Химия, 8 класс Дата__________
Урок №___
Тема урока: Свойства и применение кислорода. Круговорот кислорода в природе
Цель урока: изучить физические и химические свойства кислорода, дать общее понятие об оксидах, реакциях горения; рассмотреть
практическую значимость и применение; доказать, что кислород - один из важнейших элементов на Земле.
З адачи урока:
Образовательные :
Расширить представления обучающихся о кислороде.
Познакомить со свойствами и применением кислорода.
Совершенствовать умения составлять уравнения химических реакций.
Воспитательные :
Формировать умения работать в парах у каждого обучающегося, считаться с мнением соседа и отстаивать свою точку зрения корректно, выполняя упражнения.
Воспитывать бережное отношение к своему здоровью, окружающей природе, учить понимать прекрасное, ценить произведения искусства.
Развивающие :
Способствовать продолжению развития устойчивого интереса к химической науке и практике.
Совершенствовать навыки самостоятельной работы, развивать умения наблюдать, формулировать высказывания.
Способствовать развитию исследовательских навыков, соблюдая правила техники безопасности.
Совершенствовать умения обобщать и делать выводы.
Планируемые результаты:
личностные: готовность и способность учащихся к саморазвитию, самоопределению; ответственное отношение к учению; способность ставить цели и строить жизненные планы; формирование коммуникативной культуры, ценности здорового и безопасного образа жизни;
метапредметные: уметь ставить цель и планировать пути её достижения, выбирая более рациональные способы решения данной проблемы; учиться корректировать свои действия в связи с изменением создавшейся ситуации; уметь создавать, применять и преобразовывать знаки и символы, модели и схемы для решения учебных и познавательных задач; уметь осознанно использовать речевые средства в соответствии с задачей коммуникации для выражения своих мыслей и потребностей; уметь организовывать совместную работу со сверстниками в парах; уметь находить информацию в различных источниках; владеть навыками самоконтроля, самооценки;
предметные:
знать : основные химические понятия «катализаторы», «оксиды», «реакции горения», «реакции окисления»; физические и химические свойства кислорода; области применения кислорода.
уметь: отличить кислород от других газов; составлять уравнения реакций горения веществ в кислороде; записывать химические формулы оксидов и давать им названия; объяснять, как происходит круговорот кислорода в природе .
Тип урока: урок формирования умений и навыков.
Форма работы: фронтальная, групповая, работа в парах, игровая.
Методы обучения: словесный, частично-поисковый, наглядный, демонстрационный, интерактивный.
Приемы обучения : постановка проблемных вопросов.
Оборудование: компьютер, проектор, презентация «Свойства и применение кислорода. Круговорот кислорода в природе», пробирка с
газоотводной трубкой, колба, стеклянная пластина, пинцет, ложка для сжигания веществ, штатив, спиртовка, универсальная
индикаторная бумага, химический стакан.
Реактив ы: красный фосфор, вода.
Литература:
Для учителя:
Горковенко М. Ю. Поурочные разработки по химии 8 класс к учебникам О. С. Габриеляна, Л. С. Гузея, Г. Е. Рудзитиса. - М: «ВАКО», 2004;
Радецкий А. М., Горшкова В. П. Дидактический материал: химия 8-9 классы - М: Просвещение, 1997.
Для ученика:
Химия: неорганическая химия: учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. - М: «Просвещение», 2014 г.
Интернет-ресурсы:
http://www.e-osnova.ru/
ХОД УРОКА
І. Организационный момент. (1 мин.) (Слайд №1)
Учитель: Добрый день! Прошу всех садиться. Я поздравляю вас еще с одним чудесным днем. И мы с вами продолжаем творить волшебство на уроках химии.
ІІ. Актуализация знаний. (7 мин.).
Фронтальный опрос «А ну-ка, химики» . (Слайд №2)
Учитель: Сегодня на уроке мы изучим свойства и применение кислорода. Круговорот кислорода в природе. Но перед тем как
приступить к изучению новой темы, вам следует ответить на следующие вопросы: 2 обучающихся получают задание на карточках и
Выполняют его у доски:
На какой диаграмме распределение массовых долей элементов отвечает
количественному составу (NH 4 ) 3 PO 4 ? Ответ: 4.
Фронтальный опрос
Химический знак кислорода? Ответ: О
Относительная атомная масса кислорода? Ответ: 16.
Химическая формула кислорода? Ответ: О2.
Относительная молекулярная масса кислорода? Ответ: 32.
