκλώνες και αντικυκλώνες, πλανητικές μετωπικές ζώνες.
Όλες αυτές οι αέριες μάζες κινούνται συνεχώς. Μερικά από αυτά είναι αρκετά στατικά. Για παράδειγμα, οι εμπορικοί άνεμοι που πνέουν από τις υποτροπικές περιοχές προς τον ισημερινό. Η κίνηση των άλλων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ατμοσφαιρική πίεση.
3. Η ατμοσφαιρική πίεση είναι ένας άλλος παράγοντας που επηρεάζει τη διαμόρφωση του κλίματος. Αυτή είναι η πίεση του αέρα στην επιφάνεια της γης. Όπως γνωρίζετε, οι μάζες αέρα μετακινούνται από μια περιοχή με υψηλή ατμοσφαιρική πίεση προς μια περιοχή όπου αυτή η πίεση είναι χαμηλότερη.
Υπάρχουν 7 ζώνες συνολικά. Ο ισημερινός είναι μια ζώνη χαμηλής πίεσης. Περαιτέρω, και στις δύο πλευρές του ισημερινού μέχρι το τριακοστό γεωγραφικό πλάτος - η περιοχή υψηλή πίεση. Από 30° έως 60° - και πάλι χαμηλή πίεση. Και από 60° έως τους πόλους - μια ζώνη υψηλής πίεσης. Μεταξύ αυτών των ζωνών κυκλοφορούν αέριες μάζες. Αυτά που πάνε από τη θάλασσα στη στεριά φέρνουν βροχή και κακοκαιρία, και αυτά που φυσούν από τις ηπείρους φέρνουν καθαρό και ξηρό καιρό. Σε μέρη όπου συγκρούονται ρεύματα αέρα, σχηματίζονται ατμοσφαιρικές μέτωπες ζώνες, οι οποίες χαρακτηρίζονται από βροχόπτωση και κακό, θυελλώδη καιρό.
Οι επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι ακόμη και η ευημερία ενός ατόμου εξαρτάται από την ατμοσφαιρική πίεση. Σύμφωνα με τα διεθνή πρότυπα, η κανονική ατμοσφαιρική πίεση είναι 760 mm Hg. στήλη στους 0°C. Αυτός ο αριθμός υπολογίζεται για εκείνες τις εκτάσεις γης που βρίσκονται σχεδόν στο επίπεδο της θάλασσας. Η πίεση μειώνεται με το υψόμετρο. Επομένως, για παράδειγμα, για την Αγία Πετρούπολη 760 mm Hg. - είναι ο κανόνας. Αλλά για τη Μόσχα, η οποία βρίσκεται ψηλότερα, η κανονική πίεση είναι 748 mm Hg.
Η πίεση αλλάζει όχι μόνο κατακόρυφα, αλλά και οριζόντια. Αυτό γίνεται ιδιαίτερα αισθητό κατά το πέρασμα των κυκλώνων.
Η δομή της ατμόσφαιρας
Η ατμόσφαιρα είναι σαν ένα στρώμα κέικ. Και κάθε στρώμα έχει τα δικά του χαρακτηριστικά.
. Τροποσφαίραείναι το στρώμα που βρίσκεται πιο κοντά στη Γη. Το «πάχος» αυτού του στρώματος αλλάζει καθώς απομακρύνεστε από τον ισημερινό. Πάνω από τον ισημερινό, το στρώμα εκτείνεται προς τα πάνω για 16-18 km, σε εύκρατες ζώνες - για 10-12 km, στους πόλους - για 8-10 km.
Εδώ περιέχεται το 80% της συνολικής μάζας του αέρα και το 90% των υδρατμών. Εδώ σχηματίζονται σύννεφα, δημιουργούνται κυκλώνες και αντικυκλώνες. Η θερμοκρασία του αέρα εξαρτάται από το υψόμετρο της περιοχής. Κατά μέσο όρο, πέφτει κατά 0,65°C για κάθε 100 μέτρα.
. τροπόπαυση- μεταβατικό στρώμα της ατμόσφαιρας. Το ύψος του είναι από αρκετές εκατοντάδες μέτρα έως 1-2 χλμ. Η θερμοκρασία του αέρα το καλοκαίρι είναι υψηλότερη από το χειμώνα. Έτσι, για παράδειγμα, πάνω από τους πόλους το χειμώνα -65 ° C. Και πάνω από τον ισημερινό οποιαδήποτε εποχή του χρόνου είναι -70 ° C.
. Στρατόσφαιρα- αυτό είναι ένα στρώμα, το άνω όριο του οποίου εκτείνεται σε υψόμετρο 50-55 χιλιομέτρων. Οι αναταράξεις είναι χαμηλές εδώ, η περιεκτικότητα σε υδρατμούς στον αέρα είναι αμελητέα. Αλλά πολύ όζον. Η μέγιστη συγκέντρωσή του βρίσκεται σε υψόμετρο 20-25 km. Στη στρατόσφαιρα, η θερμοκρασία του αέρα αρχίζει να αυξάνεται και φτάνει τους +0,8 ° C. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το στρώμα του όζοντος αλληλεπιδρά με την υπεριώδη ακτινοβολία.
