Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Распространение и формы кислорода в природе



 Другие рефераты
Разрушение озонового слоя Земли хлорфторуглеводородами Ракетный удар по Алтаю Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от передвижных источников Расчет циклона

Распространение кислорода.

    Кислород (лат. Oxygenium) – химический элемент VI группы  периодической
системы Менделеева: атомный номер 8, относительная атомная масса 15,9994.
    Кислород был одновременно получен шведским ученым К. Шееле в 1773 г.  и
английским химиком Дж. Пристли в 1774 г.  В  1777  г.  А.  Лавузье  объяснил
процессы дыхания и горения и дал название кислороду  oxygenium  –  рождающий
кислоты.
    При нормальных условиях кислород представляет собой бесцветный газ,  не
имеющий запаха, состоит из  двухатомных  молекул,  имеет  несколько  бульшую
плотность, чем воздух, и плохо растворим в воде.
    Кислород   имеет   высокую   электроотрицательность   (3.5   по   шкале
электроотрицательностей)  и  является  сильным  окислителем.   Он   способен
соединяться со  многими  элементами,  образуя  оксиды.  Реакции  образования
оксидов очень экзотермичны, и  это  во  многих  случаях  может  приводить  к
возгоранию  соединяющегося  с   кислородом   элемента   либо   образующегося
соединения [4].
    Кислород –  наиболее  распространенный  элемент  твердой  земной  коры,
гидросферы, живых организмов. Его кларк в литосфере – 47 %, еще  выше  кларк
в гидросфере  –  82  %  и  живом  веществе  –  70  %.  Известно  свыше  1400
кислородосодержащих минералов, в которых  его  спутниками  являются  десятки
элементов   периодической   системы.   Кислород   –   циклический    элемент
классификации В. И. Вернадского, он участвует в многочисленных  круговоротах
различных масштабов – от небольших, в  пределах  конкретного  ландшафта,  до
грандиозных, связывающих биосферу с очагами магматизма. [2]
    На долю кислорода приходится приблизительно половина всей массы  земной
коры, 89 % массы мирового океана.  В  атмосфере  кислород  составляет  23  %
массы и 21 %

объема [4].
    На земной поверхности зеленые растения  в  ходе  фотосинтеза  разлагают
воду  и  выделяют  свободный  кислород  (О2)  в   атмосферу.   Как   отмечал
Вернадский, свободный  кислород  –  самый  могущественный  деятель  из  всех
известных  химических  тел  земной  коры.  Поэтому  в   большинстве   систем
биосферы, например в почвах, грунтовых, речных  и  морских  водах,  кислород
выступает  настоящим  геохимическим  диктатором,  определяет   геохимическое
своеобразие системы, развитие в ней окислительных реакций. За миллиарды  лет
геологической истории растения сделали атмосферу нашей планеты  кислородной,
воздух, которым мы дышим, сделан жизнью [1].
    Количество реакций окисления, расходующих свободный кислород,  огромно.
В биосфере они в основном имеют биохимическую природу, т. е.  Осуществляются
бактериями, хотя  известно  чисто  химическое  окисление.  В  почвах,  илах,
реках, морях и океанах,  горизонтах  подземных  вод  –  везде,  где  имеются
органические вещества  и  вода,  развивается  деятельность  микроорганизмов,
окисляющих органические соединения.
    Ранее считалось, что свободный кислород в земную кору проникает  только
до уровня грунтовых вод. Однако гидрохимики  сделали  важное  открытие  –  в
горах, особенно в аридных  зонах, свободный кислород проникает с  подземными
водами на глубины более

 1 км. [2].
    В большинстве природных вод, содержащих свободный  кислород  –  сильный
окислитель, существуют органические  соединения  –  сильные  восстановители.
Поэтому все геохимические системы со  свободным  кислородом  неравновесны  и
богаты свободной энергией. Неравновесность выражена тем резче, чем больше  в
системе живого вещества.
    Везде в  биосфере,  где  воды,  не  содержащие  свободный  кислород  (с
восстановительной  средой),  встречают  этот  газ,   возникает   кислородный
геохимический  барьер,  на  котором  концентрируются  Fe,  Mn,  S  и  другие
элементы с образованием руд этих элементов.
    Ранее господствовало заблуждение, что по мере углубления в толщу земной
коры среда становится  более  восстановительной,  однако  это  не  полностью
отвечает  действительности.  На  земной  поверхности,  в  ландшафте,   может
наблюдаться как резко окислительные, так и резко восстановительные  условия.

    Окислительно-восстановительная зональность наблюдается  в  озерах  –  в
верхней зоне развивается фотосинтез и наблюдается насыщение и  перенасыщение
кислородом. Но в глубоких частях озера, в илах происходит только  разложение
органических веществ.
    Ниже биосферы, в зоне  метаморфизма,  степень  восстановленности  среды
часто уменьшается, как и в магматических очагах.
    Наиболее восстановительные условия в  биосфере  возникают  на  участках
энергичного разложения органических веществ, а не на максимальных  глубинах.
Такие  участки  характерны  и  для  земной  поверхности,  и  для  водоносных
горизонтов.
    В целом в биосфере осуществляется более резкая,  чем  в  нижних  частях
земной коры и мантии,  дифференциация  кислорода.  Об  этом  говорят  кларки
концентрации кислорода в разных системах [2]:

|Ультраосновные    |0,8 |
|породы            |    |
|Каменные метеориты|0,7 |
|Земная кора       |1,0 |
|Извержение породы:|    |
|основные          |0,8 |
|средние           |0,8 |
|кислые            |1,03|
|Биосфера и ее     |    |
|производные:      |    |
|глины и сланцы    |1,1 |
|  гидросфера      |1,8 |
|живое вещество    |1,5 |
|каменный уголь    |0,3 |
|нефть             |0,08|
|антрацит          |0,02|

