Химия окружающей среды

Содержание

Литосфера. Химические элементы и их минералы в земной коре

Гидросфера. Вода в природе

Атмосфера. Химия атмосферы

Биосфера. Фотосинтез

Биогеохимические процессы

Используемая литература

Литосфера. Химические элементы и их минералы в земной коре

Сегодня масштабы воздействия человека на природу соизмеримы с масштабами глобальных природных процессов. Воздействие человека на природу может привести к нарушению энергетического и генетического баланса в природе, а так же к нарушению взаимосвязи живых организмов и среды их обитания – биосферы.

Наиболее распространенные элементы в земной коре:

· Кислород 47 %

· Кремний 29,5 %

· Алюминий 8,05 %

· Железо 4,65 % и т.д.

На Земле преобладают соединения кислорода. Это силикаты, алюмосиликаты, оксиды и гидроксиды. Менее распространены карбонатные соединения. Ещё меньше – сульфидные. Совокупность минералов составляет горную породу. Так, горная порода гранит состоит из кварца, полевого шпата и слюды.

Силикаты и алюмосиликаты – основа земной коры. Кора на 90 % состоит из кремнезема, силикатов и алюмосиликатов кальция и магния. Эти минералы составляют основу горных пород и продуктов их выветривания – почвы, песка и глины.

Гидросфера. Вода в природе

Вода – наиболее распространенное соединение в природе. Морская вода содержат значительное количество растворённых веществ. Большинство всего ионов Cl¹ и Na¹, а так же Mg², Ca², K¹, SO²ˉ. Морская вода – сырьевой источник для получения различных веществ. В молекуле воды за счет двух неподдельных электронных пар имеются 2 отрицательных полюса, а за счёт положительно поляризованных атомов водорода – 2 положительных полюса.

В кристаллике льда каждая молекула окружена четырьмя другими молекулами за счёт 4 водородных связей. Вследствие теплового перемещения молекул и разрыва водородных связей жидкая вода имеет более плотную структуру, чем лёд. Поэтому плотность воды в кристаллическом состоянии меньше, чем жидкость.

Наличие в природной воде солей кальция и магния обусловливает ее жесткость. Различают временную и постоянную жесткость. Временную жесткость придают воде гидрокарбонаты, постоянную – сульфаты и хлориды кальция и магния. Временная жесткость устраняется при кипячении воды. При этом гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты. Широкое распространение в технике получил метод устранения нежелательных ионов методом ионного обмена, например с помощью алюмосиликата натрия удаляются ионы кальция.

Атмосфера. Химия атмосферы

Состав атмосферы существенно изменяется в зависимости от высоты. На уровне моря воздух имеет свой состав. В верхних слоях атмосферы ультрафиолетовое излучение Солнца вызывает фотодиссациацию молекул кислорода. Столкновение молекул О2 и атомов О приводит к образованию озона. В верхних слоях атмосферы устанавливается равновесие. И озон отражает инфракрасное излучение Земли, препятствуя тем самым её охлаждению. Так же на состояние равновесия существенное влияние оказывают атомы Cl, молекулы NO, которые выполняют роль катализатора распада молекул озона. Увеличению концентрации оксида азота в верхних слоях атмосферы связанно с полётом в стратосфере сверхзвуковых самолётов. В двигателях внутреннего сгорания этих самолетов развиваются столь высокие температуры, что становиться возможным синтез оксида азота и выброс его в атмосферу. Преодоление последствий использования сверхзвуковых самолётов – одна из проблем защиты окружающей среды. Так же на озонный пояс вредное влияние оказывают хлорофтороуглероды. Молекулы этих соединений, попадая в верхние слои атмосферы, подвергаются фотолизу. Атомы Cl , подобно молекулам NO, могут играть роль катализатора распада озона и появлению «озоновых дыр». Сохранение «озонного щита» планеты – важнейшая проблема современности.

Биосфера. Фотосинтез

В биосфере осуществляется фотосинтез органичных веществ. Процесс синтеза сильно эндотермичен, осуществляется с уменьшением энтропии. Поэтому может проходить лишь за счёт внешнего мощного источника - Солнца. Фотосинтез глюкозы осуществляется с участием хлорофилла. В процессе фотосинтеза хлорофилл поглощает световую энергию и превращает её в энергию химических связей углевода. Для высокоорганизованных систем источником является энергия, запасенная в растительных и животных организмах. За счёт неё в организме животных осуществляются эндотермические процессы синтеза соединений, приводящие к их росту и развитию.

Биогеохимические процессы

Химические процессы, протекающие в биосфере Земли при участии живых организмов, изучает биогеохимия. Роль живых организмов в происходящих процессах огромна. Они определили круговорот химических элементов в природе, биогеохимические процессы. Под воздействием живых организмов разлагается растворённый в морской воде гидрокарбонат кальция Ca(HCO3)2. CaCO3используется организмами для построения своего скелета, скорлупы и т.д. после отмирания живых организмов из раковин возникают коралловые рифы и острова. Также за счёт энергии реакции существуют железобактерии. В болотах, канавах и прудах образуются хлопья гидроксида железа – чехлы погибших железобактерий. Такие колонии появляются в виде слизистого покрова в подтекающих водопроводных трубах. Результат биохимической деятельности – отложение «болотных» железных руд, в частности, Керченского месторождения.

Клубеньковые бактерии способны усваивать азот атмосферы и переводить его соединения, доступные для усвоения растений. Этот симбиоз особо благоприятно сказывается на урожайности бобовых культур. Микроорганизмы входят в состав бактериальных удобрений.

Используемая литература

«Большой справочник по Химии для школьников и поступающих в вузы» 1999 г.

«Учебник химии 10 класс» И.И. Новошинский и Н.С. Новошинская.