. Στρατόπαυση- ένα χαμηλό ενδιάμεσο στρώμα μεταξύ της στρατόσφαιρας και της μεσόσφαιρας που την ακολουθεί.
. Μεσόσφαιρα- το ανώτερο όριο αυτού του στρώματος είναι 80-85 χιλιόμετρα. Εδώ λαμβάνουν χώρα περίπλοκες φωτοχημικές διεργασίες που περιλαμβάνουν ελεύθερες ρίζες. Είναι αυτοί που παρέχουν αυτή την απαλή μπλε λάμψη του πλανήτη μας, η οποία φαίνεται από το διάστημα.
Οι περισσότεροι κομήτες και μετεωρίτες καίγονται στη μεσόσφαιρα.
. Μεσόπαυση- το επόμενο ενδιάμεσο στρώμα, η θερμοκρασία του αέρα στο οποίο είναι τουλάχιστον -90 °.
. Θερμόσφαιρα- το κάτω όριο αρχίζει σε υψόμετρο 80 - 90 km και το ανώτερο όριο του στρώματος περνά περίπου στο σημάδι των 800 km. Η θερμοκρασία του αέρα ανεβαίνει. Μπορεί να ποικίλλει από +500° C έως +1000° C. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας ανέρχονται σε εκατοντάδες βαθμούς! Αλλά ο αέρας εδώ είναι τόσο σπάνιος που η κατανόηση του όρου «θερμοκρασία» όπως φανταζόμαστε δεν είναι κατάλληλη εδώ.
. Ιονόσφαιρα- ενώνει τη μεσόσφαιρα, τη μεσόπαυση και τη θερμόσφαιρα. Ο αέρας εδώ αποτελείται κυρίως από μόρια οξυγόνου και αζώτου, καθώς και από σχεδόν ουδέτερο πλάσμα. Οι ακτίνες του ήλιου, που πέφτουν στην ιονόσφαιρα, ιονίζουν έντονα τα μόρια του αέρα. Στο κατώτερο στρώμα (έως 90 km), ο βαθμός ιονισμού είναι χαμηλός. Όσο υψηλότερος, τόσο περισσότερος ιονισμός. Άρα, σε υψόμετρο 100-110 km συγκεντρώνονται ηλεκτρόνια. Αυτό συμβάλλει στην ανάκλαση βραχέων και μεσαίων ραδιοκυμάτων.
Το σημαντικότερο στρώμα της ιονόσφαιρας είναι το ανώτερο, το οποίο βρίσκεται σε υψόμετρο 150-400 km. Η ιδιαιτερότητά του είναι ότι αντανακλά ραδιοκύματα και αυτό συμβάλλει στη μετάδοση ραδιοφωνικών σημάτων σε μεγάλες αποστάσεις.
Είναι στην ιονόσφαιρα που εμφανίζεται ένα τέτοιο φαινόμενο όπως το σέλας.
. Εξώσφαιρα- αποτελείται από άτομα οξυγόνου, ηλίου και υδρογόνου. Το αέριο σε αυτό το στρώμα είναι πολύ σπάνιο και συχνά τα άτομα υδρογόνου διαφεύγουν στο διάστημα. Επομένως, αυτό το στρώμα ονομάζεται "ζώνη σκέδασης".
Ο πρώτος επιστήμονας που πρότεινε ότι η ατμόσφαιρά μας έχει βάρος ήταν ο Ιταλός Ε. Τοριτσέλι. Ο Ostap Bender, για παράδειγμα, στο μυθιστόρημα «The Golden Calf» θρηνούσε που κάθε άτομο πιεζόταν από μια στήλη αέρα βάρους 14 κιλών! Όμως ο μεγάλος στρατηγός έκανε λίγο λάθος. Ένας ενήλικας αντιμετωπίζει πίεση 13-15 τόνων! Αλλά δεν νιώθουμε αυτό το βάρος, γιατί η ατμοσφαιρική πίεση εξισορροπείται από την εσωτερική πίεση ενός ατόμου. Το βάρος της ατμόσφαιράς μας είναι 5.300.000.000.000.000 τόνοι. Ο αριθμός είναι κολοσσιαία, αν και είναι μόνο το ένα εκατομμυριοστό του βάρους του πλανήτη μας.
Σελίδα 6 από 10
Ο ρόλος του αζώτου στην ατμόσφαιρα της Γης.
