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 Oddychanie 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. Tworzy dwie odmiany alotropowe tworzące kryształy: Diament 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 DIAMENT RÓŻNE KRYSZTAŁY KALCYTU 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.

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 atmosfery i zostaje włączonych w skład ciała roślin mniej więcej 8 ton węgla. Gdyby zapas w atmosferze nie był stale odnawiany, rośliny zielone wyczerpały by 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 CO2 z atmosfery wskutek fotosyntezy. Ogromne jego ilości gromadziły by się w ciałach obumarłych roślin i zwierząt. Równowaga w cyklu krążenia węgla utrzymuje się dzięki działalności bakterii gnilnych i grzybów, które rozkładają związki węgla obumarłych ciał roślin i zwierząt oraz przekształcają węgiel w dwutlenek węgla. CO2 Fitoplankton – rośliny morskie Rośliny lądowe Zwierzęta, bakterie i grzyby Organizmy morskie Pochłanianie CO2 przez proces fotosyntezy Oddawanianie CO2 przez proces oddychania komórkowego Trasa łańcuchów pokarmowych

Fotosynteza xCO2 + (CH2O)x + xO2 xH2O + chloroplasty CHLOROFIL ENERGIA SŁONECZNA

Oddychanie komórkowe xO2 xCO2 + xH2O + ENERGIA mitochondria ZWIĄZKI ODŻYWCZE+ Oddychanie komórkowe xO2 xCO2 + xH2O + ENERGIA

Obieg węgla na Ziemi cz.2 Platforma wiertnicza Pochłanianie CO2 przez proces fotosyntezę Trasa paliw naturalnych ze złóż podziemnych i podmorskich do atmosfery Przemiana szczątków w paliwa naturalne Platforma wiertnicza 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. Kopalnia odkrywkowa węgla brunatnego Kopalnia węgla kamiennego CO2 Ropa naftowa i gaz ziemny – ze szczątków zwierzęcych Torf, węgiel brunatny i kamienny – ze szczątków roślinnych Procesy tego rodzaju powodują wyłączenie pewnej ilości węgla z obiegu, jednakże w wyniku przypadkowych zmian w budowie geologicznej skorupy ziemskiej, lub też wskutek zakładania kopalń i przeprowadzania wierceń przez człowieka, węgiel i ropa naftowa są wydobywane na powierzchnię ziemi; w miarę ich spalania do CO2 węgiel w nich zawarty włącza się ponownie w obieg.

Obieg węgla na Ziemi cz.3 CO2 Skały – marmur, wapień 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. Płyta kontynentalna Osady morskie Pochłanianie CO2 przez proces fotosyntezę Trasa mułów wapiennych do magmy Powrót CO2 przez defragmętacje skał i erupcje wulkanów

Efekt cieplarniany

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