Características do ciclo de oxigênio, reservatórios e estágios

Ele Ciclo de oxigênio Refere -se ao movimento circulatório de oxigênio na terra. É um ciclo biogeoquímico gasoso. O oxigênio é o segundo elemento mais abundante na atmosfera após o nitrogênio, e o segundo mais abundante na hidrosfera após hidrogênio. Nesse sentido, o ciclo de oxigênio está conectado ao ciclo da água.

O movimento circulatório de oxigênio inclui a produção de dioxigênio ou oxigênio molecular de dois átomos (ou₂). Isso ocorre para hidrólise durante a fotossíntese realizada pelos diferentes organismos fotossintéticos.

O o₂ É usado por organismos vivos na respiração celular, gerando produção de dióxido de carbono (CO₂), Este último sendo uma das matérias -primas para o processo de fotossíntese.

Por outro lado, na atmosfera superior, a fotólise (hidrólise ativada pela energia solar) de vapor de água causada pela radiação ultravioleta do sol ocorre. A água quebra liberando o hidrogênio perdido na estratosfera e o oxigênio é integrado à atmosfera.

Ao interagir uma molécula de O₂ Com um átomo de oxigênio, ocorre o ozônio (ou₃). O ozônio forma a camada de ozônio tão chamada.

Caracteristicas

Oxigênio é um elemento químico não metálico. Seu número atômico é 8, ou seja, possui 8 prótons e 8 elétrons em seu estado natural. Sob condições normais de temperatura e pressão, está presente na forma de dióxigênio, incolor e gás vaso sanitário. Sua fórmula molecular é ou₂.

O o₂ Inclui três isótopos estáveis: ¹⁶QUALQUER, ¹⁷Ou e ¹⁸QUALQUER. A maneira predominante no universo é o ¹⁶QUALQUER. Na Terra representa 99,76% do oxigênio total. Ele ¹⁸Ou representa 0,2%. A forma ¹⁷O é muito raro (~ 0,04%).

Origem

Oxigênio é o terceiro elemento em abundância no universo. Produção de isótopos ¹⁶Ou começou na primeira geração de queima solar de Helio que ocorreu após o Big Bang.

O estabelecimento do ciclo do núcleo de carbono-nitrogênio-oxigênio nas gerações subsequentes de estrelas forneceu a fonte predominante de oxigênio nos planetas.

Altas temperaturas e pressões produzem água (H₂O) No universo ao gerar a reação de hidrogênio com oxigênio. A água faz parte da conformação do núcleo da Terra.

Afloramentos de magma emitem a água na forma de vapor e isso entra no ciclo da água. A água é decomposta por oxigênio e fotólise de hidrogênio através da fotossíntese e radiação ultravioleta nos níveis superiores da atmosfera.

Atmosfera primitiva

A atmosfera primitiva antes da evolução da fotossíntese por cianobactérias era anaeróbica. Para organismos vivos adaptados àquela atmosfera, o oxigênio era um gás tóxico. Ainda hoje uma atmosfera de oxigênio puro produz danos irreparáveis ​​às células.

Na linhagem evolutiva das cianobactérias atuais, a fotossíntese se originou. Isso começou a mudar a composição da atmosfera da Terra aproximadamente 2.300-2.700 milhões de anos.

A proliferação de organismos fotossintetizadores mudou a composição da atmosfera. A vida evoluiu para a adaptação a uma atmosfera aeróbica.

Energias que dirigem o ciclo

As forças e energias que agem promovendo o ciclo de oxigênio podem ser geotérmicas, quando o magma expulsa o vapor de água, ou pode vir da energia solar.

O último fornece a energia fundamental para o processo de fotossíntese. A energia química na forma de carboidratos resultantes da fotossíntese, por sua vez impulsiona todos os processos de vida através da cadeia alimentar. Da mesma forma, o sol produz aquecimento diferencial planetário e causa correntes marinhas e atmosféricas.

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Relacionamento com outros ciclos biogeoquímicos

Devido à sua abundância e alta reatividade, o ciclo de oxigênio está conectado a outros ciclos como CO₂, Nitrogênio (n₂) e o ciclo da água (H₂QUALQUER). Isso dá a um personagem multicíclico.

Os reservatórios de O₂ e de co₂  Eles estão ligados por processos que envolvem criação (fotossíntese) e destruição (respiração e combustão) de matéria orgânica. No curto prazo, essas reações de redução de óxido são a maior fonte de variabilidade da concentração de ou₂ na atmosfera.

As bactérias desnitrificantes obtêm oxigênio para respirar nitratos do solo, liberando nitrogênio.

Reservatórios

Geosfera

Oxigênio é um dos principais componentes dos silicatos. Portanto, constitui uma fração importante do manto e da crosta terrestre.

