Поміркуйте
Ви вже знаєте процеси, які становлять колообіг води на Землі.
Колообіг води складається з процесів: випаровування води, перенесення водяної пари повітряними потоками, конденсація в атмосфері та утворення хмар, випадання опадів, поверхневе та підземне стікання вод суходолу в океани та моря.
Сформулюйте гіпотезу: чи можливий колообіг кисню на Землі. Запропонуйте його схему.
Колообіг кисню на Землі можливий, бо він міститься в атмосфері й у гідросфері (розчинений у воді), і між цими середовищами нашої планети триває безперервний обмін киснем.
Схема колообігу: незначна кількість кисню розчиняється в океанах, морях, річках (гідросфера) і стільки ж виділяється з води в повітря (атмосфера).
Поміркуйте
Уміст кисню в атмосфері впродовж декількох мільйонів років істотно не змінюється, попри споживання кисню живими організмами. Чим це можна пояснити?
Завдяки колообігу Оксигену у живій природі підтримується вміст кисню в повітрі.
Незмінність вмісту кисню в атмосфері свідчить про те, що процеси витрачання й утворення кисню компенсують один одного.
Вправа 118
Близько 4,5 млрд років тому, коли наша планета лише сформувалася з протопланетної хмари, в атмосфері Землі кисню не було. Знайдіть інформацією про зміни хімічного складу атмосфери Землі від часів її утворення. Із чим пов'язані ці зміни? Підготуйте ілюстровану доповідь.
Колись атмосфера Землі на 90% складалася з вуглекислого газу. Океанічні ціанобактерії (застаріла назва синьо-зелені водорості) одразу після виникнення стали домінантною групою фотосинтезуючих організмів, продукуючи кисень, вуглеводи й інші органічні сполуки. Саме завдяки цим організмам змінився якісний склад атмосфери Землі, в якій поступово накопичився кисень і стало менше вуглекислого газу. Таким чином створилися передумови для розвитку енергетично вигіднішого кисневого метаболізму живих організмів. Коли концентрація кисню в атмосфері становила близько 10% сучасної, утворився озоновий екран, після чого вміст кисню в атмосфері дуже швидко досяг сучасного рівня. У сучасну геологічну еру вміст вуглекислого газу в атмосфері дорівнює приблизно 0,03 %. Відповідно, значно знизився атмосферний тиск.
Вправа 119
Із додаткових джерел дізнайтеся, унаслідок яких хімічних процесів витрачається кисень під час вивержень вулканів та які гази виділяються.
Під час вивержень вулканів кисень витрачається переважно внаслідок окиснення речовин, таких як сірка, залізо, вуглець та інші елементи, що містяться в магмі та газах, які виділяються. У результаті цих хімічних реакцій утворюються оксиди, зокрема сірчистий газ (SO2), вуглекислий газ (CO2) та вода (H2O).
Отже, основні гази, що виділяються під час вивержень вулканів, включають водяну пару (H2O), вуглекислий газ (CO2), сірчистий газ (SO2), а також невеликі кількості азоту (N2), водню (H2), метану (CH4), сірководню (H2S) та інших газів.
Отже, основні гази, що виділяються під час вивержень вулканів, включають водяну пару (H2O), вуглекислий газ (CO2), сірчистий газ (SO2), а також невеликі кількості азоту (N2), водню (H2), метану (CH4), сірководню (H2S) та інших газів.
Вправа 120
Проаналізуйте малюнок 11.2. Як ви вважаєте, чи можна назвати його «Колообіг кисню»? Поясніть свою відповідь.
Можна назвати малюнок «Колообіг кисню», адже кисень є основною речовиною в колообігу Оксигену. На малюнку зображений циклічний (повторюваний) процес взаємоперетворення і переміщення кисню (Оксигену) між речовинами, що входять до складу тіл живої й неживої природи, що пов'язаний з хімічними реакціями: утворення кисню (фотосинтез), витрачання кисню (дихання, згоряння палива і пального), взаємоперетворення оксигеновмісних сполук.
Вправа 121 Одиниці вимірювання
Людина в спокійному стані витрачає для життєдіяльності близько 20 л кисню на годину. Під час виконання фізичної роботи витрати кисню суттєво збільшуються. Середній автомобіль на 100 км пробігу витрачає близько 21 м3 кисню. Визначте, скільки часу цим обсягом кисню могла б дихати людина.