Αζωτοείναι το κύριο στοιχείο της ατμόσφαιρας της Γης. Ο κύριος ρόλος του είναι να ρυθμίζει το ρυθμό οξείδωσης αραιώνοντας το οξυγόνο. Έτσι, το άζωτο επηρεάζει την ταχύτητα και την ένταση των βιολογικών διεργασιών.
Υπάρχουν δύο αλληλένδετοι τρόποι εξαγωγής αζώτου από την ατμόσφαιρα της Γης:
- 1) ανόργανο,
- 2) βιοχημική.
Εικόνα 1. Γεωχημικός κύκλος αζώτου (V.A. Vronsky, G.V. Voitkevich)
Ανόργανη εξαγωγή αζώτου από την ατμόσφαιρα της Γης.
Στην ατμόσφαιρα της Γης υπό τη δράση ηλεκτρικών εκκενώσεων (κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας) ή στη διαδικασία φωτογράφησης χημικές αντιδράσεις(ηλιακή ακτινοβολία) σχηματίζονται ενώσεις αζώτου (N 2 O, N 2 O 5, NO 2, NH 3 κ.λπ.). Αυτές οι ενώσεις, που διαλύονται στο νερό της βροχής, πέφτουν στο έδαφος μαζί με τις κατακρημνίσεις, πέφτοντας στο έδαφος και το νερό των ωκεανών.
Βιολογική δέσμευση αζώτου
Η βιολογική δέσμευση του ατμοσφαιρικού αζώτου πραγματοποιείται:
- - στο έδαφος - οζώδη βακτήρια σε συμβίωση με ανώτερα φυτά,
- - στο νερό - μικροοργανισμοί πλαγκτόν και φύκια.
Η ποσότητα του βιολογικά δεσμευμένου αζώτου είναι πολύ μεγαλύτερη από την ανόργανα σταθεροποιημένη.
Πώς επιστρέφει το άζωτο στην ατμόσφαιρα της Γης;
Τα υπολείμματα των ζωντανών οργανισμών αποσυντίθενται ως αποτέλεσμα της έκθεσης σε πολυάριθμους μικροοργανισμούς. Κατά τη διαδικασία, το άζωτο, το οποίο είναι μέρος των πρωτεϊνών των οργανισμών, υφίσταται μια σειρά μετασχηματισμών:
- - κατά τη διαδικασία της αποσύνθεσης των πρωτεϊνών, σχηματίζεται αμμωνία και τα παράγωγά της, τα οποία στη συνέχεια εισέρχονται στον αέρα και το νερό των ωκεανών,
- - περαιτέρω αμμωνία και άλλα άζωτα ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣυπό την επίδραση των βακτηρίων Nitrosomonas και νιτροβακτήρια σχηματίζουν διάφορα οξείδια του αζώτου (N 2 O, NO, N 2 O 3 και N 2 O 5). Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αζωτοποίηση,
- Το νιτρικό οξύ αντιδρά με μέταλλα για να σχηματίσει άλατα. Αυτά τα άλατα προσβάλλονται από απονιτροποιητικά βακτήρια,
- - κατά τη διάρκεια απονιτροποίησησχηματίζεται στοιχειακό άζωτο, το οποίο επιστρέφει πίσω στην ατμόσφαιρα (ένα παράδειγμα είναι υπόγειοι πίδακες αερίου που αποτελούνται από καθαρό N 2).
Πού βρίσκεται το άζωτο;
Το άζωτο εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης μέσω ηφαιστειακών εκρήξεων με τη μορφή αμμωνίας. Μπαίνοντας στην ανώτερη ατμόσφαιρα, η αμμωνία (NH 3) οξειδώνεται και απελευθερώνει άζωτο (N 2).
Το άζωτο είναι επίσης θαμμένο σε ιζηματογενή πετρώματα και περιέχεται σε μεγάλες ποσότητεςσε ασφαλτούχα κοιτάσματα. Ωστόσο, αυτό το άζωτο εισέρχεται επίσης στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια της περιφερειακής μεταμόρφωσης αυτών των πετρωμάτων.
- Έτσι, η κύρια μορφή παρουσίας αζώτου στην επιφάνεια του πλανήτη μας είναι το μοριακό άζωτο (N 2) στη σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης.
Αυτό ήταν το άρθρο Άζωτο στη σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης - η περιεκτικότητα στην ατμόσφαιρα είναι 78%.
". Διαβάστε περαιτέρω: « Οξυγόνο στη σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης - η περιεκτικότητα στην ατμόσφαιρα είναι 21%.«
Άρθρα με θέμα "Ατμόσφαιρα της Γης":
- Η επίδραση της ατμόσφαιρας της Γης στο ανθρώπινο σώμα με την αύξηση του υψομέτρου.
- Ύψος και όρια της ατμόσφαιρας της Γης.
