Восстановление углерода в почве — АгроЭкоМиссия — Цифровая платформа знаний

Углерод – химический элемент, служащий самой основой Жизни. Какие его физические и химические свойства, сферы применения в современной промышленности и многое другое интересное смотрите в нашей статье.

Почему углерод важен для живых существ?

Химический состав живых существ

Поскольку живые существа являются результатом ряда химических реакций в определенный момент времени, и, как уже упоминалось, углерод играет фундаментальную роль в этих реакциях, было бы невозможно представить жизнь без присутствия этого элемента..

Универсальность углерода позволила ему присутствовать в клеточных и микроорганических процессах, которые вызывают жизненно важные компоненты организма: жиры, белки, липиды, которые помогают формированию неврологических систем, и нуклеиновые кислоты, которые хранят ДНК через ДНК. генетический код каждого человека.

Он также присутствует во всех тех элементах, которые потребляют живые существа, чтобы получить энергию и гарантировать свою жизнь..

Атмосферное значение

Углерод, в форме углекислого газа, представляет собой газ, присутствующий на атмосферном уровне, естественно.

Двуокись углерода препятствует выходу внутренней температуры земли, а ее постоянное присутствие позволяет ее поглощению другими существами выполнять свои циклы питания..

Это ключевой компонент для поддержания различных уровней жизни на планете. Однако на неестественных уровнях, вызванных чрезмерным выбросом человека, он может в конечном итоге содержать слишком много температуры, создавая парниковый эффект. Тем не менее, это будет иметь решающее значение для сохранения жизни в этих новых условиях.

Перенос углерода между живыми существами

Порядок питания в экосистемах тесно связан с переносом углерода между живыми существами, которые участвуют в этих взаимодействиях..

Например, животные обычно получают углерод от первичных производителей и передают его всем, кто находится выше в цепи.

В конце концов углерод возвращается в атмосферу в виде диоксида углерода, где он участвует в каком-то другом органическом процессе..

Клеточное дыхание

Углерод, наряду с водородом и кислородом, способствует процессу высвобождения энергии через глюкозу в организме, вырабатывая аденозинтрифосфат, который считается источником энергии на клеточном уровне..

Углерод облегчает процесс окисления глюкозы и выделения энергии, превращаясь в сам углекислый газ и выводясь из организма.

фотосинтез

Другое клеточное явление универсального значения — это то, на что способны только растения: фотосинтез; интеграция энергии, поглощенной непосредственно от Солнца, с углеродом, поглощенным из атмосферной среды.

Результатом этого процесса является питание растений и продление их жизненного цикла..

Фотосинтез не только гарантирует жизнь растений, но также способствует поддержанию теплового и атмосферного уровня под определенным контролем, а также обеспечивает пищу для других живых существ..

Углерод играет ключевую роль в фотосинтезе, а также в естественном цикле вокруг живых существ..

Дыхание животных

Хотя животные не могут получать прямую энергию от Солнца для своей пищи, почти все продукты, которые они могут потреблять, содержат в своем составе высокое содержание углерода..

Такое потребление продуктов на основе углерода вызывает у животных процесс, который приводит к выработке энергии для жизни.

Подача углерода животным через пищу обеспечивает непрерывное производство клеток у этих существ..

В конце процесса животные могут выделять углерод в виде отходов в виде углекислого газа, который затем поглощается растениями для осуществления своих собственных процессов..

Естественное разложение

Живые существа действуют как большие запасы углерода в течение своей жизни; атомы всегда работают над непрерывной регенерацией самых основных компонентов организма.

Когда существо умирает, углерод начинает новый процесс, который возвращается в окружающую среду и используется повторно..

Есть некоторые маленькие организмы, называемые дезинтеграторами или разлагающими веществами, которые обнаруживаются как на суше, так и в воде, и несут ответственность за поглощение остатков тела без жизни, а также за хранение атомов углерода, а затем за выброс их в окружающую среду..

Океанический регулятор

Углерод также присутствует в больших океанских телах планеты, как правило, в форме бикарбонат-ионов; результат растворения углекислого газа, присутствующего в атмосфере.

Углерод подвергается реакции, которая переводит его из газообразного состояния в жидкое и превращается в бикарбонат-ионы..

В океанах бикарбонат-ионы функционируют в качестве регуляторов рН, необходимых для создания идеальных химических условий, способствующих формированию морской флоры и фауны различных размеров, освобождая место для пищевых цепей океанических видов..

