1. Круговорот азота в биосфере 2. Закон Генри. Константа Генри 3. Принцип разделения веществ составляющих гумус.

реферат по химии окружающей среды на три темы. защищен на отлично. ...

1. Круговорот азота в биосфере
2. Закон Генри. Константа Генри
3. Принцип разделения веществ составляющих гумус.
4. Список использованных источников
 

Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH3) или ионов аммония (NH4+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3–).

Закон Генри — закон, по которому при постоянной температуре растворимость газа в данной жидкости прямо пропорциональна давлению этого газа над раствором. Закон Генри записывается обычно следующим образом:

Различают два пути денитрификации: косвенный, или химический; и прямой или биологический. Косвенный процесс денитрификации связан с протеканием химических реакций:R-NH2 +HNO2 = R-OH +N2 +H2O(NH2)2CO + 2HNO2=2N2 +CO2 +3H2O2HNO3=NO + NO2 + H2O +O23HNO2=2NO + HNO3 +H2OРазличают два типа процесса денитрификации:Специфическую, или диссимиляторную, и неспецифическую денитрификацию. В процессе диссимиляторной денитрификации происходит восстановление нитратов до молекулярного азота в результате переноса электронов с субстрата ( донора электронов) на нитраты, при этом высвобождается необходимая для микроорганизмов энергия.Диссимиляторная денитрификация протекает при участии микроорганизмов из родов Pseudomonas, Achromobacter, Micrococcus, Bacillus, Thiobacillus CITATION 411 \l 1049 (4). Эти бактерии используют нитраты как источник энергии в отсутствие кислорода. Энергетический эффект этого процесса оценивается в 1760 кДж/моль. Суммарно процесс можно представить уравнением:C6H12O6 + 4NO3- => 6CO2 + 6H2O + 2N2.Образование молекулярного азота из органических соединений, нитратов и нитритов происходит в почвах и водных экосистемах в аэробных условиях. Денитрификация не всегда приводит к выделению молекул N2. Она может завершаться также образованием оксидов азота. Например, в анаэробном окружении многие микроорганизмы используют нитраты и нитриты в качестве источника энергии и акцептора электронов при дыхании:[CH2O] + 2NO3- + 6H+ => N2O + CO2 + 4H2O[CH2O] + 4NO2- + 4H+ => 4NO + CO2 + 3H2OОбразование оксида азота, азотной и азотистой кислотыСоединения азота в тропосфере представлены в основном оксидами азота, аммиаком и солями аммония, а также азотной кислотой и нитратами. Среди оксидов азота следует выделить гемиоксд(N2O). Другие соединения азота с кислородом ( NO3, N2O3,N2O4,N2O5) в условиях тропосферы являются неустойчивыми. Так, например, триоксид диазота в тетраоксид диазота легко разлагаются с образованием NO И NO2:N2O3 + hv => NO + NO2N2O4 +hv=>2NO2..Триоксид азота сравнительно быстро подвергается фотодиссоциации или вступает во взаимодействие с другими примесями:NO3 +hv => NO+O2NO3 + NO=> 2NO2Пентаоксид диазота также является неустойчивым в тропосфере соединением и разлагается с образованием триоксида диазотаи кислорода или под действием влаги превращается в азотную кислоту:N2O5 => N2O3 + O2N2O5 + H2O => 2HNO3 .Поэтому под общей формулой оксидов азота NOx обычно подразумевают NO, NO2, N2O.В образовании азотной кислоты из оксидов азота ключевую роль играют гомогенные газофазные реакции, инициируемые радикалами: NO + CH3OO* => NO2 + CH3O*NO + HOO* => NO2 + HO*NO2 + HO* => HNO3Ночью, когда прекращается фотохимическая генерация радикалов, окисление NOx и образование азотной кислоты продолжается за счёт взаимодействия оксидов с озоном и NO3:NO2+O3 => NO3 + O2 [k=1,2 * 10-13 exp (-2450/Т) см3/(молекула *с)],NO2+NO3 =>N2O3 [k=1,48*10-13 exp(861/Tсм3/(молекула *с)],N2O5 + H2O => 2HNO3Определённый вклад в окисление NOx вносят также реакции в водной фазе и гетерогенные процессы. Для NO2 в качестве основного направления окисления в жидко-капельных аэрозолях рассматривается взаимодействие пероксидом водорода:NO2 +1/2H2O2 => HNO3Около 24% HNO3 появляется в атмосфере в результате взаимодействия пентаоксида диазота с молекулами воды. До 28% всей выделяющейся в атмосфере азотной кислоты образуется при взаимодействии триоксида с органическими кислородсодержащими радикалами.