مقایسه نیتروژن و دی اکسید کربن

نیتروژن و دی اکسید کربن، عناصر حیاتی موجود در جو

اتمسفر زمین از یک لایه طبقه بندی شده از گازها تشکیل شده است که به دلیل گرانش در محل خود نگه داشته می شوند. عناصر اصلی هوا شامل نیتروژن، اکسیژن، آرگون و دی اکسید کربن می باشد. نیتروژن و دی اکسید کربن هر دو برای حیات روی زمین ضروری هستند. این دو عنصر برای تعدادی از فرآیندهای بیوشیمیایی مانند فتوسنتز و سنتز پروتئین حیاتی هستند.

خواص فیزیکی و شیمیایی نیتروژن

نیتروژن یکی از عناصر جدول تناوبی با عدد اتمی 7 است. هسته نیتروژن شامل 7 پروتون با بار مثبت و معمولاً 7 نوترون است. به خاطر اینکه اتم از نظر الکتریکی خنثی باشد، 7 الکترون در مدارهایی به دور هسته می چرخند. نیتروژن در دمای اتاق به صورت گاز است و حدود 78 درصد از اتمسفر زمین را تشکیل می دهد. نیتروژن در دمای 210.1- درجه سانتیگراد مایع می شود و به این ترتیب می توان از آن در آزمایش ها و کاربردهای برودتی استفاده کرد.

خواص فیزیکی و شیمیایی دی اکسید کربن

مولکول دی اکسید کربن شامل یک اتم کربن و دو اتم اکسیژن است. الکترون های موجود در مدار بیرونی اتم های کربن و اکسیژن برای ایجاد پیوندهای کووالانسی مشترک هستند. دی اکسید کربن در دمای اتاق گاز است و حدود 0.03 درصد از اتمسفر زمین را تشکیل می دهد. دی اکسید کربن از این نظر غیر معمول است که بدون عبور از فاز مایع در فشار معمولی جو، یک جامد را تشکیل می دهد. این فرایند به عنوان تصعید شناخته می شود که طی آن دی اکسید کربن در دمای 56- درجه سانتیگراد به یخ خشک تبدیل می شود.

نقش دی اکسید کربن در فرآیندهای بیولوژیکی

فتوسنتز، فرایندی که طی آن گیاهان نور خورشید را به گلوکز تبدیل می کنند، یکی از اساسی ترین واکنش های بیولوژیکی است که در زمین رخ می دهد و اساس زندگی را در انتهای زنجیره غذایی تشکیل می دهد. در فرآیند فتوسنتز به منظور تولید گلوکز به منبع طبیعی کربن نیاز است که این ماده از از گاز دی اکسید کربن موجود در اتمسفر به دست می آید.

نقش گاز نیتروژن در فرآیندهای بیولوژیکی و چرخه نیتروژن

نیتروژن یکی از اجزای سازنده مولکول های بیولوژیکی اساسی مانند پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک است. گاز نیتروژن توسط باکتری های تثبیت کننده نیتروژن، از جو زمین جذب می شود. در طی این فرآیند ، گازهای نیتروژن و هیدروژن به آمونیاک تبدیل می شوند که گیاهان می توانند مستقیماً آن را جذب کنند. همچنین، آمونیاک در خاک به نیترات نیز تبدیل می شود که گیاهان آن را هم می توانند جذب کنند. گیاهان از آمونیاک و نیترات برای سنتز مولکول های بیوشیمیایی مانند کلروفیل، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک استفاده می کنند. نیتروژن می تواند از طریق چندین فرآیند به جو زمین بازگردانده شود. باکتری های نیتروژن زدایی که در خاک زندگی می کنند می توانند نیترات را به گاز نیتروژن تبدیل کنند. از طرف دیگر، مولکول های حاوی نیتروژن در گیاهان توسط حیوانات مصرف می شود و در نتیجه فضولات غنی از نیتروژن ایجاد می شود. باکتری ها آمونیاک موجود در این فضولات را تجزیه کرده و آن را به نیترات تبدیل می کنند. سپس باکتری های نیتروژن زدا، نیترات را به گاز نیتروژن تجزیه می کنند. این مراحل، اساس چرخه نیتروژن را تشکیل می دهند.