Углерод может быть выпущен из океана в атмосферу через поверхность океана; однако эти количества очень малы.

ссылки

  1. Браун, С. (2002). Измерение, мониторинг и проверка углеродных выгод для лесных проектов. Философские труды Королевского общества, 1669-1683.
  2. Паппас С. (9 августа 2014 г.). Факты об углероде. Получено от Live Science: livescience.com
  3. Samsa, F. (s.f.). Почему углерод важен для живых организмов? Получено от Hunker: hunker.com
  4. Певица, Г. (с.ф.). Что делает углерод для человеческих тел? Получено от HealthyLiving: healthyliving.azcentral.com
  5. Уилфред М. Пост, W.R., Zinke, P.J. & Stangenberger, A.G. (1982). Почвенно-углеродные пулы и мировые зоны жизни. природа, 156-159.

История открытия углерода

На самом деле углерод был известен человеку еще с глубокой древности в виде своих аллотропных модификаций: алмаза и графита. Помимо этого углерод в виде древесного угля активно применялся при выплавке металлов. От угля происходит и само название углерода, как химического элемента.

Но в те далекие времена люди пользовались углеродом в виде угля, или любовались им же, в виде алмазов, неосознанно, без понимания того, какой важный химический элемент стоит за всем этим.

Научное открытие углерода произошло в 1791 году, когда английский химик Теннант впервые получил свободный углерод. Для получения углерода он пропускал пары фосфора над прокаленным мелом. В результате этой химической реакции образовались фосфат кальция и чистый углерод. Впрочем, этому опыту предшествовали и другие искания, например выдающийся французский химик Лавуазье поставил опыт по сжиганию алмаза при помощи большой зажигательной машины. Драгоценный алмаз сгорел без остатка, после чего ученый пришел к выводу, что алмаз представляет собой ничто иное как кристаллический углерод.

алмаз

Интересно, что в этих опытах совместно с алмазом пробовали сжигать и другие драгоценные камни, к примеру, рубин. Но другие камни выдерживали высокую температуру, только алмаз сгорал без остатка, что и обратило внимание на его отличную химическую природу.

Историческая справка

У. в ви­де дре­вес­но­го уг­ля при­ме­нял­ся в глу­бо­кой древ­но­сти для вы­плав­ки ме­тал­лов. Из­дав­на из­вест­ны ал­маз и гра­фит. Эле­мен­тар­ная при­ро­да У. ус­та­нов­ле­на во 2-й пол. 18 в.

Авторы

  • Наталья Борисовна Наумова ФГБУН Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, проспект Академика Лаврентьева, 8/2, г. Новосибирск, 630090, Россия. https://orcid.org/0000-0003-2354-5065

doi.png https://doi.org/10.31251/pos.v1i2.13

Кислород

Как известно, лишь 21 процент атмосферы составляет кислород, причем организм человека использует порядка пяти его процентов, тогда как оставшиеся 16 процентов мы выдыхаем, то есть не используем. При этом для человека кислород – элемент первостепенной необходимости.

belok2.jpeg

Важно! Не следует забывать о том, что около 63 процентов тела человека приходится на воду, в составе которой (вернее, в каждой ее молекуле) присутствует один атом кислорода. Поэтому крайне важно постоянно восполнять недостаток кислорода, для чего достаточно ежедневно бывать на свежем воздухе и правильно питаться, включая в рацион кислородсодержащие продукты.

В каких продуктах содержится кислород?

Ответ на этот вопрос очевиден: кислород есть во всех продуктах, но больше всего его в сочных фруктах и овощах, которые по праву называют кислородсодержащей пищей.

belok3.jpg

А вот фаст-фуд, ежедневные стрессы, несбалансированные диеты, малоактивный образ жизни и отсутствие полноценного отдыха лишь приближают человека к так называемой «кислородной недостаточности», при которой нарушается работа всех систем и органов человека.

Углерод в таблице Менделеева

В основе расположения химических элементов в периодической системе Менделеева лежит их атомный вес, рассчитанный относительно атомного веса водорода. Атомная масса углерода составляет 12,011, согласно ней он занимает почетное 6-е место в таблице Менделеева и обозначается латинской литерой С.

Углерод в таблице Менделеева

Помимо этого следует обратить внимание на следующие характеристики углерода:

  • Природный углерод состоит из смеси двух стабильных изотопов 12С (98,892%) и 13С (1,108%)
  • Помимо этого известно 6 радиоактивных изотопов углерода. Один из них, изотоп 14С с периодом полураспада 5,73*103 лет в небольших количествах образуется в верхних слоях атмосферы нашей планеты под действием космического излучения.