• Núcleo da terra: No manto líquido externo do núcleo da Terra, existem, além de ferro, outros elementos, incluindo oxigênio.
• O chão: Nos espaços entre partículas ou poros do solo, o ar está espalhado. Este oxigênio é usado pela microbiota do solo.

Atmosfera

21% da atmosfera é composta de oxigênio na forma de dioxigênio (ou₂). As outras formas de presença atmosférica de oxigênio são o vapor de água (h₂O), dióxido de carbono (CO₂) e o ozônio (ou₃).

• Vapor de água: A concentração de vapor de água é variável, dependendo da temperatura, pressão atmosférica e correntes de circulação atmosférica (ciclo da água).
• Dióxido de carbono: Co₂ representa aproximadamente 0,03% do volume de ar. Desde o início da revolução industrial, a concentração de CO aumentou₂ Na atmosfera em 145%.
• O ozônio: É uma molécula presente na estratosfera em uma quantidade baixa (0.03 - 0.02 peças por milhão por volume).

Hidrosfera

71% da superfície da Terra é coberta pela água. Nos oceanos, mais de 96% da água presente na superfície da terra está concentrada. 89% da massa oceânica é oxigênio. O co₂ Também é dissolvido na água e está sujeito a um processo de troca com a atmosfera.

Crifera

A criofera refere -se à massa de água congelada que cobre certas áreas da terra. Essas massas de gelo contêm aproximadamente 1,74% da água do córtex terrestre. Por outro lado, o gelo contém quantidades variáveis ​​de oxigênio molecular preso.

QUALQUERorganismos vivos

A maioria das moléculas que compõem a estrutura dos seres vivos contém oxigênio. Por outro lado, uma alta proporção de seres vivos é água. Portanto, a biomassa terrestre também é uma reserva de oxigênio.

Estágios

Em termos gerais, o ciclo que segue o oxigênio como agente químico inclui duas grandes áreas que compõem seu caráter de ciclo biogeoquímico. Essas áreas são representadas em quatro etapas.

A área geo -ambiental cobre os deslocamentos e a contenção na atmosfera, hidrosfera, ciosfera e geosfera de oxigênio. Isso inclui o reservatório ambiental e o estágio de fonte e o estágio de retorno ao meio ambiente.

Na área biológica, dois estágios também estão incluídos. Eles estão associados à fotossíntese e respiração.

-Reservatório ambiental e estágio de fonte: atmosfera-hidrosfera-chófera-geosfera

Atmosfera

A principal fonte de oxigênio atmosférico é a fotossíntese. Mas existem outras fontes das quais o oxigênio pode ser incorporado à atmosfera.

Um deles é o manto externo líquido do núcleo da Terra. Oxigênio atinge a atmosfera na forma de vapor de água através de erupções vulcânicas. Vapor de água sobe para a estratosfera onde a fotólise sofre como resultado da radiação alta energia do sol e do oxigênio livre.

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Por outro lado, a respiração emite oxigênio na forma de CO₂.  Processos de combustão, especialmente processos industriais, também consomem oxigênio molecular e fornecem CO₂ para a atmosfera.

Na troca entre a atmosfera e a hidrosfera, o oxigênio dissolvido nas massas de água passa para a atmosfera. Por sua parte, o CO₂ Atmosférico é dissolvido na água como ácido carbônico. O oxigênio dissolvido em água vem principalmente da fotossíntese de algas e cianobactérias.

Estratosfera

Nos níveis superiores da atmosfera, a radiação de alta energia hidrolisa o vapor. A radiação de onda curta ativa moléculas de ou₂. Estes são desdobrados em átomos sem oxigênio (O).

Esses átomos livres ou reagem com moléculas de ou₂ e produzir ozônio (ou₃). Esta reação é reversível. Devido à radiação ultravioleta₃ Se decompõe em átomos sem oxigênio novamente.

O oxigênio como componente de ar atmosférico faz parte de várias reações de oxidação para integrar vários compostos terrestres. Um pia importante de oxigênio é a oxidação de gases de erupções vulcânicas.

Hidrosfera

A maior concentração de água na terra são oceanos, onde há uma concentração uniforme de isótopos de oxigênio. Isso se deve à troca constante desse elemento com o córtex da Terra através de processos de circulação hidrotérmica.

Nos limites de placas tectônicas e dorsal oceânico, um processo constante de troca gastronômica é gerado.

Crifera

As massas de gelo terrestre, incluindo massas de gelo polar, geleiras e permafrost, constituem um importante afundamento de oxigênio na forma de água de estado sólido.

Geosfera

Também o oxigênio participa da troca gasosa com o solo. Lá constitui o elemento vital para os processos respiratórios dos microorganismos do solo.

Uma pia importante no chão são os processos de oxidação mineral e queima de combustível fóssil.