Η δομή και η σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης, πρέπει να πούμε, δεν ήταν πάντα σταθερές αξίες σε μια ή την άλλη περίοδο της ανάπτυξης του πλανήτη μας. Σήμερα κατακόρυφη δομήαυτό το στοιχείο, το οποίο έχει συνολικό "πάχος" 1,5-2,0 χιλιάδες km, αντιπροσωπεύεται από πολλά κύρια στρώματα, όπως:
- Τροποσφαίρα.
- τροπόπαυση.
- Στρατόσφαιρα.
- Στρατόπαυση.
- μεσόσφαιρα και μεσόπαυση.
- Θερμόσφαιρα.
- εξώσφαιρα.
Βασικά στοιχεία της ατμόσφαιρας
Η τροπόσφαιρα είναι ένα στρώμα στο οποίο παρατηρούνται έντονες κάθετες και οριζόντιες κινήσεις, εδώ σχηματίζονται οι καιρικές συνθήκες, οι βροχοπτώσεις και οι κλιματικές συνθήκες. Εκτείνεται για 7-8 χιλιόμετρα από την επιφάνεια του πλανήτη σχεδόν παντού, με εξαίρεση τις πολικές περιοχές (εκεί - έως 15 km). Στην τροπόσφαιρα, παρατηρείται σταδιακή μείωση της θερμοκρασίας, περίπου 6,4 ° C με κάθε χιλιόμετρο υψομέτρου. Αυτός ο αριθμός μπορεί να διαφέρει για διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη και εποχές.
Η σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης σε αυτό το τμήμα αντιπροσωπεύεται από τα ακόλουθα στοιχεία και τα ποσοστά τους:
Άζωτο - περίπου 78 τοις εκατό.
Οξυγόνο - σχεδόν 21 τοις εκατό.
Αργό - περίπου ένα τοις εκατό.
Διοξείδιο του άνθρακα - λιγότερο από 0,05%.
Μονή σύνθεση μέχρι ύψος 90 χιλιομέτρων
Επιπλέον, σκόνη, σταγονίδια νερού, υδρατμοί, προϊόντα καύσης, κρύσταλλοι πάγου, θαλασσινά άλατα, πολλά σωματίδια αερολύματος κ.λπ.. Αυτή η σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης παρατηρείται σε ύψος περίπου ενενήντα χιλιομέτρων, οπότε ο αέρας είναι περίπου η ίδια σε χημική σύνθεση, όχι μόνο στην τροπόσφαιρα, αλλά και στα ανώτερα στρώματα. Εκεί όμως η ατμόσφαιρα είναι ριζικά διαφορετική. φυσικές ιδιότητες. Το στρώμα που έχει ένα κοινό χημική σύνθεσηονομάζεται ομόσφαιρα.
Ποια άλλα στοιχεία υπάρχουν στην ατμόσφαιρα της Γης; Ως ποσοστό (κατ' όγκο, σε ξηρό αέρα), αέρια όπως κρυπτόν (περίπου 1,14 x 10 -4), ξένο (8,7 x 10 -7), υδρογόνο (5,0 x 10 -5), μεθάνιο (περίπου 1,7 x 10 - 4), υποξείδιο του αζώτου (5,0 x 10 -5) κ.λπ. Ως προς το ποσοστό μάζας των συστατικών που αναφέρονται, το υποξείδιο του αζώτου και το υδρογόνο είναι τα περισσότερα και ακολουθούν το ήλιο, το κρυπτό κ.λπ.
Φυσικές ιδιότητες διαφορετικών ατμοσφαιρικών στρωμάτων
Οι φυσικές ιδιότητες της τροπόσφαιρας συνδέονται στενά με την προσκόλλησή της στην επιφάνεια του πλανήτη. Από εδώ, η ανακλώμενη ηλιακή θερμότητα με τη μορφή υπέρυθρων ακτίνων αποστέλλεται πίσω, συμπεριλαμβανομένων των διεργασιών της θερμικής αγωγιμότητας και της μεταφοράς. Γι' αυτό η θερμοκρασία πέφτει με την απόσταση από την επιφάνεια της γης. Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται μέχρι το ύψος της στρατόσφαιρας (11-17 χιλιόμετρα), στη συνέχεια η θερμοκρασία παραμένει πρακτικά αμετάβλητη μέχρι το επίπεδο των 34-35 χιλιομέτρων, και στη συνέχεια υπάρχει και πάλι αύξηση της θερμοκρασίας μέχρι ύψη 50 χιλιομέτρων ( το ανώτερο όριο της στρατόσφαιρας). Μεταξύ της στρατόσφαιρας και της τροπόσφαιρας υπάρχει ένα λεπτό ενδιάμεσο στρώμα της τροπόπαυσης (μέχρι 1-2 km), όπου παρατηρούνται σταθερές θερμοκρασίες πάνω από τον ισημερινό - περίπου μείον 70 ° C και κάτω. Πάνω από τους πόλους, η τροπόπαυση «θερμαίνεται» το καλοκαίρι στους μείον 45°C, το χειμώνα οι θερμοκρασίες εδώ κυμαίνονται γύρω στους -65°C.
