A szárazföldi élet alapja
Az oxigén és az ózon
Az oxigén eredete, előfordulása
Sem az elsődleges, sem a másodlagos légkörben nem fordult elő oxigén, hisz rendkívül reakcióképes, így könnyen és gyorsan reagál számtalan vegyülettel. A különböző molekulák oxigénnel történő egyesülését tudományosan oxidációnak nevezzük. Az óceánokban megjelenő ősi fotoszintetizáló moszatok által termelt oxigén, már a vízben reakcióba lépett különböző ásványokkal, így a légkörbe sokáig ki sem jutott. Miután a tengerek és óceánok ásványai minden lehetséges oxigént megkötöttek, csupán ezután nyílt meg az oxigén lehetősége a légkör meghódítására. Jelen ismereteink szerint 2,5 milliárd éve kezdett el emelkedni a légköri oxigénszint, de 1 milliárd év leforgása alatt (azaz 1,5 milliárd éve) is mindössze a mai szint 1%-át érte el. Feltételezéseink szerint a mai, 21%-os arányt kb. 300 millió éve érhette el.
A földtörténet korai időszakában lejátszódó eseményeknek köszönhető, hogy az oxigén fő előfordulási helye nem a légkör, hanem az ásványok és a közetek. Ugye emlékszel az oxid ásványokra és a mészkőre?
Élőlények és az oxigén kapcsolatának alakulása
Az oxigén kémiai tulajdonságai
Korábbi tanulmányaid segítségével válaszolj az alábbi kérdésekre!
1. Melyik főcsoportban található az oxigén? Hány legkülső elektronja van?
2. Rajzold le az oxigén kémiai jelölését, jelölve a legkülső elektronokat!
3. Rajzold le az oxigénmolekula szerkezetét!
A képen az oxigénmolekula szerkezete látható. Ahogy korábbi tanulmányaidból tudhatot az oxigénmolekulában kétszeres kovalens kötés van. A két kötés közül az egyik, a szigma a két atommagot összekötő tengely mentén helyezkedik el. A másik, a pi-kötés a szigma-kötés alatt és felett helyezkedik el.
A két atommag közötti távolságot kötéstávolságnak nevezzük, mértékegysége a pikométer (pm). 1 pm=10-12 méter.
5. Mi mondható el a szigma- és a pi-kötés erősségéről?
A kettős kovalens kötés viszonylag nagy stabilitást biztosít az oxigénmolekulának, ez azonban ellentmond a bevezetőkben írtaknak, ahol azt állítottuk, hogy az oxigén igen reakcióképes. Nos. Utóbbi állításunk igaz, csak annyi kitétel szükséges, hogy az oxigén megfelelő körülmények közt a legtöbb elemmel reagál. Szobahőmérsékleten kevésbé reakcióképes.
Az oxidációt a köznyelvben égésnek nevezzük, tehát az égés nem más, mint oxigénnel történő egyesülés. Azt már kevesebben tudják, hogy az égésnek több típusa van. Beszélhetünk gyors és lassú égésről, szénvegyületek égésekor tökéletes és tökéletlen égésről.
Készítsünk oxigént!
A vízbontó készülék elektromos áram hatására avizet hidrogénre és oxigénre bontja. A kálium-permanganát hevítésével oxigén állítható elő.
8. Az alábbi fogalmak felhasználásával rajzold le az oxigén körforgását!
növények, állatok, tengervíz, kőzetek, tábortűz
Az ózon eredete és előfordulása
Az oxigénmolekulákból ultraibolya sugárzás hatására ózonmolekulák képződnek. Ez a folyamat természetes körülmények között a légkör felsőbb rétegeiben játszódik le, így a keletkező ózon 15-35 km magasságban alkotja az ózonréteget. Az ember környezetszennyezése következtében a levegőbe került gázok elősegítik az ózon talajközeli rétegekben történő keletkezését is, amely rendkívül veszélyes az élőlényekre, elsősorban a rákos daganatok kialakulását segíti elő.
Az ózonréteg megjelenése nyílván összefüggésbe hozható az őt létrehozó oxigénmolekulák kialakulásával. Amikor 1,5 milliárd éve a légkör oxigénszintje elérte a mai szint 1%-át, az ózonszint mai koncentrációjának 10%-át súrolta.
- a bőrben lévő festéktartalmú sejtek, a pigmentsejtek képződéséhez szükséges;- veszélyes;
- a légkör a 3/4-ét elnyeli;
- igen fontos a D-vitamin képzésében;
- az ózonréteg vékonyodása miatt mennyisége nő;
- elősegíti a bőrdaganatok kialakulását;
- minden élő szervezetre halálos;
- a légkör teljes egészében kiszűri;
Az ózonréteg vastagságát Dobson-egységben mérik. 100 Dobson-egységnyi ózonréteg légköri nyomáson 1 mm. A sértetlen ózonpajzs 300-400 Dobson-egység vastagságú.
Az "ózonpajzs" jelentősége
Az ózonréteg nélkülözhetetlen a szárazföldi élet szempontjából, mivel kíszűri a Napból érkező káros sugarakat. Az ibolyántúli sugarak megszűréséhez szükséges erősségű és nagyságú ózonernyő feltehetően 400-500 millió éve alakulhatott ki. A természet egyik csodája, hogy az óceánban megjelenő azon fajok, amelyek készen álltak a szárazföld meghódítására kb. 500 millió éve jelentek meg, vagyis pont akkor, amikor a védelmező ózonpajzs már kialakult.
10. Az ábra segítségével nevezd meg, mely területeken a legvékonyabb az ózonréteg? Mivel magyarázható, hogy a lakott területektől távol, a sarkvidékek légköre a legveszélyeztetettebb? Az ábra nagyítható!
Az ózon réteg változása 1992 és 93 között az Északi-félgömbön
Az ózon réteg változása 1992 és 93 között a Déli-félgömbön
11. Milyen kapcsolat van a képek és az UV-sugárzás között?
12. Próbáld tudományosan magyarázni a halogénezett szénhidrogén kifejezést!
13. Az alább vegyületek közül húzd alá a halogénezett szénhidrogéneket!
(faszesz)14. Hogyan pusztítják a CFC-k az ózonréteget?
A triklór-fluor-metán (freon-11 vagy CFC-11) kibocsátási térképe
A diklór-difluor-metán (freon-12 vagy CFC-12) kibocsátási térképe
oxidáció, kötéstávolság, Dobson-egység, ultraviola-sugárzás, halogénezett szénhidrogének, CFC