O oxigênio que faz parte da molécula de água (h₂O) Siga o ciclo da água nos processos de transpiração evaporação e preço de condensação.

-Estágio fotossintético

A fotossíntese é realizada em cloroplastos. Durante a fase leve da fotossíntese, é necessário um agente redutor, ou seja, uma fonte de elétrons. Este agente neste caso é água (h₂QUALQUER).

Ao tomar água (h) da água, o oxigênio é liberado (ou₂) como um resíduo. A água entra na planta através das raízes. No caso de algas e cianobactérias, vem do ambiente aquático.

Todo oxigênio molecular (ou₂) produzido durante a fotossíntese vem da água usada no processo. Na fotossíntese, é consumido₂, Energia solar e água (h₂O) e o oxigênio é liberado (ou₂).

-Estágio de retorno atmosférico

O o₂ gerado na fotossíntese é expulso à atmosfera através dos estômatos no caso de plantas. Algas e cianobactérias retornam ao meio ambiente devido à difusão da membrana. Da mesma forma, os processos respiratórios retornam oxigênio ao meio ambiente na forma de dióxido de carbono (CO₂).

-Estágio respiratório

Para desempenhar suas funções vitais, os organismos vivos precisam tornar eficazes a energia química gerada pela fotossíntese. Essa energia é armazenada na forma de moléculas complexas de carboidratos (açúcares) no caso de plantas. O restante dos organismos o obtém da comida

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O processo pelo qual os seres vivos desdobram compostos químicos para liberar a energia necessária é chamada de respiração. Esse processo é realizado nas células e possui duas fases; um aeróbico e outro anaeróbico.

A respiração aeróbica é realizada em mitocôndrias em plantas e animais. Nas bactérias, é realizado no citoplasma, uma vez que não têm mitocôndrias.

O elemento fundamental para respirar é oxigênio como um agente oxidante. Na respiração, o oxigênio é consumido (ou₂) E co -lançado₂ e água (H₂O), produzindo energia útil.

O co₂ e água (vapor de água) são liberados através de estômatos em plantas. Em animais o co₂ É liberado por narinas e/ou boca e água por transpiração. Em algas e bactérias, o CO₂ é liberado por difusão de membrana.

Fotorerspiração

Nas plantas na presença de luz, é desenvolvido um processo que consome oxigênio e energia chamada fotorerspiração. A fotorrspiração aumenta com o aumento da temperatura, devido ao aumento da co -concentração₂ Em relação à concentração de O₂.

A fotorerspiração estabelece um balanço energético negativo para a planta. Consumir ou₂ e energia química (produzida pela fotossíntese) e lançamentos co₂. É por isso que eles desenvolveram mecanismos evolutivos para neutralizá -lo (C4 e podem metabolismos).

Importância

Atualmente, a grande maioria da vida é aeróbica. Sem a circulação de O₂ No sistema planetário, a vida como a conhecemos hoje seria impossível.

Além disso, o oxigênio constitui uma proporção importante de massas de ar terrestre. Portanto, contribui para fenômenos atmosféricos ligados a ele e suas conseqüências: efeitos erosivos, regulação climática, entre outros.

Diretamente, gera os processos de oxidação no solo, de gases vulcânicos e em estruturas artificiais metálicas.

Oxigênio é um elemento com alta capacidade oxidativa. Embora as moléculas de oxigênio sejam muito estáveis ​​porque formam ligação dupla, com oxigênio uma alta eletronegatividade (capacidade de atrair elétrons), possui uma alta capacidade reativa. Devido a essa alta eletronegatividade, o oxigênio intervém em muitas reações de oxidação.

Alterações

A grande maioria dos processos de combustão que ocorrem na natureza requer participação de oxigênio. Também naqueles gerados pelo ser humano. Esses processos cumprem funções positivas e negativas em termos antropia.

A combustão de combustível fóssil (carvão, petróleo, gás) contribui para o desenvolvimento econômico, mas ao mesmo tempo representa um problema sério para sua contribuição para o aquecimento global.

Grandes incêndios florestais afetam a biodiversidade, embora em alguns casos eles façam parte de processos naturais em certos ecossistemas.

Efeito estufa

A camada de ozônio (ou₃) Na estratosfera, é o escudo protetor da atmosfera contra o excesso de radiação ultravioleta. Esta radiação altamente energética aumenta o aquecimento da terra.

Por outro lado, é altamente mutagênico e prejudicial para os tecidos vivos. No ser humano e em outros animais é carcinogênico.

A emissão de vários gases causa a destruição da camada de ozônio e, portanto, facilita a entrada de radiação ultravioleta. Alguns desses gases são clorofluorocarbonetos, hidroclorofluorocarbonetos, brometo de etila, óxidos de nitrogênio de fertilizantes e halons.

Referências

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