Круговорот азота в природе схема уравнения реакций

Круговорот азота в природе

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 407.

Средняя оценка: 4.2

Всего получено оценок: 407.

Азот – один из жизненно важных элементов. Азот не фиксируется в организме в свободном виде. Поэтому в круговороте азота в природе помогают бактерии.

Общее описание

Азот – седьмой элемент периодической таблицы Менделеева. Проявляет две валентности – III и V. В природе это двухатомный газ (N2), плохо растворимый в воде. За счёт прочной тройной связи между атомами азот является малоактивным веществом, вступающим в реакции только при нагревании или под действием катализатора.

Рис. 1. Строение молекулы азота.

Элемент присутствует в почве, воде, живых организмах в составе сложных веществ. Свободный азот относительно стабилен в атмосфере, его содержание – 78 % от общего объёма газов. Азот может принимать жидкую и твёрдую формы.

Элемент входит в состав аминокислот и белков, нуклеиновых кислот. Без азота невозможно построение ДНК.

Круговорот

Схему круговорота азота в природе условно можно разделить на две части – грунтовую и атмосферную. Круговорот азота через почву осуществляется следующим образом:

  • в результате гниения органических веществ (растений, животных) азот превращается в аммиак (NH3);
  • под действием бактерий аммиак окисляется до азотной кислоты (HNO3);
  • азотная кислота вступает в реакцию с элементами почвы, образуя кислые соли (нитраты) – СаСО3, Ca(NO3)2;
  • нитраты поглощают растения.

В атмосферу азот также попадает в результате гниения или при горении органических веществ, например, дров или торфа. Под действием разрядов молнии азот соединяется с кислородом, образуя оксид азота (II) – NO, а затем оксид азота (IV) – NO2.

Кроме того, свободный азот способны усваивать азотфиксирующие бактерии и некоторые виды сине-зеленых водорослей. Азотфиксирующие бактерии (азотфиксаторы) находятся в симбиозе с растениями. Например, клубеньковые бактерии живут на корнях бобовых растений. Азотфиксаторы могут усваивать азот в присутствии или в отсутствии кислорода, т.е. могут являться аэробами или анаэробами. Они также синтезируют нитраты.

Рис. 2. Азотфиксирующие бактерии на клубнях.

Растения могут усваивать азот только в составе солей азотной кислоты. Вместе с листьями азот попадает сначала в организм травоядных животных (консументов первого порядка), а затем – хищных животных (консументов второго порядка). Обратно азот возвращается при гниении и в составе мочевины (CH4N2O).

Рис. 3. Схема круговорота азота в природе.

Часть нитратов окисляется специальными денитрифицирующими бактериями до свободного азота, который возвращается в атмосферу. Процесс восстановления свободного азота из сложных соединений называется денитрификацией.

Что мы узнали?

Рассмотрели описание круговорота азота в природе. Азот – важный элемент, необходимый живым организмам для постройки тканей и синтеза ДНК. Свободный азот плохо вступает в реакции за счёт прочных тройных связей. Поэтому в усвоении азота помогают бактерии, синтезируя аммиак, азотную кислоту, нитраты. В составе солей азот попадает в растения и далее по пищевой цепочке в организмы травоядных и хищных животных. Новый цикл начинается при отмирании и разложении живых организмов.

Круговорот азота в природе: схема, описание, последовательность, значение и факты

Азот (N, лат. nitrogenium) – это один из наиболее распространенных элементов на планете, который циркулирует через нас, животных, растения и другие живые организмы. В этой статье мы не только рассмотрим круговорот азота в природе, но и поделимся некоторыми фактами об этом элементе!

Определение

Круговорот азота – непрерывная последовательность естественных процессов, в результате которых азот последовательно переходит из атмосферы в почву к живым организмам и обратно в воздух или почву, посредством таких процессов, как азотофиксация, нитрификация, разложение и денитрификация.

А теперь давайте рассмотрим все вышесказанное на примере из нашей жизни. Когда вы откусываете свой аппетитный бутерброд с индейкой, салатом и помидорами, вы, вероятно, не думаете о том, что, хотя атомы азота из этой пищи раньше были в коровьих фекалиях, она все равно имеет восхитительный вкус!

Извините, если испортили ваш обед, но эти атомы азота – настоящие туристы, посещающие воздух, микроорганизмы, растения, животных и почву через биогеохимический цикл азота или круговорот азота на Земле. Давайте проследим за некоторыми атомами азота через азотный цикл, чтобы увидеть, куда они направляются!

Этапы круговорота в природе

Вы окружены азотом! Фактически, 78% воздуха, которым вы дышите – это азот, но как он из воздуха попадает в ваш бутерброд? Хороший вопрос! Вот последовательность этапов, которые атом азота совершает в своем путешествии по азотному циклу:

1 Начнем с воздуха, которым вы дышите. Когда азот находится в воздухе, он называется атмосферным азотом и поступает в виде N2 (молекула азота из двух атомов). Растения мало что могут сделать с атмосферным азотом. Но в почве есть микроорганизмы-азотфиксаторы, которые могут преобразовывать азот в пригодную для использования растениями форму с помощью процесса, называемого азотфиксацией. Давайте рассмотрим, как происходит фиксация азота:

  • Атмосферный азот проникает в почву, где азотфиксирующие бактерии на корнях некоторых растений превращают его в аммоний (азот, присоединенный к атомам водорода, NH4+). Есть некоторые свободноживущие бактерии (не на корнях растений), которые также являются фиксаторами азота.
  • Молния может превращать атмосферный азот в оксиды азота, другой тип азота, связанный с атомами кислорода. Это составляет лишь небольшой процент азотфиксации.