    Ведущая  роль  живого  вещества  в  геохимической   истории   кислорода
выявляется, таким образом, очень отчетливо.
      Существенное внимание уделяется кислороду при  изучении  вод  мирового
океана. Растворенный в морской воде кислород заимствуется  из  атмосферы  на
контакте воды с  воздухом.  Он  образуется  также  при  фотосинтезе  морских
растений.  С  другой  стороны,  кислород  потребляется  при  дыхании   живых
организмов  и  при  окислении  различных  веществ  моря,   главным   образом
органического детрита.
      Растворимость кислорода в морской воде зависит от температуры и

солености,  во  всех  океанах  существует  слой  с  минимальным  содержанием
кислорода,

глубина которого меняется в зависимости от  географии.  Слои  с  минимальным
содержанием кислорода  в океане  наиболее  часто  приурочены  к  поверхности
одной и той же плотности – (t  = 27,2 / 27,3 [3].
      Причины  равновесия  между  динамическим  притоком   и   биохимическим
потреблением в слое минимального содержания  кислорода  обусловлены  главным
образом биохимическим расходом кислорода и характером распределения  в  море
органического вещества. Важной  причиной  минимума  кислородного  содержания
является существование в океане горизонта перерыва.
      Расход  кислорода  за  несколько  лет  в  воде  слоя   с   минимальным
содержанием, равно как и в воде глубоководного  слоя,  весьма  незначителен.
Органическое вещество в вертикальной колонне воды, по крайней мере  до  слоя
с минимальным содержанием кислорода,  поступает  с  ее  собственной  площади
поверхности и этим объясняется дефицит кислорода.  Дефицит  кислорода  тесно
связан с увеличением содержания в морской  воде  углекислоты  и  с  локально
протекающим окислительным разложением органического вещества [1].
      Результаты  масс-спектрометрических  исследований  изотопного  состава
растворенного в  морской  воде  воздушного  кислорода  показали,  что  между
величиной  отношения  О18/О16  и  количеством  кислорода,  растворенного   в
морской  воде  на  разной  глубине,  существует   значительное   расхождение
отрицательного знака. Использовав в качестве стандарта отношение  О18/О16  в
воздухе  (0,2039%),  удалось  установить,  что  разница   между   процентным
содержанием  О18  и  таковым  воздуха  с  глубиной  постепенно   возрастает,
достигая  максимума в +0,006% в слое с  минимальным  содержанием  кислорода,
располагающемся  на  глубине  около  700  м.  После   прохождения   слоя   с
минимальным содержанием кислорода  снова уменьшается, падая на глубине  2870
м примерно до +0,001%.  Кислород,  освобождающийся  при  фотосинтезе,  имеет
более низкую величину отношения О18/О16, чем атмосферный  кислород;  по  его
данным,  фактор  фракционирования  равен  0,983.  Это  должно  приводить   к
уменьшению относительного количества  О18  в  растворенном  в  морской  воде
кислороде, так как этот кислород частично производится фитопланктоном.
      С другой стороны, кислород в  морской  воде  поглощается  при  дыхании
живых организмов, при бактериальных процессах, при  окислении  органического
детрита и т.д.; при этом легкий изотоп кислорода  поглощается  избирательно.
Вследствие  этого  следует  ожидать,  что  находящийся  в  воде   остаточный
кислород по сравнению с воздухом  должен  быть  относительно  обогащен  О18.
Фактор  фракционирования  изотопов  кислорода   при   процессах   поглощения
кислорода, растворенного в морской воде, равен 0,991.  Необходимо  отметить,
что азот в газе, растворенном в воде океана, так же как и атмосферный  азот,
имеет нормальный изотопный состав [3].
    Историческая геохимия кислорода. Согласно геологическим данным, в Архее
(свыше 2,5 млрд. лет назад) свободного кислорода  в  атмосфере  отсутствовал
или содержался в ничтожном количестве. Об  этом  свидетельствует  отсутствие
кислорода в атмосферах других планет солнечной  системы.  Фотодиссоциация  и
другие   физико-химические   процессы    приводили    лишь    к    появлению
незначительного  количества  кислорода,  который  быстро   расходовался   на
реакции окисления. Биосфера этой эпохи существенно – в ней не  было  реакций
окисления свободным  кислородом,  а  следовательно,  столь  характерных  для
современной земной поверхности красны, бурых желтых  почв,  илов,  осадочных
пород.  Кислородные  барьеры  отсутствовали,  окислительно-восстановительные
условия  были  недифференцированными.  На  земной   поверхности,   вероятно,
преобладала  гл
12
скачать работу


 Другие рефераты
Басқаруды құжатпен қамтамасыз етудің мемлекеттік жүйесі және құжаттау
Организационная структура
Жюль Верн
Дзен-буддизм


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