В соединениях кислород обычно какой валентности? Ответ: II.
Расскажите о нахождении кислорода в природе. Ответ: Кислород - самый распространенный химический элемент в земной коре. Кислород - самый распространенный на Земле элемент, на его долю приходится около 49% массы твердой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода - 85,5% (по массе), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 21% по объёму и 23% по массе. Более 1500 соединений земной коры в своем составе содержат кислород. Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет 20,9%, по массовой доле - около 65 %.
Перечислите способы получения кислорода в лаборатории? Ответ:
В лаборатории кислород получают следующими
способами:
1) Разложение перманганата калия. 2KMnO4 = K2MnO4+MnO2+O2
2) Разложение перекиси водорода. 2H2O2 = 2H2O + O2
3) Разложение бертолетовой соли. 2KClO3 = 2KCl + 3O2
8. Перечислите способы получения кислорода в промышленности. Ответ: В промышленности кислород получают:
1) Электролиз воды. 2H2O = 2H2 + O2
2) Из воздуха. ВОЗДУХ давление, -183˚C=O2 (голубая жидкость).
В настоящее время в промышленности кислород получают из воздуха. В лабораториях небольшие количества кислорода можно получать нагреванием перманганата калия (марганцовка) KMnO4. Кислород мало растворим в воде и тяжелее воздуха, поэтому его можно получать двумя способами:
9. Установите соответствие между способом получения кислорода и уравнением химической реакцией. Работа в парах. (Слайд №3)
Способы получения кислорода |
Уравнения химических реакций |
А. Разложение перманганата калия. Б. Разложение перекиси водорода. В. Разложение бертолетовой соли. Г. Электролиз воды. Д. Из воздуха. |
1) 2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 2) 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 3) ВОЗДУХ = O 2 4) 2KMn O 4 = K 2 Mn O 4 + Mn O 2 + O 2 5) 2H 2 O = 2H 2 + O 2 |
Ответ: А-4; Б-2; В-1; Г-5; Д-3.
10. Что называют катализаторами? Где эти вещества применяются? Ответ: Вещества, которые ускоряют химические реакции,
но сами при этом не расходуются, называют катализаторами. Катализаторы широко применяют в химической промышленности. С
их помощью удается повысить производительность химических процессов, снизить себестоимость выпускаемой продукции и более
полно использовать сырье.
ІІІ. Изучение нового материала. (12 мин.) (Слайд №4)
Учитель: Физические свойства. Кислород - бесцветный газ, без вкуса и запаха, относительно малорастворим в воде (в 100 объемах
Воды при температуре 20 ºС растворяется 3,1 объема кислорода). Кислород немного тяжелее воздуха: 1л кислорода при нормальных
условиях весит 1,43 г, а 1л воздуха - 1,29г. (Нормальные условия - сокращенно: н.у. - температура 0ºС и давление 760 мм.рт.ст., или
1 атм. ≈ 0,1 МПа). При давлении 760 мм.рт.ст. и температуре -183ºС кислород сжижается, а при снижении температуры до -218,8ºС
затвердевает.
(Слайд №5) Химические свойства. Кислород при нагревании энергично реагирует со многими веществами, при этом выделяются
Теплота и свет. Такие реакции называют реакциями горения. Если опустить в сосуд с кислородом O 2 тлеющий уголек, то он
Раскаляется добела и сгорает, образуя оксид углерода(IV ) С O 2 . Чтобы определить, какое образовалось вещество, в сосуд наливают
Известковую воду - раствор гидроксида кальция Са(ОН) 2 . Она мутнеет, так как при этом образуется нерастворимый карбонат
Кальция СаС O 3 :
CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O
(Слайд №6) Сера горит в O 2 ярким синим пламенем с образованием газа с резким запахом - оксида серы(IV )
S + O 2 = SO 2
(Слайд №7) Демонстрационный опыт «Горение фосфора в кислороде»
Техника безопасности (провести инструктаж!) Опыт следует проводить под тягой. Следует соблюдать правила обращения с
Нагревательными приборами. Не допускать попадания горящего фосфора на рабочую поверхность стола. Не вдыхать выделяющийся
Дым фосфорного ангидрида.
Фосфор Р сгорает в O 2 ярким пламенем с образованием белого дыма, состоящего из твердых частиц оксида фосфора(V).