2 Бактерии и археи в почве превращают аммоний в нитриты (NO2-), а затем в нитраты (NO3-) посредством нитрификации, которая, по сути, заключается в том, что бактерии превращают аммоний в нитраты. Нитраты – это азот, присоединенный к атомам кислорода.

3 Теперь, когда атмосферный азот был заменен на нитраты, давайте посмотрим, что будет дальше. Ассимиляция – это когда растения используют азот для самых разных целей, таких как строительство листьев или создание ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Животные и другие организмы поедают растения, и азот также попадает в их тела.

4 В конце концов растения, животные и другие организмы умирают и разлагаются, высвобождая азот обратно в почву. Бактерии и грибы помогают расщеплять мертвые организмы, а в результате аммонификации азот снова превращается в аммоний. Аммоний опять превращается в нитриты и нитраты бактериями (мы снова возвращаетесь к шагу 2).

5 Специальные бактерии могут превращать нитраты обратно в атмосферный азот посредством процесса, называемого денитрификацией, когда азот из почвы снова попадает в атмосферу. И вы снова на шаге 1!

Так как же атомы азота попали в ваш бутерброд с индейкой? Азот из воздуха был превращен в азот, который могли использовать растения, например салат и помидоры на вашем бутерброде. Однажды индейка съела несколько растений, и азот попал в ее тело. Но до того, как все это произошло, тот же самый атом азота был съеден коровой и возвращен в почву виде фекалий, где его использовали растения, которые съела индейка!

Факты об азоте

Азотный цикл происходит непрерывно, когда вы сидите и читаете эту статью, и без него в вашем теле не было бы азота (и это очень прискорбно… вы не смогли бы жить без него). Давайте посмотрим на некоторые удивительные факты об азоте и его круговороте в природе:

  1. Азот используется в удобрениях, что заставляет растения расти быстрее.
  2. Азот – пятый по распространенности элемент во всей вселенной.
  3. Азот не имеет запаха и цвета.
  4. Слишком много азота (чрезмерное использование удобрений) может привести к заболеваниям у людей и животных.
  5. Азотфиксирующие бактерии можно найти на корнях бобовых, таких как соя. Древние римляне меняли свои бобовые культуры каждые четыре года, что обеспечивало лучший урожай.
  6. Цианобактерии также являются фиксаторами азота.
  7. Ваше тело нуждается в азоте для таких вещей, как кровь, кожа, мышцы и ДНК.
  8. Жидкий азот – это на самом деле атмосферный азот, который становиться жидкостью при температурах от -210° C (-346° F) до -195° C (-320 ° F).
  9. 3% массы вашего тела составляет азот.

Круговорот азота в природе.

Предлагаю пакет файлов, согласно названия: два изображения в разном формате и информационная карта к ним. Информационные карты хорошо «работают» в качестве раздаточного материала для самостоятельной подготовки с последующим обсуждением. Изображение можно вывести на экран.

Просмотр содержимого документа
«Азот круговорот»

Круговорот химических элементов в природе на примере азота.

Роль живых существ в круговороте химических элементов.

Круговорот химических элементов представляет собой непрерывный природный процесс перехода атомов химических элементов из одних веществ в другие, охватывает природные явления и жизнедеятельность различных видов организмов: растений, животных, бактерий . Круговорот связывает живую и неживую природу, объясняет их единство, поддерживает бесконечность существования материального мира.

Рассмотрим подробнее круговорот важнейшего элемента – Азота по схеме.

(на доске уравнения некоторых реакций, рассказывать по этой таблице)

Азот – важнейший биоэлемент, важнейший элемент плодородия. Этот химический элемент необходим как растениям, так и животным для построения белков – главное строительное вещество клеток. Азот в свободном состоянии, бесцветный газ составляет 78% атмосферного воздуха. Проблема в том, что усваивать свободный азот из воздуха не могут не растения , ни животные. Проблема решается за счет естественных и искусственных процессов и некоторых видов бактерий.

Во время прохождения грозового разряда через атмосферу, при температуре выше 4000 0 , газ азот и газ кислород соединяются

Образовавшийся в атмосфере оксид азота ( II ) моментально окисляется в более устойчивый оксид азота ( IV ), который растворяется в дождевой воде, реагирует с ней и попадает в почву в виде азотной кислоты, которая в почве превращается в соли нитраты.

Растения получают азот из почвы, поглощая нитрат- анионы;

Усваивая соли, растения растут, так как синтезируют растительный белок, которым питаются животные;

В организме животных белки расщепляются, выделяя энергию, а излишки азота превращаются в органическое вещество – мочевину. В почве мочевина и другие продукты жизнедеятельности при участии бактерий превращаются в соли аммония.

Нитрифицирующее бактерии превращают катион аммония в нитрат-анион, который поглощают растения в процессе питания из почвы.

мочевина аммиак катион аммония нитрат-анион

Существуют бактерии, которые в почве участвуют в процессе распада умерших организмов, азот при этом так же попадает в почву в виде солей, которые поглощаются растениями;

Большое значение имеют азотфиксирующие бактерии, обитающие в клубеньках бобовых культур: усваивают свободный азот и переводят его в связанное состояние. По этой причине бобовые культуры включают в севооборот в земледелии.

Денитрифицирующие бактерии усваивают связанный азот, и переводят его в свободное состояние, то есть газ возвращается в атмосферу;

Перед человечеством стоит задача повышения урожайности земледелия. Для этого разработаны технологии получения азотных минеральных удобрений, связывая атмосферный азот и превращая его в газ аммиак.


источники:

http://natworld.info/nauki-o-prirode/krugovorot-kisloroda-v-prirode-shema-kratkoe-opisanie-etapy-i-rol

http://multiurok.ru/files/krughovorot-azota-v-prirodie-1.html