Η σύνθεση αερίου της ατμόσφαιρας της Γης περιλαμβάνει ένα τόσο σημαντικό στοιχείο όπως το όζον. Υπάρχει σχετικά λίγο από αυτό κοντά στην επιφάνεια (δέκα έως την μείον έκτη δύναμη του ένα τοις εκατό), καθώς το αέριο σχηματίζεται υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός από το ατομικό οξυγόνο στα ανώτερα μέρη της ατμόσφαιρας. Συγκεκριμένα, το μεγαλύτερο μέρος του όζοντος βρίσκεται σε υψόμετρο περίπου 25 km, και ολόκληρο το «οθόνη του όζοντος» βρίσκεται σε περιοχές από 7-8 km στην περιοχή των πόλων, από 18 km στον ισημερινό και έως και πενήντα χιλιόμετρα γενικά πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη.
Η ατμόσφαιρα προστατεύει από την ηλιακή ακτινοβολία
Η σύσταση του αέρα στην ατμόσφαιρα της Γης παίζει πολύ σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της ζωής, αφού ατομική χημικά στοιχείακαι οι συνθέσεις περιορίζουν με επιτυχία την πρόσβαση της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια της γης και τους ανθρώπους, τα ζώα και τα φυτά που ζουν σε αυτήν. Για παράδειγμα, τα μόρια υδρατμών απορροφούν αποτελεσματικά σχεδόν όλες τις περιοχές της υπέρυθρης ακτινοβολίας, εκτός από τα μήκη στην περιοχή από 8 έως 13 μικρά. Το όζον, από την άλλη πλευρά, απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία έως και ένα μήκος κύματος 3100 A. Χωρίς το λεπτό στρώμα του (κατά μέσο όρο 3 mm αν τοποθετηθεί στην επιφάνεια του πλανήτη), μόνο νερό σε βάθος μεγαλύτερο από 10 μέτρα και υπόγειες σπηλιές, όπου η ηλιακή ακτινοβολία δεν φτάνει, μπορεί να κατοικηθεί. .
Μηδέν Κελσίου στη στρατόπαυση
Ανάμεσα στα επόμενα δύο επίπεδα της ατμόσφαιρας, τη στρατόσφαιρα και τη μεσόσφαιρα, υπάρχει ένα αξιοσημείωτο στρώμα - η στρατόπαυση. Αντιστοιχεί περίπου στο ύψος του μέγιστου του όζοντος και εδώ παρατηρείται μια σχετικά άνετη θερμοκρασία για τον άνθρωπο - περίπου 0°C. Πάνω από τη στρατόπαυση, στη μεσόσφαιρα (αρχίζει κάπου σε υψόμετρο 50 km και τελειώνει σε υψόμετρο 80-90 km), υπάρχει και πάλι πτώση της θερμοκρασίας με την αύξηση της απόστασης από την επιφάνεια της Γης (μέχρι μείον 70-80 ° ΝΤΟ). Στη μεσόσφαιρα, οι μετεωρίτες συνήθως καίγονται εντελώς.
Στη θερμόσφαιρα - συν 2000 K!
Η χημική σύσταση της γήινης ατμόσφαιρας στη θερμόσφαιρα (αρχίζει μετά τη μεσόπαυση από υψόμετρα περίπου 85-90 έως 800 km) καθορίζει την πιθανότητα ενός τέτοιου φαινομένου όπως η σταδιακή θέρμανση στρωμάτων πολύ σπάνιου "αέρα" υπό την επίδραση του ηλιακού ακτινοβολία. Σε αυτό το τμήμα του «καλύμματος αέρα» του πλανήτη, σημειώνονται θερμοκρασίες από 200 έως 2000 Κ, οι οποίες λαμβάνονται σε σχέση με τον ιονισμό του οξυγόνου (πάνω από 300 km είναι ατομικό οξυγόνο), καθώς και τον ανασυνδυασμό των ατόμων οξυγόνου σε μόρια , συνοδευόμενη από την απελευθέρωση ένας μεγάλος αριθμόςθερμότητα. Η θερμόσφαιρα είναι όπου πηγάζουν τα σέλας.
Πάνω από τη θερμόσφαιρα βρίσκεται η εξώσφαιρα - το εξωτερικό στρώμα της ατμόσφαιρας, από το οποίο τα ελαφρά και ταχέως κινούμενα άτομα υδρογόνου μπορούν να διαφύγουν στο διάστημα. Η χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης εδώ αντιπροσωπεύεται περισσότερο από μεμονωμένα άτομα οξυγόνου στα κατώτερα στρώματα, άτομα ηλίου στη μέση και σχεδόν αποκλειστικά άτομα υδρογόνου στα ανώτερα. Εδώ επικρατούν υψηλές θερμοκρασίες - περίπου 3000 K και δεν υπάρχει ατμοσφαιρική πίεση.