Строение атома углерода

Атом углерода имеет 2 оболочки (как впрочем, и все элементы, расположенные во втором периоде) и 6 электронов: 1s22s22p2. Четыре валентных электрона находятся на внешнем электронном уровне атома углерода. А оставшиеся два электрона находятся на отдельных p-орбиталях, при этом они являются неспаренными.

Строение атома углерода

Так на картинке изображена схема электронного строения атома углерода.

Углерод в органической химии

Углерод занимает особое место в периодической cистеме. Благодаря своему строению он образует длинные цепочки связей линейной или циклической структуры. Известно более 10 миллионов органических соединений. Несмотря на свое разнообразие, на воздухе и под действием температуры они всегда будут превращаться в углекислый газ и воду.

566_xd0j0b.jpg [Deposit Photos]

Роль углерода в нашей повседневной жизни огромна. Без углекислого газа не будет происходить фотосинтез — один из основных биологических процессов.

Стандартная атомная масса.

В 1961 Международные союзы теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) и по физике приняли за единицу атомной массы массу изотопа углерода 12C, упразднив существовавшую до того кислородную шкалу атомных масс. Атомная масса углерода в этой системе равна 12,011, так как она является средней для трех природных изотопов углерода с учетом их распространенности в природе. См. АТОМНАЯ МАССА.

Химические свойства углерода

В обычных условиях углерод, как правило, химически инертен, но при высоких температурах он может вступать в химические взаимодействия со многими другими элементами, обычно проявляя сильные восстановительные свойства. Приведем примеры химических реакций углерода как восстановителя с:

— с кислородом
C0 + O2  –t°=  CO2 углекислый газ

при недостатке кислорода — неполное сгорание:
2C0 + O2  –t°= 2C+2O угарный газ

— со фтором
С + 2F2 = CF4

— с водяным паром
C0 + H2O  –1200°= С+2O + H2 водяной газ

— с оксидами металлов. Таким образом, выплавляют металл из руды.
C0 + 2CuO  –t°=  2Cu + C+4O2

— с кислотами – окислителями:
C0 + 2H2SO4(конц.) = С+4O2­ + 2SO2­ + 2H2O
С0 + 4HNO3(конц.) = С+4O2­ + 4NO2­ + 2H2O

— с серой образует сероуглерод:
С + 2S2 = СS2.

Порой углерод может выступать и как окислитель, образуя карбиды при вступлении в химические реакции с некоторыми металлами:

4Al + 3C0 = Al4C3

Ca + 2C0 = CaC2-4

Вступая в реакцию с водородом, углерод образует метан:

C0 + 2H2 = CH4

Применение углерода

Можно сказать, что углерод неразрывно связан с самим развитием человеческой цивилизации. Именно из соединений с участием углерода образованы основные топлива, благодаря которым ездят машины, летают самолеты, вы можете приготовить себе еду и обогреть свой дом в холодную пору – это нефть и газ. Помимо этого соединения углерода активно используются в химической и металлургической промышленности, в фармацевтике и строительстве. Алмазы, будучи аллотропной модификацией углерода используются в ювелирном деле и ракетостроении. В целом промышленность современности не может обойтись без углерода, он необходим практически везде.

применение углерода

Раздел

Обзоры и рецензии

См. также[править | править код]

  • Графит
  • Кремний
  • Германий
  • Графен

Углерод, видео

И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

1.jpg

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.

Литература[править | править код]

  1. Химия гиперкоординированного углерода, пер с англ., М., 1990.
  2. Kirk — Othmer encyclopedia, 3 ed., vol.4, N.-Y., 1978, p.556-709.
  3. Химия природных энергоносителей и углеродных материалов Т. В. Бухаркина, Н. Г. Дигуро

Опубликовано в журнале

journal-image

Ресурсосберегающее земледелие 4(40)/2018

Особенности возделывания Tillage Radish. Восстановление углерода в почве. Покровные культуры в прямом посеве. «ЭМ-препараты». Майкл Хорш: «Высокие урожаи остаются в прошлом, будущее — в качественной продукции». Покровные культуры. Зеленая низкоэмиссионная технология. Почвенный углерод. Выбросы оксида азота в сельском хозяйстве.

Дата публикации: 03.05.2019 2881

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...