Розв'язання
1 м3 = 1000 л, 1 доба = 24 год, 1 міс. = 30 діб
1) 21 м3 = 21 • 1000 л = 21000 л – обсяг кисню, що витрачає автомобіль;
2) 21000 : 20 = 1050 (год) – стільки годин людина могла б дихати цим обсягом кисню;
3) 1050 : 24 = 43,75 ≈ 44 (діб) – стільки діб людина могла б дихати цим обсягом кисню;
4) 43,75 : 30 = 1,458 ≈ 1,5 (міс.) – стільки місяців людина могла б дихати цим обсягом кисню;
Відповідь: одна людина могла б дихати цим обсягом кисню 1050 год, або близько 44 доби чи протягом півтора місяця.
Вправа 122
Бензин є сумішшю речовин, але приблизно його склад можна зобразити загальною формулою С8Н18. Запишіть рівняння реакції горіння бензину, якщо продукти згоряння такі самі, як під час горіння метану.
2C8H18 + 25O2 = 16CO2 + 18H2O
Вправа 123
Проаналізуйте наведені дані та дайте відповіді на запитання.
• Які зі шляхів витрачання кисню є природними, а які — антропогенними?
|
Природні шляхи
|
Антропогенні (пов'язані з господарською діяльністю людини) |
||
|
Шляхи витрачання кисню |
Обсяг витрат, млрд т на рік |
Шляхи витрачання кисню |
Обсяг витрат, млрд т на рік |
|
Дихання рослин |
60–90 |
Спалювання пального на підприємствах |
10–15 |
|
Дихання тварин і мікроорганізмів |
60–70
|
Авто– й авіатранспорт
|
5–7
|
|
Гниття та розкладання органічних решток |
20–30
|
Вироблення металів (виплавляння сталі) |
3–5
|
|
Лісові пожежі
|
50–100
|
Хімічна промисловість |
2–3 |
|
Побутові потреби
(опалення, приготування їжі)
|
1–2 | ||
|
Сільськогосподарські процеси
(горіння біомаси)
|
близько 1
|
||
• На які процеси — антропогенні чи природні — сумарно витрачається кисню більше?
Згідно даних таблиці сума максимальних значень обсягу витрат кисню на природні процеси становить 290 млрд тонн (90+70+30+100=290), а на антропогенні — 33 млрд тонн (15+7+5+3+2+1=33). Отже, більше кисню витрачається на природні процеси, адже сумарний обсяг таких витрат кисню є значно більшим.
• В одному із джерел було подано інформацію, що за один рік зелені водорості виділяють в атмосферу Землі 3,6•1011 тонн кисню, що становить 90% усього кисню, утвореного на Землі в процесі фотосинтезу за цей час. Зіставте ці дані з даними в таблиці та визначте, чи покриває утворений кисень його витрати. Чи є певна рівновага між утворенням кисню та його споживанням? Якщо ні, то чим це можна пояснити?
Розв'язання
1) 3,6•1011 : 0,9 = 4 • 1011 = 400 (млрд т) – маса утвореного кисню;
2) Обчислимо суму максимальних значень обсягу витрат кисню:
90 + 70 + 30 + 100 + 15 + 7 + 5 + 3 + 2 + 1 = 323 (млрд т.) – маса спожитого кисню.
323 < 400
Відповідь: утворений кисень покриває витрати спожитого кисню.
Згідно даних таблиці і проведених нами обчислень можна стверджувати, що між утворенням кисню та його споживанням є певна рівновага.
Запропонуйте свою схему колообігу кисню в природі.
Незначна кількість кисню атмосфери розчиняється в океанах, морях, річках гідросфери і стільки ж виділяється з води в повітря.
| Атмосфера |
| О2 ↓↑ О2 |
| Гідросфера |
Вправа 124
Обговоріть можливості зменшення витрат кисню людством для своїх технологічних потреб, але щоб не знижувалась якість життя.
Необхідне використання екологічно чистого палива (етиловий спирт, водень, біодизель тощо), використання в автомобілях ефективних каталізаторів, заміна двигунів внутрішнього згоряння на електричні, перехід від теплових електростанцій, на яких відбувається спалювання речовин, до атомних електростанцій або таких, що використовують енергію вітру, води та світла, а також впровадження енергоефективних технологій виробництва.