Πώς σχηματίστηκε η ατμόσφαιρα της γης;
Όμως, όπως προαναφέρθηκε, ο πλανήτης δεν είχε πάντα τέτοια σύνθεση της ατμόσφαιρας. Συνολικά, υπάρχουν τρεις έννοιες για την προέλευση αυτού του στοιχείου. Η πρώτη υπόθεση προϋποθέτει ότι η ατμόσφαιρα λήφθηκε κατά τη διαδικασία προσαύξησης από ένα πρωτοπλανητικό νέφος. Ωστόσο, σήμερα αυτή η θεωρία υπόκειται σε σημαντική κριτική, καθώς μια τέτοια πρωταρχική ατμόσφαιρα πρέπει να έχει καταστραφεί από τον ηλιακό «άνεμο» από ένα αστέρι στο δικό μας πλανητικό σύστημα. Επιπλέον, θεωρείται ότι τα πτητικά στοιχεία δεν μπορούσαν να παραμείνουν στη ζώνη σχηματισμού πλανητών ανάλογα με τον τύπο επίγεια ομάδαλόγω πολύ υψηλών θερμοκρασιών.
Η σύνθεση της πρωταρχικής ατμόσφαιρας της Γης, όπως προτείνεται από τη δεύτερη υπόθεση, θα μπορούσε να σχηματιστεί λόγω του ενεργού βομβαρδισμού της επιφάνειας από αστεροειδείς και κομήτες που έφτασαν από την περιοχή του ηλιακού συστήματος στα πρώτα στάδια ανάπτυξης. Είναι αρκετά δύσκολο να επιβεβαιωθεί ή να αντικρουστεί αυτή η ιδέα.
Πειραματιστείτε στο IDG RAS
Η πιο εύλογη είναι η τρίτη υπόθεση, η οποία πιστεύει ότι η ατμόσφαιρα εμφανίστηκε ως αποτέλεσμα της απελευθέρωσης αερίων από τον μανδύα του φλοιού της γης πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτή η ιδέα δοκιμάστηκε στο Ινστιτούτο Γεωλογίας και Γεωχημείας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών κατά τη διάρκεια ενός πειράματος που ονομάζεται "Tsarev 2", όταν ένα δείγμα μιας μετεωρικής ουσίας θερμάνθηκε σε κενό. Στη συνέχεια καταγράφηκε η απελευθέρωση αερίων όπως H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 κ.λπ. Επομένως, οι επιστήμονες ορθώς υπέθεσαν ότι η χημική σύνθεση της πρωταρχικής ατμόσφαιρας της Γης περιελάμβανε νερό και διοξείδιο του άνθρακα, ατμούς υδροφθορίου (HF), αέριο μονοξείδιο του άνθρακα (CO), υδρόθειο (H 2 S), ενώσεις αζώτου, υδρογόνο, μεθάνιο (CH 4), ατμοί αμμωνίας (NH 3), αργό, κ.λπ. Οι υδρατμοί από την πρωτογενή ατμόσφαιρα συμμετείχαν στην σχηματισμός της υδρόσφαιρας, το διοξείδιο του άνθρακα αποδείχθηκε ότι ήταν περισσότερο σε δεσμευμένη κατάσταση σε οργανική ύλη και πετρώματα, το άζωτο πέρασε στη σύνθεση του σύγχρονου αέρα, καθώς και πάλι σε ιζηματογενή πετρώματα και οργανική ύλη.
Η σύνθεση της πρωταρχικής ατμόσφαιρας της Γης δεν θα επέτρεπε στους σύγχρονους ανθρώπους να βρίσκονται σε αυτήν χωρίς αναπνευστική συσκευή, αφού τότε δεν υπήρχε οξυγόνο στις απαιτούμενες ποσότητες. Αυτό το στοιχείο εμφανίστηκε σε σημαντικές ποσότητες πριν από ενάμιση δισεκατομμύριο χρόνια, όπως πιστεύεται, σε σχέση με την ανάπτυξη της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης στα γαλαζοπράσινα και άλλα φύκια, που είναι οι παλαιότεροι κάτοικοι του πλανήτη μας.
