Круговорот кислорода в природе, где он находится и другие интересные факты

Во время пандемии COVID-19 для многих стало откровением, что в крови должно быть 96–98% кислорода. Это жизненно важно для человека. Достаточно ли запасов кислорода на планете?

Кислород может быть жидким и кристаллическим

Что такое кислород? Это химический элемент с атомным номером 8 в периодической системе Дмитрия Менделеева, обозначается буквой О. Кислород — газ без цвета, вкуса и запаха. Относится к простым веществам, которые состоят исключительно из атомов одного химического элемента: молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода и имеет формулу О₂.

Латинское название элемента взято из греческого языка: oxygenium, что означает ‘рождающий кислоту’. Это отражает его основное свойство — участие в окислительных процессах.

При низких температурах кислород меняет форму:

• Становится жидкостью светло-голубого цвета при –183 °С.
• При –218 °С превращается в светло-синие кристаллы.

В природе есть еще одна молекула кислорода, состоящая из трех атомов — О₃. Это — озон. Он появляется в воздухе после грозы и обладает свежим запахом, который известен многим.

Открытие кислорода принадлежит трем ученым

В 1774 году английский химик Джозеф Пристли в ходе экспериментов в своей лаборатории выделил, как он считал, одну из составляющих частей воздуха. При этом ученый не понял, что открыл простое вещество. Позже Джозефа Пристли стали считать первооткрывателем кислорода.

Еще раньше, в 1771 году, шведский химик Карл Шееле в ходе других реакций открыл вещество, которое назвал «огненный воздух». Но результаты своих опытов он опубликовал позже Джозефа Пристли.

Результаты экспериментов обоих ученых проанализировал выдающийся французский химик Антуан Лавуазье. Он окончательно разобрался в природе полученного разными путями газа. Так заслугу открытия кислорода разделили три ученых-химика — Пристли, Шееле и Лавуазье.

Кислород распространен в живой и неживой природе

Где содержится кислород? Это химическое вещество распространено во всех средах на планете: в атмосфере, воде, земной коре, во многих органических веществах и живых клетках, в том числе в организмах живых существ. Он участвует в процессах горения, окисления, разложения, необходим для дыхания всех живых организмов.

Интересно, что в первый период формирования планеты кислорода на ней не было. Датские ученые совсем недавно открыли, что кислород стал появляться в атмосфере планеты около 3,8 млрд лет назад. Причиной стало зарождение в водах океана первых фотосинтезирующих микробов, выделяющих в процессе жизнедеятельности кислород. Его содержание в атмосфере росло, сейчас кислород в атмосферном воздухе по объему занимает 21%.

Кислород — самый распространенный химический элемент в земной коре. Он входит в состав более 1500 различных соединений в литосфере. По массе кислород составляет 47% всей земной коры. В водах морей и океанов кислород достигает почти 86% их массы.

Запасы кислорода неисчерпаемы благодаря его круговороту

Кислород на планете расходуется в больших количествах. Но запасы его постоянно возобновляются благодаря круговороту. Как происходит круговорот кислорода в природе? Это происходит в ходе переноса О₂ между тремя основными резервуарами — атмосферой, биосферой и земной корой:

• В атмосферу кислород выделяют растения. Он поступает и из земной коры в процессе выветривания, эрозии, движения подземных вод.
• В биосфере, как отмечает крупнейшая образовательная платформа BY JU'S, кислород проходит все стадии своего цикла: живые организмы вдыхают его, выдыхают углекислый газ, который растения используют в фотосинтезе.
• Разложение органических веществ тоже проходит с использованием кислорода. На это уходит около 60% всего используемого живыми существами О₂. В результате разложения органических веществ кислород возвращается в земную кору.

Опять кислород попадет в атмосферу из земной коры через 2 тыс. лет. Такова скорость круговорота этого вещества в природе.

Фитопланктон — основной источник кислорода на Земле

Откуда берется кислород? Кислород — результат фотосинтеза. Под действием солнечных лучей растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Человечество для своих нужд получает кислород путем различных промышленных способов.

Как утверждает профессор Александр Завгородний, один из главных источников кислорода в природе — фитопланктон Мирового океана. Его водоросли синтезируют 80% этого вещества. Остальные 20% — результат фотосинтеза всех наземных зеленых растений.

В промышленности кислород стали добывать в середине ХХ века разными путями:

• Из воздуха способом ректификации.
• С помощью кислородных установок, отделяя О₂ от других компонентов воздуха.
• Путем разложения кислородсодержащих веществ.

Полученный кислород хранят в металлических баллонах. Его используют в разных целях.

Кислород применяют в промышленности и медицине

Кислород используют во многих сферах хозяйственной жизни общества:

• На разных производствах при обработке металлов, их сварке и резке.
• В многочисленных синтезах в химической промышленности.
• В пищевой промышленности как добавку Е948.
• В сельском хозяйстве — в животноводстве и рыбоводстве.

Жизнь человека невозможна без кислорода, поэтому его и называют газом жизни. Человек в течение суток вдыхает его около 550 л. Кислород входит в состав белков, жиров и углеводов, составляет до 65% массы тела человека. Поэтому с помощью чистого кислорода медицина справляется со многими проблемами в здоровье людей. Кислород:

• Улучшает обменные процессы.
• Устраняет гипоксию (пониженное содержание О₂ в организме). Особенно оценили кислород в период пандемии коронавируса, когда он спасал миллионы жизней.
• Помогает водолазам преодолеть декомпрессионную болезнь.

При лечении кислород поступает в организм в разных формах — вводится подкожно или в составе кислородных коктейлей. Индивидуально вещество подается больным с помощью кислородных подушек.

Кислород — широко распространенный элемент в природе. С момента его открытия изучены полезные свойства вещества, нашедшие применение во многих сферах.