Часть азотной кислоты разлагается с образованием диоксида или триоксида азота, которые вновь включаются в атмосферный цикл соединений азотаNHO3 => OH + NO2HNO3 + OH => NO3 + H2OОсновное количество азотной кислоты выводится из тропосферы с атмосферным и осадками в виде растворов HNO3и её солей. АссимиляцияУсваиваемые соединения азота могут накапливаться в почве в неорганической форме (нитрат) или могут быть включены в живой организм как органический азот. Ассимиляция и минерализация определяет поглощение соединений азота из почвы, объединение их в биомолекулы растений и конверсию в неорганический азот после отмирания растений, соответственно. Ассимиляция - переход неорганического азота (типа нитрата) в органическую форму азота как, например, аминокислоты. Нитрат переходит с помощью ферментов сначала в нитрит (редуктаза нитрата), затем в аммиак (редуктаза нитрита). Аммиак входит в состав аминокислот .Равновесие между какими компонентами природных систем определяется законом Генри? Какие параметры природных систем определяют величину константы Генри?Закон Генри  — закон, по которому при постоянной температуре растворимость газа в данной жидкости прямо пропорциональна давлению этого газа над раствором. Закон Генри записывается обычно следующим образом:С=Кргде:р — парциальное давление газа над раствором, ПаС — молярная концентрация газа в растворе, моль/лК— коэффициент (константа) Генри, моль/(Па*л). Коэффициент зависит от природы газа и растворителя, а также от температуры. С увеличением температуры, константа также увеличивается CITATION 58 \l 1033 (5). Константы Генри некоторых газов для воды.ГазH2HeArN2O2CO2K13112649662161077329,3Кислород, как правило, поступает в воду из воздуха, поэтому в поверхностных источниках его содержание в воде, в соответствии с законом Генри, близко к значению растворимости при данных температуре и давлении.Значение растворенности кислорода при различном давлении. Растворимость, газа зависит от природы жидкости и газа. Например, кислород растворяется в воде в количестве примерно вдвое большем, чем азот. Это обстоятельство имеет большое значение для жизни живых организмов в воде.Растворимость в воде некоторых газов при различных температурах (в г/л)ГазТемпература, 02040Азот0,02930,01640,0118Аргон0,0580,0370,027Кислород0,0490,0310,023Углекислый газ1,7130,8780,53Хлористый водород506442386Растворимость молекулярного азотав воде при различных давлениях и температурахРастворимость выражена величиной β.Давление, Т   Сатм25255075100250,3480,2730,2540,266500,6740,5330,4940,5161001,2641,0110,9460,9862002,2571,8301,7321,8223003,0612,5342,4132,5465004,4413,7203,5833,7998006,1345,2215,0625,36510007,156,1235,9346,250Растворимость диоксида углерода в воде при различных давлениях и температурахДавление, атмТ,  С2035601002516,3   3018,210,6  3520,112,4  4022,014,28,5 4523,916,19,3 5025,718,010,2 60 22,712,1 70  14,26,580  16,37,490  18,88,5100  21,49,7110  24,310,8130   12,7150   15,1 Растворимость углекислого газа в воде выше для всех газов, она примерно в 70 раз выше растворимости кислорода и в 150 раз выше растворимости азота при коэффициенте адсорбции углекислого газа водой 12.8, что соответствует растворимости 87 мл газа в 100 мг воды. Это связано с тем, что углекислый газ реагирует с водой. когда СО2 растворяется в воде, то устанавливается равновесие между угольной кислотой Н2СО3, бикарбонатом НСО3- и карбонатом СО3-.H2O + CO2 ↔* H2CO3 ↔ H+ + HCO3- ↔ H+ + CO32-Расчёт константы ионизации в данном случае проводится по нижеследующей схеме:1) H2CO3 ↔ H+ + HCO3-2) HCO3- ↔ H+ + CO32-Баланс между углекислым газом, бикарбонатом и карбонатом зависит от pH: здесь действует принцип Ле Шателье - наличие в растворе ионов водорода сдвигает щелочную реакцию среды и кислую сторону (рН до 5,5). И наоборот удаление протонов из системы смещает равновесие реакции влево, когда углекислый газ восполняется из карбоната и бикарбоната. Таким образом, при низком значении pH, в системе преобладает углекислый газ, и фактически ни бикарбоната, ни карбоната не образуется, тогда как при нейтральном значении pH, бикарбонат доминирует над СО2 и Н2CO3. И только при высоком pH, преобладает карбонат.