4P + 5O 2 = 2P 2 O 5
(Слайд №8) В кислороде горят и такие вещества, которые обычно считают негорючими, например железо. Если к тонкой стальной
Проволоке прикрепить спичку, зажечь ее и опустить в сосуд с кислородом, то от спички загорится и железо. Горение железа
Происходит с треском и разбрасыванием ярких раскаленных искр - расплавленных капель железной окалины Fe3O4. В этом
Соединении два атома железа трехвалентны и один двухвалентен. Поэтому реакцию горения железа в кислороде можно выразить
Следующим уравнением:
3 Fe + 2 O 2 = FeO * Fe 2 O 3 или Fe 3 O 4
(Слайд №9) Взаимодействие вещества с кислородом относится к реакциям окисления .
(Слайд №10) Горение - это химическая реакция, при которой происходит окисление веществ с выделением теплоты и света.
В большинстве случаев при взаимодействии веществ с кислородом образуются оксиды. (Слайд №11) Оксиды - это сложные
Вещества, которые состоят из двух элементов, одним из которых является кислород.
(Слайд №12) Известны химические элементы, которые непосредственно с кислородом не соединяются. К ним относятся золото Au и
Некоторые другие. Оксиды этих элементов получают косвенным путем.
(Слайд №13) Применение кислорода. Основано на его химических свойствах. В больших количествах кислород используют для
Ускорения химических реакций в разных отраслях химической промышленности и в металлургии. Например, при выплавке чугуна
Для повышения производительности доменных печей в них подают воздух, обогащенный кислородом.
(Слайд №14) При сжигании смеси ацетилена или водорода с кислородом в специальных горелках температура пламени достигает
3000 º С. Такое пламя используется для сварки металлов. Если берут кислород в избытке, то пламенем можно резать металл.
(Слайд №15) Жидкий кислород применяют в ракетных двигателях.
(Слайд №16) В медицине кислород служит для облегчения затрудненного дыхания. В этом случае кислородом заполняют
Специальные подушки. Кислородные маски необходимы в высотных полетах, в космосе и при работе под водой.
(Слайд №17) Кислород расходуется в громадных количествах на многие химические реакции, например на сжигание топлива.
(Слайд №18) Из сказанного видно, что очень много кислорода расходуется на разнообразную деятельность человека, тратится на
Процессы дыхания человека, животных, растений, а также на процессы гниения. Человек при дыхании в течение 1 мин в среднем
Употребляет 0,5 дм ³ кислорода, в течении суток - 720 дм ³ , а в год - 262,8 м ³ кислорода, что все жители земного шара (5 миллиардов)
В течение года для дыхания используют 1578 миллиардов кубических метров кислорода. Если такой объем кислорода при нормальном
Давлении поместить в железнодорожные цистерны, то поезд был бы протяженностью более 300 млн км, что равняется расстоянию до
Солнца и обратно.
(Слайд №19) Но все же общая масса кислорода в воздухе заметно не изменяется. Это объясняется процессом фотосинтеза,
Происходящим в зеленых растениях на свету. В результате этого процесса выделяется кислород.
С фотосинтезом вы уже знакомились в курсе ботаники. Упрощенно процесс фотосинтеза изображают так:
6CO 2 + 6H 2 O = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 .
Так в природе происходит непрерывный круговорот кислорода.
(Слайд №20) В целях сохранения кислорода в воздухе вокруг городов и крупных промышленных центров создаются зоны зеленых
Насаждений. Специальная служба систематически контролирует содержание кислорода в воздухе. При необходимости применяют
Меры по устранению загрязнения воздуха.
(Слайд №21) Физкультминутка. (1 мин.)
Руки кверху поднимаем,
А потом их отпускаем.
А потом их развернем
И к себе скорей прижмем.
А потом быстрей, быстрей
Хлопай, хлопай веселей.
IV. Закрепление знаний. (6 мин.)
(Слайд №22) Задание №1. «Правда или ложь? Если знаешь - разберешь»
Для кислорода верны следующие утверждения:
а) Кислород – бесцветный газ, без вкуса и запаха .
б) Кислород немного легче воздуха.
в) В кислороде горят и такие вещества, которые обычно считают негорючими, например железо.
г) Известны химические элементы, которые непосредственно с кислородом соединяются. К ним относятся золото Au и некоторые другие.
д) Применение кислорода основано на его физических свойствах.
е) Непрерывный круговорот кислорода непосредственно связан с таким процессом, как фотосинтез.
Ответ: а; в; е.
