Каждое мгновение на Земле происходят многочисленные физические и химические явления. Некоторые изменения в природе циклические, то есть такие, которые периодически повторяются.
Часть изменений, которые происходят с веществами на планете, обусловлена химическими реакциями.
Совокупность процессов в природе, при которых атомы элемента вследствие химических реакций переходят от одних веществ к другим, называют круговоротом элемента.
Если главным веществом в круговороте Кислорода выбрать кислород, то можно выделить такие звенья этого глобального процесса (схема 1):
- образование кислорода (фотосинтез, разложение воды в верхних слоях атмосферы;
- трата кислорода (дыхание, окисление веществ в природе и технологических процессах, при пожарах, сгорании топлива и горючего);
- взаимопревращение кислородсодержащих соединений.
Схема 1
Фотосинтез происходит в зеленом листе растений при солнечном свете с участием углекислого газа, который содержится в воздухе, а также воды, некоторых веществ из почвы. Его продуктами являются органические вещества, которые накапливаются в растениях, и кислород, который поступает в атмосферу (рис. 1). Упрощенная схема фотосинтеза в растениях:
Рис. 1. Фотосинтез.
Неизменность содержания кислорода в атмосфере свидетельствует о том, что процессы его расходования и образования компенсируют друг друга.
Кислород способствует круговороту других элементов (например, Углерода, Азота, Серы), поскольку входит в состав большого количества соединений.
Биологическая роль кислорода
Каждый знает, что жизнь без кислорода на нашей планете невозможна. При дыхании в легкие поступает воздух. Кислород, который в нем содержится, соединяется с гемоглобином крови и разносится во все органы и ткани, где окисляет разные органические вещества, в том числе и полученные с едой. Продукты этих реакций необходимы организму для нормального роста и развития. Некоторые химические превращение при участии кислорода сопровождаются выделением тепла, благодаря чему поддерживается постоянная температура тела.
В состав воздуха, который выдыхает человек, входит углекислый газ. Его и воду считают продуктами полного окисления органических веществ.
Применение кислорода
Кислорода применяется в разных отраслях и в больших количествах (схема 2). В металлургии этот газ ускоряет процесс выплавки стали, улучшает ее качество. Кислород необходим в производстве многих химических соединений. Его используют в специальных устройствах для резки и варки металлов. Без баллонов, наполненных смесями кислорода с азотам или инертным газом гелием, не могут работать космонавты, пожарные, водолазы, военные лётчики. Кислородные подушки применяют при некоторых заболеваниях для облегчения дыхания. При помощи сжиженного кислорода создают необходимые условия для горения топлива в космических ракетах.
Схема 2
Широкое применение имеет и кислород, который содержится в воздухе. При его участии сгорает топливо на теплоэлектростанциях, горючее в двигателях автомобилей, обжигают руды на заводах цветной металлургии, совершают другие технологические процессы.
Озон
Кроме кислорода, Кислород образует еще одно простое вещество – озон 
При обычных условиях это бесцветных газ с резким запахом (название вещества происходит от греческого слова ozon – той, что имеет запах). Его в природе чрезвычайно мало. Почти весь озон содержится в слое атмосферы, нижняя граница которого проходит на высоте примерно 20 км, а верхняя – 25 км. Это так называемый озоновый слой (рис. 2). Содержание озона в нём по объему не превышает 0,0003%. Если бы можно было собрать весь озон атмосферы возле земной поверхности, то слой этого газа был бы толщиной 2-3 мм.
Рис. 2. Озоновый слой.
В воздухе озон образуется из кислорода под влиянием космической радиации или электрических разрядов (когда возникают молнии):
Озон – нестойкое вещество. Он достаточно быстро превращается в кислород, поглощая при этом часть ультрафиолетовых лучей солнечного света (рис. 78), которые являются вредными для живых организмов. Итак, разлагаясь, озон защищает людей, животных, растения.
В природе процессы образования и разложения озона компенсируют друг друга. Но в последнее время ученых обнаруживают периодическое разрушения озонового слоя, фиксируют появление в атмосфере озоновых “дыр”. Одна из причин этого явления – химические реакции между озоном и веществами промышленного происхождения. Теперь в мире проводят мероприятия, направленные на сохранение озонового слоя.
Озон применяют на практике. Благодаря бактерицидным свойствам его применяют для обеззараживания воды перед направлением её в водопровод.
Проблема чистого воздуха
Негативное влияние деятельности человека на состояние воздуха приобрело угрожающие масштабы. Теплоэлектростанции, автотранспорт, металлургические заводы, другие предприятия выбрасывают в атмосферу много вредных веществ (рис. 3). Наиболее загрязненным является воздух в больших городах и промышленных регионах.
Рис. 3. Загрязнение воздуха над промышленным центром.
С целью защиты атмосферы от загрязнений проводят разные мероприятия. На заводах, теплоэнергетических предприятиях из отработанных газов удаляют частицы пыли, а потом при помощи химических реакций обезвреживают газовые выбросы. Ученые разрабатывают технологические процессы, которые не приводят к загрязнению окружающей среды и не создают экологических проблем. В современных автомобилях используют эффективные катализаторы, которые способствуют более полному сгоранию горючего. Конкуренцию бензиновым двигателям начинают составлять электродвигатели, которые не загрязняют воздух.
В каждой стране работу промышленности, энергетики, транспорт организовывают так, чтобы уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу. Охрана воздуха от техногенных загрязнений является важным государственным делом.
Выводы:
- В природе атомы Кислорода вследствие химических реакций переходят от одних веществ к другим; происходит круговорот элемента.
- Кислород является важным продуктом фотосинтеза. Этот газ необходим для живых организмов. Его используют в промышленности, технике, медицине, а в составе воздуха – в теплоэнергетике, автотранспорте, других отраслях.
- Озон – одна из двух простых веществ Кислорода. Он в очень малом количестве содержится в воздухе. Поглощая часть ультрафиолетовых лучей солнечного света, озон превращается в кислород и одновременно защищает живые организмы от их пагубного влияния.
- В воздух постоянно поступают разные техногенные выбросы. Одной из главных задач человечества является охрана атмосферы от загрязнений.