Знаходження кисню у природі
З моменту появи хімії людству стало зрозуміло, що все довкола складається з речовини, до складу якої входять хімічні елементи. Різноманітність речовин забезпечується різними сполуками найпростіших елементів. На сьогодні відкрито та внесено до періодичної таблиці Д. Менделєєва 118 хімічних елементів. Серед них варто виділити низку провідних, наявність яких визначила появу органічного життя Землі. До цього переліку входять: азот, вуглець, кисень, водень, сірка та фосфор.
Кисень: історія відкриття
Всі ці елементи, а також низка інших, сприяли розвитку еволюції життя на нашій планеті у тому вигляді, в якому ми зараз спостерігаємо. Серед усіх компонентів саме кисню у природі більше інших елементів.
Довгий час Прістлі намагався знайти цьому розумне пояснення. На той момент цьому явищу було названо «друге повітря». Дещо раніше винахідник підводного човна К. Дреббель на початку XVII століття виділив кисень і використав його для дихання у своєму винаході. Але його досліди не вплинули на розуміння того, яку роль відіграє кисень у природі енергообміну живих організмів. Проте вченим, який офіційно відкрив кисень, визнано французького хіміка Антуана Лорана Лавуазьє. Він повторив експеримент Прістлі і зрозумів, що газ, що утворюється, є окремим елементом.
Кисень взаємодіє практично з усіма простими та складними речовинами, крім інертних газів та благородних металів.
Знаходження кисню у природі
Серед усіх елементів нашої планети найбільшу частку займає кисень. Поширення кисню у природі дуже різноманітне. Він присутній як у зв'язаному вигляді, так і у вільному. Як правило, будучисильним окислювачем, він перебуває у зв'язаному стані. Знаходження кисню у природі як окремого незв'язаного елемента зафіксовано лише у атмосфері планети.
Міститься у вигляді газу і є сполукою двох атомів кисню. Складає близько 21% загального обсягу атмосфери.
Кисень у повітрі, крім звичайної форми, має ізотропну форму як озону. Молекула озону складається із трьох атомів кисню. Блакитний колір піднебіння безпосередньо пов'язаний з наявністю цієї сполуки у верхніх шарах атмосфери. Завдяки озону, жорстке короткохвильове випромінювання від Сонця поглинається і потрапляє на поверхню.
У разі відсутності озонового шару органічне життя було б знищено, подібно до підсмаженої їжі в мікрохвильовій печі.
У гідросфері нашої планети цей елемент знаходиться у зв'язаному вигляді із двома молекулами водню та утворює воду. Частка вмісту кисню в океанах, морях, річках та підземних водах оцінюється близько 86-89%, з урахуванням розчинених солей.
У земній корі кисень знаходиться у зв'язаному вигляді і є найпоширенішим елементом. Його частка становить близько 47%. Знаходження кисню у природі не обмежується оболонками планети, цей елемент входить до складу всіх органічних істот. Його частка в середньому сягає 67% від загальної маси всіх елементів.
Кисень – основа життя
Через високу окисну активність кисень досить легко з'єднується з більшістю елементів і речовин, утворюючи оксиди. Висока окисна здатність елемента забезпечує всім відомий процес горіння. Кисень також бере участь у процесах повільного окиснення.
Роль кисню у природі як сильного окислювача незамінна у процесі життєдіяльності живихорганізмів. Завдяки цьому хімічному процесу відбувається окислення речовин із виділенням енергії. Її живі організми використовують для своєї життєдіяльності.
Рослини – джерело кисню в атмосфері
На початковому етапі утворення атмосфери нашій планеті існуючий кисень перебував у зв'язаному стані, як двоокису вуглецю (вуглекислий газ). Згодом з'явилися рослини, здатні поглинати вуглекислий газ.
Цей процес став можливим завдяки виникненню фотосинтезу. Згодом, у ході життєдіяльності рослин, за мільйони років в атмосфері Землі накопичилася велика кількість вільного кисню.
На думку вчених, у минулому його масова частка сягала близько 30%, у півтора рази більше, ніж зараз. Рослини, як у минулому, так і зараз, суттєво вплинули на кругообіг кисню в природі, забезпечивши тим самим різноманітну флору та фауну нашої планети.
Значення кисню у природі непросто величезне, а першочергово. Система метаболізму тваринного світу чітко спирається на наявність кисню у атмосфері. За його відсутності життя стає неможливим у тому вигляді, в якому ми знаємо. Серед мешканців планети залишаться лише анаеробні (здатні жити без кисню) організми.
Інтенсивний кругообіг кисню в природі забезпечений тим, що він знаходиться в трьох агрегатних станах в поєднанні з іншими елементами. Будучи сильним окислювачем, він дуже легко переходить з вільної форми у зв'язану. І тільки завдяки рослинам, які шляхом фотосинтезу розщеплюють вуглекислий газ, він є у вільній формі.
Процес дихання тварин і комах заснований на отриманні незв'язаного кисню для окислювально-відновних реакцій з подальшим отриманням енергії для забезпеченняжиттєдіяльності організму. Знаходження кисню в природі, пов'язаного та вільного, забезпечує повноцінну життєдіяльність всього живого на планеті.
Еволюція та «хімія» планети
Еволюція життя на планеті спиралася на особливості складу атмосфери Землі, складу мінералів та наявності води у рідкому стані.
Спираючись на наявну «хімію» планети, еволюція прийшла до вуглецевого органічного життя на основі води як розчинника хімічних речовин, а також використання кисню як окислювача з метою одержання енергії.
Інша еволюція
На даному етапі сучасна наука не спростовує можливість життя в інших середовищах, відмінних від земних умов, де за основу побудови органічної молекули можна взяти кремній або миш'як. А середовище рідини, як розчинника, може бути сумішшю рідкого аміаку з гелієм. Щодо атмосфери, то вона може бути представлена у вигляді газоподібного водню з домішкою гелію та інших газів.
Які метаболічні процеси можуть бути за таких умов, сучасна наука поки що не в змозі змоделювати. Однак такий напрямок еволюції життя цілком допустимий. Як доводить час, людство постійно стикається з розширенням меж нашого розуміння навколишнього світу та життя в ньому.