(Слайд №23) Задание №2. «Скорая помощь»
Вставьте пропущенные вещества в уравнениях реакций:
а) …….. + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O
б) S + ……. = SO 2
в) ….. + 2 O 2 = FeO * Fe 2 O 3 или Fe 3 O 4
Ответ: а)CO 2 б)O 2 в) 3 Fe
(Слайд №24) Задание №3. «Мозговой штурм»
Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций.
а) CO 2 + H 2 O = C 6 H 12 O 6 + O 2
б) P + O 2 = P 2 O 5
(Слайд №25) Задание №4. «Ассоциации»
С каким применением кислорода ассоциируется данное изображение?
(Слайд №26) 1) в металлургии;
(Слайд №27) 2) в авиации для двигателей;
(Слайд №28) 3) в авиации для дыхания;
(Слайд №29) 4) для резки металлов;
(Слайд №30) 5) для сварки металлов;
(Слайд №31) 6) на взрывных работах;
(Слайд №32) 7) в медицине.
(Слайд №33) V. Домашнее задание. (1 мин.)
§20,21; №6-9 (с.60). Решите задачи 1-2 (с.60).
Творческое задание: подготовить сообщение №10 с. 60 «Что делается в вашей местности для поддержания определенного содержания
Кислорода в воздухе? В чем может заключаться ваше участие в этой деятельности?»
(Слайд №33) VI. Рефлексия. (1 мин.)
Учитель:
С егодня я узнал...
было трудно…
я понял, что…
я научился…
я смог…
было интересно узнать, что…
меня удивило…
мне захотелось…
VII. Подведение итогов урока. (1 мин.)
(Слайд №34)
В чём горят дрова и газ,
Фосфор, водород, алмаз?
Дышит чем любой из нас
Каждый миг и каждый час?
Без чего мертва природа?
Правильно, без….
Обучающиеся:
кислорода
Учитель: Правильно. Спасибо за урок! До свидания! (Слайд №35)
2.2 Круговорот кислорода
Кислород является наиболее распространенным элементом на Земле. В морской воде содержится 88,8% кислорода, в атмосферном воздухе 23,15% по весу или 20,95% по объему, а в земной коре 47,4% по весу.
Указанная концентрация кислорода в атмосфере поддерживается постоянной благодаря процессу фотосинтеза (рис. 1). В этом процессе зеленые растения под действием солнечного света превращают диоксид углерода и воду в углеводы и кислород:
6CO 2 + 6H 2 O + энергия света = C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Выше приведено суммарное уравнение фотосинтеза; на самом же деле, кислород выделяется в атмосферу на первой его стадии - в процессе фотолиза воды.
Наряду с этим, мощным источником кислорода является, по-видимому, фотохимическое разложение водяного пара в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца.
Рис.1. Условная схема фотосинтеза.
Кислород - основной биогенный элемент, входящий в состав молекул всех важнейших веществ, обеспечивающих структуру и функции клеток - белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, а также множества низкомолекулярных соединений. В каждом растении или животном кислорода гораздо больше, чем любого другого элемента (в среднем около 70%). Мышечная ткань человека содержит 16% кислорода, костная ткань - 28,5%; всего в организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 43 кг кислорода. В организм животных и человека кислород поступает в основном через органы дыхания (свободный кислород) и с водой (связанный кислород). Потребность организма в кислороде определяется уровнем (интенсивностью) обмена веществ, который зависит от массы и поверхности тела, возраста, пола, характера питания, внешних условий и др. В экологии как важную энергетическую характеристику определяют отношение суммарного дыхания (то есть суммарных окислительных процессов) сообщества организмов к его суммарной биомассе.
В жизни природы кислород имеет исключительное значение. Кислород и его соединения незаменимы для поддержания жизни. Они играют важнейшую роль в процессах обмена веществ и дыхании. Большинство организмов получают энергию, необходимую для выполнения их жизненных функций, за счет окисления тех или иных веществ с помощью кислорода. Убыль кислорода в атмосфере в результате процессов дыхания, гниения и горения возмещается кислородом, выделяющимся при фотосинтезе.
Незначительное количество атмосферного кислорода участвует в цикле образования и разрушения озона при сильном ультрафиолетовом излучении:
O 2 * + O 2 > O 3 + O
Большая часть кислорода, вырабатываемого в течение геологических эпох, не оставалась в атмосфере, а фиксировалась литосферой в виде карбонатов, сульфатов, оксидов железа и др.
