Obieg węgla na Ziemi
advertisement
Obieg węgla na Ziemi KRYSTIAN MIAZIO III M MICHAŁ SZCZYPTAŃSKI - nauczyciel geografii Gimnazjum nr 24 przy III LO w Gdyni Węgiel i jego właściwości Obieg węgla na Ziemi cz.1 Fotosynteza Oddychanie Obieg węgla na Ziemi cz.2 Obieg węgla na Ziemi cz.3 Efekt cieplarniany Węgiel i jego właściwości 6–ty pierwiastek w układzie okresowym o wzorze chemicznym „C” z grupy węglowców, niemetal. Zawartość węgla w środowisku wynosi 0,018%. Zawartość węgla w atmosferze wynosi 0,03%. Występuje w przyrodzie w stanie wolnym CO2, we wszystkich związkach organicznych i w paliwach naturalnych (złożach ropy naftowej, gazu ziemnego, torfu, węgla brunatnego i kamiennego). Tworzy nieorganiczne związki – węglany np. Kalcyt – CaCO3. DIAMENT Tworzy dwie odmiany alotropowe tworzące kryształy: RÓŻNE KRYSZTAŁY Diament KALCYTU Grafit Tworzy grupę fulerenów, tworzących odmianę alotropową o strukturze cząsteczkowej. Cząsteczki fulerenów zbudowane są z parzystej liczby atomów węgla (np. C28, C60, C70, C82, C330, C540 i wyższe) i tworzą zamknięte klatki złożone z pierścieni sześcioczłonowych i pięcioczłonowych Najbardziej znany fuleren to C60 BRYŁA GAFITU Obieg węgla na Ziemi Całkowita masa wszystkich organizmów zamieszkujących Ziemię w ciągu 1,5 miliarda lat od chwili pojawienia się na niej życia jest wielokrotnie większa od istniejącej masy węgla. Zgodnie z prawem zachowania materii, materia ani nie powstaje, ani nie ulega zniszczeniu, jest zatem oczywiste, że w ciągu tego długiego okresu czasu węgiel musiał być użytkowany wielokrotnie. Ziemia ani nie otrzymuje jakiejś większej ilości materii z innych części wszechświata, ani też nie traci znacznych jej ilości na korzyść otaczającej ją przestrzeni. Atomy węgla pobrane ze środowiska wchodzą w skład żywej komórki i w końcu, prawdopodobnie bardzo okrężną drogą poprzez szereg innych organizmów, powracają do środowiska, aby ponownie wziąć udział obiegu. atmosfera woda ląd Obieg węgla na Ziemi cz.1 W atmosferze nad każdym hektarem powierzchni ziemi znajduje się mniej więcej 2,5 tony węgla w postaci dwutlenku węgla (CO2). Jednakże każdego roku na 1 hektar roślin ubywa z Rośliny Fitoplankton atmosfery i zostaje włączonych w skład lądowe – rośliny ciała roślin mniej więcej 8 ton węgla. morskie Gdyby zapas w atmosferze nie był stale odnawiany, rośliny zielone wyczerpały by CO2 go w końcu kilkuset lat. Dwutlenek węgla powraca do atmosfery w wyniku procesu oddychania komórkowego. Procesy oddychania roślin trwają nieprzerwanie. Tkanki roślin zjadane są przez zwierzęta, które w wyniku oddychania zwracają atmosferze większość CO2. Samo jednak oddychanie nie wystarczyłoby do wyrównania ubytku Zwierzęta, CO2 z atmosfery wskutek fotosyntezy. Organizmy bakterie i morskie Ogromne jego ilości gromadziły by się w grzyby ciałach obumarłych roślin i zwierząt. Równowaga w cyklu krążenia węgla Pochłanianie CO2 przez proces fotosyntezy utrzymuje się dzięki działalności bakterii gnilnych i grzybów, które rozkładają Trasa łańcuchów pokarmowych związki węgla obumarłych ciał roślin i Oddawanianie CO2 przez proces oddychania zwierząt oraz przekształcają węgiel w komórkowego dwutlenek węgla. Fotosynteza chloroplasty xCO2 + xH2O + ENERGIA SŁONECZNA CHLOROFIL (CH2O)x + xO2 Oddychanie komórkowe mitochondria ZWIĄZKI ODŻYWCZE + xO2 Oddychanie komórkowe xCO2 + xH2O + ENERGIA Obieg węgla na Ziemi cz.2 Pochłanianie CO2 przez proces fotosyntezę Przemiana szczątków w paliwa naturalne Ciała roślin znajdujące się w wodzie pod ciśnieniem nie są rozkładane przez bakterie, lecz przechodzą szereg przemian chemicznych, w wyniku których powstaje torf, następnie węgiel brunatny, a w końcu węgiel kamienny. W rezultacie nieco podobnych nieco procesów z pewnych roślin i zwierząt morskich może powstać ropa naftowa. Trasa paliw naturalnych ze złóż podziemnych i podmorskich do atmosfery Procesy tego rodzaju powodują CO2 wyłączenie pewnej ilości węgla z obiegu, jednakże w wyniku Ropa naftowa i gaz ziemny – ze przypadkowych zmian w szczątków budowie geologicznej skorupy zwierzęcych ziemskiej,Platforma lub też wskutek zakładania kopalń i wiertnicza przeprowadzania wierceń przez człowieka, węgiel i ropa naftowa Kopalnia odkrywkowa są wydobywane na węgla brunatnego powierzchnię ziemi; w miarę ich spalania do CO2 węgiel w nich zawarty włącza się ponownie w obieg. Torf, węgiel brunatny i kamienny – ze szczątków roślinnych Kopalnia węgla kamiennego Obieg węgla na Ziemi cz.3 Skały – marmur, wapień CO2 Płyta kontynentalna Osady morskie Pochłanianie CO2 przez proces fotosyntezę Powrót CO2 przez defragmętacje skał i erupcje wulkanów Trasa mułów wapiennych do magmy Większość atomów węgla na Ziemi znajduje się w takich skałach, jak np. wapień i marmur, i osadach oceanicznych w postaci węglanów. Skały stopniowo, powoli kruszą się i z czasem są ponownie włączane w obieg węgla, a osady oceaniczne węglanów – muły wapienne są wchłaniane przez płytę kontynentalną i powracają do obiegu z wybuchem wulkanu . Jednakże równocześnie na dnie morskim tworzą się inne skały z osadów obumarłych roślin, tak że ogólna ilość węgla w obiegu utrzymuje się w mniej więcej na tym samym poziomie. Efekt cieplarniany 100 90 80 70 62 60 PARA WODNA DWUTLENEK WĘGLA OZON INNE 50 40 30 20 22 7 9 10 0 gazy powodujące efekt cieplarniany w % KONIEC Bibliografia: „Wielojęzyczny słownik wizualny„ – Jean – Claudie Corbell, Ariane Archambault „Encyklopedia multimedialna Chemii” – POLSKIE MEDIA AMERCOM „Skały i Minerały” – Jaroslav Bauer Multico „Encyklopedia Chemii” – WSiP