Ελάχιστο οξυγόνο
Το γεγονός ότι η σύσταση της γήινης ατμόσφαιρας ήταν αρχικά σχεδόν ανοξική υποδεικνύεται από το γεγονός ότι ο εύκολα οξειδωμένος, αλλά όχι οξειδωμένος γραφίτης (άνθρακας) βρίσκεται στα αρχαιότερα (καταρχέα) πετρώματα. Στη συνέχεια, εμφανίστηκαν τα λεγόμενα λουρωμένα μεταλλεύματα σιδήρου, τα οποία περιελάμβαναν ενδιάμεσα στρώματα εμπλουτισμένων οξειδίων σιδήρου, που σημαίνει την εμφάνιση στον πλανήτη μιας ισχυρής πηγής οξυγόνου σε μοριακή μορφή. Αλλά αυτά τα στοιχεία συναντήθηκαν μόνο περιοδικά (ίσως τα ίδια φύκια ή άλλοι παραγωγοί οξυγόνου εμφανίζονταν ως μικρά νησιά σε μια ανοξική έρημο), ενώ ο υπόλοιπος κόσμος ήταν αναερόβιος. Το τελευταίο ενισχύεται από το γεγονός ότι βρέθηκε εύκολα οξειδώσιμος πυρίτης με τη μορφή βότσαλων επεξεργασμένων από τη ροή χωρίς ίχνη χημικών αντιδράσεων. Δεδομένου ότι τα ρέοντα νερά δεν μπορούν να αερίζονται ανεπαρκώς, έχει εξελιχθεί η άποψη ότι η ατμόσφαιρα πριν από την Κάμβρια περιείχε λιγότερο από το ένα τοις εκατό οξυγόνο της σημερινής σύνθεσης.
Επαναστατική αλλαγή στη σύνθεση του αέρα
Περίπου στα μέσα του Πρωτοζωικού (πριν από 1,8 δισεκατομμύρια χρόνια), έγινε η «επανάσταση του οξυγόνου», όταν ο κόσμος πέρασε στην αερόβια αναπνοή, κατά την οποία από ένα μόριο θρεπτικός(γλυκόζη) μπορείτε να πάρετε 38, και όχι δύο (όπως στην αναερόβια αναπνοή) μονάδες ενέργειας. Η σύνθεση της ατμόσφαιρας της Γης, από άποψη οξυγόνου, άρχισε να ξεπερνά το ένα τοις εκατό της σύγχρονης και άρχισε να εμφανίζεται ένα στρώμα όζοντος που προστατεύει τους οργανισμούς από την ακτινοβολία. Ήταν από αυτήν που "έκρυψε" κάτω από χοντρά κοχύλια, για παράδειγμα, τέτοια αρχαία ζώα όπως οι τριλοβίτες. Από τότε μέχρι την εποχή μας, η περιεκτικότητα του κύριου «αναπνευστικού» στοιχείου αυξήθηκε σταδιακά και σιγά σιγά, παρέχοντας ποικίλη ανάπτυξη μορφών ζωής στον πλανήτη.
Τουλάχιστον ατμοσφαιρικό, οφείλει την προέλευσή του όχι τόσο στον Ήλιο όσο σε διαδικασίες ζωής. Υπάρχει μια εντυπωσιακή απόκλιση μεταξύ της περιεκτικότητας του στοιχείου Νο. 7 στη λιθόσφαιρα (0,01%) και στην ατμόσφαιρα (75,6% κατά μάζα ή 78,09% κατ' όγκο). Γενικά, ζούμε σε μια ατμόσφαιρα αζώτου μέτρια εμπλουτισμένη με οξυγόνο.
Εν τω μεταξύ, σε άλλους πλανήτες ηλιακό σύστημα, ούτε στη σύνθεση των κομητών ή άλλων κρύων διαστημικών αντικειμένων έχουν βρεθεί ελεύθερα. Υπάρχουν οι ενώσεις και οι ρίζες του - CN*, NH*, NH*2, NH*3, αλλά δεν υπάρχει άζωτο. Είναι αλήθεια ότι περίπου το 2% του αζώτου έχει καταγραφεί στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, αλλά αυτό το ποσοστό πρέπει ακόμα να επιβεβαιωθεί.
Πιστεύεται ότι δεν υπήρχε ούτε το στοιχείο 7 στην πρωταρχική ατμόσφαιρα της Γης. Πού είναι, λοιπόν, στον αέρα; Προφανώς, η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας αρχικά αποτελούνταν από πτητικές ουσίες που σχηματίστηκαν στο εσωτερικό της γης: H2, H2O, CO2, CH4, NH3. Ελεύθερο εάν εξαερωθεί ως προϊόν ηφαιστειακής δραστηριότητας, μετατραπεί σε αμμωνία. Οι συνθήκες για αυτό ήταν οι πιο κατάλληλες: περίσσεια υδρογόνου, υψηλές θερμοκρασίες - η επιφάνεια της Γης δεν έχει ακόμη κρυώσει. Τι σημαίνει λοιπόν ότι το άζωτο ήταν αρχικά παρόν στην ατμόσφαιρα με τη μορφή αμμωνίας; Προφανώς ναι. Ας θυμηθούμε αυτό το γεγονός.