Геохимический круговорот кислорода связывает газовую и жидкую оболочки с земной корой. Его основные моменты: выделение свободного кислорода при фотосинтезе, окисление химических элементов, поступление предельно окисленных соединений в глубокие зоны земной коры и их частичное восстановление, в том числе за счет соединений углерода, вынос оксида углерода и воды на поверхность земной коры и вовлечение их в реакцию фотосинтеза. Схема круговорота кислорода в несвязанном виде представлена ниже.
Рис.2. Схема круговорота кислорода в природе.
Кроме описанного выше круговорота кислорода в несвязанном виде, этот элемент совершает еще и важнейший круговорот, входя в состав воды (рис. 3). В процессе круговорота вода испаряется с поверхности океана, водяные пары перемещаются вместе с воздушными течениями, конденсируются, и вода возвращается в виде атмосферных осадков на поверхность суши и моря. Различают большой круговорот воды, при котором вода, выпавшая в виде осадков на сушу, возвращается в моря путем поверхностного и подземного стоков; и малый круговорот воды, при котором осадки выпадают на поверхность океана.
Из приведенных примеров круговоротов и миграции элемента видно, что глобальная система циклической миграции химических элементов обладает высокой способностью к саморегуляции, при этом огромную роль в круговороте химических элементов играет биосфера.
В то же время хозяйственная деятельность человека вызывает деформацию природных циклов массообмена и, следовательно, изменение состава окружающей среды. Эти изменения происходят значительно быстрее, чем совершаются процессы генетической адаптации организмов и видообразования. Зачастую хозяйственные действия настолько непродуманны или несовершенны, что создают острую экологическую опасность. Изучение процессов массообмена, связывающих в единое целое все оболочки Земли, должно помочь в создании системы контроля за эколого-геохимическим состоянием окружающей среды и разработке научно обоснованного прогноза экологических последствий хозяйственных действий и новых технологий.
Рис. 3. Схема круговорота воды в природе.
Список литературы
1. Добровольский В.В. Основы биогеохимии. Учеб. пособие для геогр., биол., геол., с.-х. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1998
2. Каменский А.А., Соколова Н.А., Валовая М.А. Основы биологии. Полный курс общеобразовательной средней школы/ А.А. Каменский, Н.А. Соколова, М.А. Валовая. - М.: Издательство «Экзамен», 2004 - 448 с.
3. Интернет-ресурс http://ru.wikipedia.org/
Делись добром;)
Круговорот кислорода
Кислород является наиболее распространенным элементом на Земле. В морской воде содержится 88,8% кислорода, в атмосферном воздухе 23,15% по весу или 20,95% по объему, а в земной коре 47,4% по весу.
Указанная концентрация кислорода в атмосфере поддерживается постоянной благодаря процессу фотосинтеза (рис. 1). В этом процессе зеленые растения под действием солнечного света превращают диоксид углерода и воду в углеводы и кислород:
6CO 2 + 6H 2 O + энергия света = C 6 H 12 O 6 + 6O 2
Выше приведено суммарное уравнение фотосинтеза; на самом же деле, кислород выделяется в атмосферу на первой его стадии - в процессе фотолиза воды.
Наряду с этим, мощным источником кислорода является, по-видимому, фотохимическое разложение водяного пара в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца.
Рис.1.
Кислород - основной биогенный элемент, входящий в состав молекул всех важнейших веществ, обеспечивающих структуру и функции клеток - белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, а также множества низкомолекулярных соединений. В каждом растении или животном кислорода гораздо больше, чем любого другого элемента (в среднем около 70%). Мышечная ткань человека содержит 16% кислорода, костная ткань - 28,5%; всего в организме среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 43 кг кислорода. В организм животных и человека кислород поступает в основном через органы дыхания (свободный кислород) и с водой (связанный кислород). Потребность организма в кислороде определяется уровнем (интенсивностью) обмена веществ, который зависит от массы и поверхности тела, возраста, пола, характера питания, внешних условий и др. В экологии как важную энергетическую характеристику определяют отношение суммарного дыхания (то есть суммарных окислительных процессов) сообщества организмов к его суммарной биомассе.
В жизни природы кислород имеет исключительное значение. Кислород и его соединения незаменимы для поддержания жизни. Они играют важнейшую роль в процессах обмена веществ и дыхании. Большинство организмов получают энергию, необходимую для выполнения их жизненных функций, за счет окисления тех или иных веществ с помощью кислорода. Убыль кислорода в атмосфере в результате процессов дыхания, гниения и горения возмещается кислородом, выделяющимся при фотосинтезе.
Незначительное количество атмосферного кислорода участвует в цикле образования и разрушения озона при сильном ультрафиолетовом излучении:
O 2 * + O 2 > O 3 + O
Большая часть кислорода, вырабатываемого в течение геологических эпох, не оставалась в атмосфере, а фиксировалась литосферой в виде карбонатов, сульфатов, оксидов железа и др.
Геохимический круговорот кислорода связывает газовую и жидкую оболочки с земной корой. Его основные моменты: выделение свободного кислорода при фотосинтезе, окисление химических элементов, поступление предельно окисленных соединений в глубокие зоны земной коры и их частичное восстановление, в том числе за счет соединений углерода, вынос оксида углерода и воды на поверхность земной коры и вовлечение их в реакцию фотосинтеза. Схема круговорота кислорода в несвязанном виде представлена ниже.
Рис.2.
Кроме описанного выше круговорота кислорода в несвязанном виде, этот элемент совершает еще и важнейший круговорот, входя в состав воды (рис. 3). В процессе круговорота вода испаряется с поверхности океана, водяные пары перемещаются вместе с воздушными течениями, конденсируются, и вода возвращается в виде атмосферных осадков на поверхность суши и моря. Различают большой круговорот воды, при котором вода, выпавшая в виде осадков на сушу, возвращается в моря путем поверхностного и подземного стоков; и малый круговорот воды, при котором осадки выпадают на поверхность океана.
Из приведенных примеров круговоротов и миграции элемента видно, что глобальная система циклической миграции химических элементов обладает высокой способностью к саморегуляции, при этом огромную роль в круговороте химических элементов играет биосфера.
В то же время хозяйственная деятельность человека вызывает деформацию природных циклов массообмена и, следовательно, изменение состава окружающей среды. Эти изменения происходят значительно быстрее, чем совершаются процессы генетической адаптации организмов и видообразования. Зачастую хозяйственные действия настолько непродуманны или несовершенны, что создают острую экологическую опасность. Изучение процессов массообмена, связывающих в единое целое все оболочки Земли, должно помочь в создании системы контроля за эколого-геохимическим состоянием окружающей среды и разработке научно обоснованного прогноза экологических последствий хозяйственных действий и новых технологий.
* Кислород - самый распространённый в земной коре элемент, на его
долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов)
приходится около 47 % массы твёрдой земной коры. Морские и
пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода -
85,82 % (по массе). Более 1500 соединений земной коры в своём
составе содержат кислород.
* В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по
объёму и 23,10 % по массе (около 1015 тонн). Основная часть
кислорода на Земле выделяется фитопланктоном Мирового океана.
При этом, около 60 % кислорода, производимого лесами и зелёными
растениями, расходуется на процессы гниения и разложения в самих
лесах и растительных зонах.
* Деятельность человека очень мало влияет на количество свободного
кислорода в атмосфере. При нынешних темпах фотосинтеза
понадобится около 2000 лет, чтобы восстановить весь кислород в
атмосфере.
* Кислород входит в состав многих органических веществ и
присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках
он составляет около 25 %, по массовой доле - около 65 %.
осуществляемый между атмосферой и океанами, между
процессами, происходящими в животных и растениях, и
химическим горением. Основным источником возобновления
кислорода на Земле является фотосинтез, процесс,
происходящий в растениях, при котором происходит
выделение кислорода.КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА
Основные моменты:
* Фотосинтез;
* Фотохимическое разложение водяного пара в
верхних слоях атмосферы под влиянием
ультрафиолетовых лучей солнца;
* Убыль кислорода в атмосфере в результате
процессов дыхания, гниения и горения;
* Участие в цикле образования и разрушения озона;
* Фиксация литосферой в виде карбонатов,
сульфатов, оксидов железа и др.;
* Участие в круговоротах в несвязанном виде (воды,
углекислого газа и др.).* Концентрация кислорода
в атмосфере
поддерживается
благодаря фотосинтезу,
в результате которого
зеленые растения под
действием солнечного
света превращают
диоксид углерода и воду
в углеводы и кислород.
Основная масса
кислорода продуцируется
растениями суши,
остальная часть –
фотосинтезирующими
организмами Мирового
океана.* Мощным источником кислорода является и
фотохимическое разложение водяного
пара в верхних слоях атмосферы под
влиянием ультрафиолетовых лучей солнца.