Αλλά τότε προέκυψε η ζωή... Ο Βλαντιμίρ Ιβάνοβιτς Βερνάντσκι υποστήριξε ότι «το κέλυφος αερίου της γης, ο αέρας μας, είναι το δημιούργημα της ζωής». Ήταν η ζωή που ξεκίνησε τον εκπληκτικό μηχανισμό της φωτοσύνθεσης. Ένα από τα τελικά προϊόντα αυτής της διαδικασίας - δωρεάν άρχισε να συνδυάζεται ενεργά με αμμωνία, απελευθερώνοντας μοριακό άζωτο:
Φωτοσύνθεση
CO2 + 2H2O → HCO + NaO + O2;
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
Και το άζωτο, όπως είναι γνωστό, δεν αντιδρά μεταξύ τους υπό κανονικές συνθήκες, γεγονός που επέτρεψε στον αέρα της γης να διατηρήσει το «status quo» της σύνθεσης. Σημειώστε ότι ένα σημαντικό μέρος της αμμωνίας θα μπορούσε να είχε διαλυθεί στο νερό κατά τη διάρκεια του σχηματισμού της υδρόσφαιρας.
Σήμερα, η κύρια πηγή N2 στην ατμόσφαιρα είναι τα ηφαιστειακά αέρια.
Αν σπάσεις τον τριπλό δεσμό...
Καταστρέφοντας τα ανεξάντλητα αποθέματα δεσμευμένου ενεργού αζώτου, Ζωντανή φύσηέθεσε τον εαυτό της μπροστά σε ένα πρόβλημα: πώς να δεσμεύσει το άζωτο, στο ελεύθερο, μοριακή κατάστασηόπως ξέρουμε, αποδείχθηκε πολύ αδρανής. Ο λόγος για αυτό είναι το τριπλό μόριο του: N≡Ν.
Συνήθως οι δεσμοί τέτοιας πολλαπλότητας είναι ασταθείς. Θυμηθείτε το κλασικό παράδειγμα ακετυλενίου: HC≡ CH. Ο τριπλός δεσμός του μορίου του είναι πολύ εύθραυστος, γεγονός που εξηγεί την απίστευτη χημική δραστηριότητα αυτού του αερίου. Αλλά το άζωτο έχει μια σαφή ανωμαλία εδώ: ο τριπλός δεσμός του σχηματίζει το πιο σταθερό από όλα τα γνωστά διατομικά μόρια. Χρειάζεται πολλή προσπάθεια για να σπάσει αυτή η σύνδεση. Για παράδειγμα, η βιομηχανική σύνθεση της αμμωνίας απαιτεί πίεση μεγαλύτερη από 200 atm και θερμοκρασία μεγαλύτερη από 500 ° C, ακόμη και την υποχρεωτική παρουσία καταλυτών ... Επιλύοντας το πρόβλημα της δέσμευσης αζώτου, η φύση έπρεπε να δημιουργήσει μια συνεχή παραγωγή των ενώσεων του αζώτου με τη μέθοδο της καταιγίδας.
Οι στατιστικές λένε ότι πάνω από τρία δισεκατομμύρια κεραυνοί χτυπούν ετησίως στην ατμόσφαιρα του πλανήτη μας. Η ισχύς των μεμονωμένων εκκενώσεων φτάνει τα 200 εκατομμύρια κιλοβάτ, ενώ ο αέρας θερμαίνεται (τοπικά φυσικά) έως και 20 χιλιάδες βαθμούς. Σε μια τέτοια τερατώδη θερμοκρασία, τα μόρια του οξυγόνου και του αζώτου αποσυντίθενται σε άτομα, τα οποία, αντιδρώντας εύκολα μεταξύ τους, σχηματίζουν εύθραυστο μονοξείδιο του αζώτου:
N2 + O2 → 2NO
Λόγω της γρήγορης ψύξης (μια εκκένωση κεραυνού διαρκεί ένα δέκατο χιλιοστό του δευτερολέπτου), το μονοξείδιο του αζώτου δεν αποσυντίθεται και οξειδώνεται ελεύθερα από το οξυγόνο του αέρα σε ένα πιο σταθερό διοξείδιο
2NO + O2 → 2NO2.
Παρουσία ατμοσφαιρικής υγρασίας και σταγόνων βροχής, το διοξείδιο του αζώτου μετατρέπεται σε νιτρικό οξύ:
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
Έτσι, έχοντας πέσει κάτω από μια φρέσκια βροχή με καταιγίδα, έχουμε την ευκαιρία να κολυμπήσουμε σε μια αδύναμη λύση νιτρικό οξύ. Διεισδύοντας στο έδαφος, η ατμοσφαιρική σχηματίζει με τις ουσίες της ποικιλία φυσικών λιπασμάτων.
Το άζωτο στερεώνεται επίσης στην ατμόσφαιρα με φωτοχημικά μέσα: έχοντας απορροφήσει ένα κβάντο φωτός, το μόριο N2 περνά σε διεγερμένη, ενεργοποιημένη κατάσταση και γίνεται ικανό να συνδυάζεται με το οξυγόνο.