Кроме того, кислород совершает
важнейший круговорот, входя в состав
воды. Незначительное количество
кислорода образуется из озона под
воздействием ультрафиолетовой радиации.
Вторым по содержанию в атмосфере после
азота является кислород, составляющий
20,95% ее по объему. Гораздо большее его
количество находится в связанном
состоянии в молекулах воды, в солях, а
также в оксидах и других твердых породах
земной коры, однако к этому огромному
фонду кислорода экосистема не имеет
непосредственного доступа.* Механизм круговорота кислорода достаточно прост. Полагают, что
молекула кислорода (О2) , образующаяся при фотосинтезе, получает
один свой атом от диоксида углерода, а другой - от воды; молекула
кислорода, потребляемая при дыхании, отдает один свой атом диоксиду
углерода, а другой - воде. Таким образом, круговорот кислорода
завязан на процессы фотосинтеза и дыхания. Фотосинтез. 6СО2 + 6Н20
(свет, хлорофилл)= С6Н1206 + 602. Дыхание. С6Н1206 + 602 = 6СО2 +
6Н20 + энергия.* Кислород - наиболее активный газ. В пределах
биосферы происходит быстрый обмен кислорода
среды с живыми организмами или их остатками
после гибели. В составе земной атмосферы
кислород занимает второе место после азота.
Господствующей формой нахождения кислорода в
атмосфере является молекула О2. Круговорот
кислорода в биосфере весьма сложен, поскольку он
вступает во множество химических соединений
минерального и органического миров. Свободный
кислород современной земной атмосферы является
побочным продуктом процесса фотосинтеза зеленых
растений и его общее количество отражает баланс
между продуцированием кислорода и процессами
окисления и гниения различных веществ.* Биологический (биогеохимический) круговорот (малый
круговорот веществ в биосфере)
Движущей силой биологического круговорота веществ
является деятельность живых организмов. Он является частью
большого и происходит в пределах биосферы на уровне
экосистем. Состоит малый круговорот в том, что питательные
вещества, вода и углерод аккумулируются в веществе
растений (автотрофы), расходуются на построение тел и
жизненные процессы, как растений, так и других организмов
(как правило, животных - гетеротрофов), которые поедают эти
растения. Продукты распада органического вещества под
действием деструкторов и микроорганизмов (бактерии,
грибы, черви) вновь разлагаются до минеральных
компонентов. Эти неорганические вещества могут быть вновь
использованы для синтеза автотрофами органических
веществ. В биогеохимических круговоротах различают
резервный фонд (вещества, которые не связаны с живыми
организмами) и обменный фонд (вещества, которые связаны
прямым обменом между организмами и их непосредственным
окружением). В зависимости от расположения резервного
фонда биогеохимические круговороты делят на два типа:
Круговороты газового типа с резервным фондом веществ в
атмосфере и гидросфере (круговороты углерода, кислорода,
азота). Круговороты осадочного типа с резервным фондом в
земной коре (круговороты фосфора, кальция, железа и др.)* На сегодняшний день население больших городов работает и живет
в крайне неблагоприятных экологических условиях. Экологически
чистый воздух – роскошь для современных людей. Принимая во
внимание все возрастающий уровень загрязнения окружающей
среды, следует отметить, что содержание кислорода в атмосфере
снижается, и приводит к недостатку его в организме человека. По
последним научным данным все жители мегаполисов испытывают
гипоксию, или хронический дефицит кислорода. Нормальное
содержание кислорода в атмосфере 21%. В крупных городах оно
может снижаться до 17%. Вырубка лесов, эрозия почв, различные
горные выработки на поверхности уменьшают общую массу
фотосинтеза и снижают круговорот кислорода на значительных
территориях. Кроме того, на промышленные и бытовые нужды
ежегодно расходуется 25 % кислорода, образующегося в результате
ассимиляции (синтеза). Со второй половины XX века вопросы,
связанные с состоянием атмосферы и качеством атмосферного
воздуха, входят в круг постоянно обсуждаемых экологических
проблем. На национальном и международном уровне
предпринимаются вполне конкретные практические шаги, связанные
с охраной компонентов атмосферы и регуляции производства
атмосферных загрязнителей.
Был открыт кислород (O2). В результате опыта, проводимого в закрытом сосуде с оксидом ртути, под действием солнечных лучей, направляемых линзой, произошло ее разложение: 2HgO → O2 + 2Hg. Это газообразное вещество характеризуется плотностью при нормальных условиях 0,00142897 г/см³, молярным объемом 14,0 см³/моль, температурой плавления минус 218,2 °С и температурой кипения минус 182,81 °С. Молярная масса равняется 15,9994 г/моль. Основная характеристика кислорода — это его способность окислять различные вещества. Являясь активным неметаллом, O2 взаимодействует со всеми металлами с образование основных и амфотерных оксидов, а также со всеми неметаллами (кроме галогенов), в результате получаются кислотные или несолеобразующие окислы.
Кислород входит в состав более полутора тысяч веществ, так как является наиболее распространенным на Земле химическим элементом. Он входит в состав различных химических соединений (их насчитывается более полутора тысяч). В твердой земной коре содержание O2 равняется 47,4 %. В морских и на его долю в связанном состоянии приходится 88,8 % массовых. В атмосфере кислород находится в свободном состоянии, объемная доля его равняется, примерно, 21 %, а массовая — 23,1 %. Он является важнейшим составляющим органических веществ, которые присутствуют в каждой живой клетке. По объему в них он занимает 25 %, а по массе 65 %. Круговорот кислорода в природе обусловлен его химической активностью.
Цикл представляет собой ряд изменений вещества, в результате которых оно возвращается в исходную точку, а весь путь повторяется. Кислородный цикл является биогеохимическим движением. Посредством него O2 проходит через биотическую сумму всех экосистем (биосфера или зона жизни на Земле) и абиотические (литосфера, атмосфера и гидросфера) среды. Круговорот кислорода описывает его движение в гидросфере (масса воды, находящаяся под землей и над ее поверхностью), атмосфере (воздух), в биосфере (глобальная сумма всех экосистем) и литосфере (земная кора). Нарушения этого цикла в гидросфере может привести к развитию гипоксических (с низким содержанием O2) зон в крупных озерах и океане. Основным движущим фактором является фотосинтез.
Экологические системы (экосистемы), имеют много биогеохимических циклов, работающих в их составе. Например, круговорот воды, круговорот кислорода, круговорот азота, углерода и т.д. Все химические элементы проходят путь, являющийся частью биогеохимических циклов. Они являются составной частью живых организмов, но также движутся через абиотические среды экосистем. Это вода (гидросфера), земная кора (литосфера) и воздух (атмосфера). Живые организмы наполняют оболочку Земли, называемую биосферой. Все питательные вещества, такие как углерод, азот, кислород, фосфор и сера, используются ими и являются частью замкнутой системы, поэтому они перерабатываются, а не теряются и не пополняются постоянно, как, например, в открытой системе.
Крупнейшим резервуаром O2 (99,5%) является кора и где он содержится в силикатных и оксидных минералах. Круговорот кислорода обеспечил попадание лишь небольшой части в виде свободного O2 в биосферу (0,01%) и в атмосферу (0,36%). Основным источником атмосферного свободного O2 является фотосинтез. Его продуктами являются органические вещества и свободный кислород, образующиеся из углекислого газа и воды: 6CO2 + 6H2O + энергия → C6H12O6 + 6O2.
За круговорот кислорода в биосфере отвечают наземные растения, а также фитопланктон океанов. Крошечные морские цианобактерии (сине-зеленые водоросли) Prochlorococcus, размером 0,6 мкм, были обнаружены в 1986 году. На их долю приходится более половины продуктов фотосинтеза в открытом океане. Дополнительным источником свободного атмосферного кислорода служит явление фотолиз (химическая реакция, протекающая под действием фотонов). В результате атмосферная вода и диссоциируют на составляющие атомы, водород (H) и азот (N) удаляются космос, а O2 остается в атмосфере: 2H2O + энергия → 4H + O2 и 2N2O + энергия → 4N + O2. Потребляется свободный кислород атмосферы живыми организмами в процессах дыхания и распада. Литосфера использует свободный O2 в результате химического выветривания и поверхностных реакциях. Например, он расходуется на образование (ржавчины): 4FeO + O2 → 2Fe2O3 или оксидов других металлов и неметаллов.
Круговорот кислорода также включает цикл между биосферой и литосферой. Морские организмы в биосфере служат источниками (CaCO3), который богат O2. Когда организм умирает, его оболочка выносится на мелководье морского дна, где находится в течение долгого времени и образует известняк (осадочная порода земной коры). Процессы выветривания, инициированные биосферой, могут также извлекать свободный кислород из литосферы. Растения и животные извлекают питательные вещества из осадочных пород и выделяют кислород.