O ciclo de oxigênio refere-se ao movimento circulatório de oxigênio na Terra. É um ciclo biogeoquímico gasoso. O oxigênio é o segundo elemento mais abundante na atmosfera depois do nitrogênio e o segundo mais abundante na hidrosfera depois do hidrogênio. Nesse sentido, o ciclo do oxigênio está conectado ao ciclo da água..
O movimento circulatório de oxigênio inclui a produção de dioxigênio ou oxigênio molecular de dois átomos (Odois) Isso ocorre devido à hidrólise durante a fotossíntese realizada pelos diferentes organismos fotossintéticos..
O Odois É utilizado por organismos vivos na respiração celular, gerando a produção de dióxido de carbono (COdois), sendo esta última uma das matérias-primas para o processo de fotossíntese.
Por outro lado, na alta atmosfera ocorre a fotólise (hidrólise ativada pela energia solar) do vapor d'água, causada pela radiação ultravioleta do sol. A água se decompõe liberando hidrogênio que é perdido na estratosfera e o oxigênio é integrado à atmosfera.
Ao interagir com uma molécula de Odois Com um átomo de oxigênio, ozônio (O3) O ozônio constitui a chamada camada de ozônio.
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O oxigênio é um elemento químico não metálico. Seu número atômico é 8, ou seja, possui 8 prótons e 8 elétrons em seu estado natural. Em condições normais de temperatura e pressão está presente na forma de gás dioxigênio, incolor e inodoro. Sua fórmula molecular é Odois.
O Odois inclui três isótopos estáveis: 16OU, 17Ou e 18O. A forma predominante no universo é o 16O. Na Terra, representa 99,76% do oxigênio total. O 18Ou representa 0,2%. A forma 17Ou é muito raro (~ 0,04%).
O oxigênio é o terceiro elemento mais abundante no universo. Produção de isótopos 16Ou começou na primeira geração de queima de hélio solar que ocorreu após o Big Bang.
O estabelecimento do ciclo de nucleossíntese carbono-nitrogênio-oxigênio em gerações posteriores de estrelas forneceu a fonte predominante de oxigênio nos planetas..
Altas temperaturas e pressões produzem água (HdoisO) no Universo, gerando a reação do hidrogênio com o oxigênio. A água faz parte da composição do núcleo da Terra.
Afloramentos de magma liberam água na forma de vapor e isso entra no ciclo da água. A água é decomposta por fotólise em oxigênio e hidrogênio por meio da fotossíntese e por radiação ultravioleta nos níveis superiores da atmosfera..
A atmosfera primitiva antes da evolução da fotossíntese por cianobactérias era anaeróbica. Para organismos vivos adaptados a essa atmosfera, o oxigênio era um gás tóxico. Ainda hoje uma atmosfera de oxigênio puro causa danos irreparáveis às células.
A fotossíntese originou-se na linha evolutiva das cianobactérias de hoje. Isso começou a mudar a composição da atmosfera da Terra há cerca de 2,3-2,7 bilhões de anos..
A proliferação de organismos fotossintetizantes mudou a composição da atmosfera. A vida evoluiu em direção à adaptação a uma atmosfera aeróbica.
As forças e energias que atuam para impulsionar o ciclo do oxigênio podem ser geotérmicas, quando o magma expele vapor de água, ou pode vir da energia solar.
Este último fornece a energia fundamental para o processo de fotossíntese. A energia química na forma de carboidratos resultante da fotossíntese, por sua vez, conduz todos os processos vivos pela cadeia alimentar. Da mesma forma, o Sol produz aquecimento planetário diferencial e causa correntes marinhas e atmosféricas..
Devido à sua abundância e alta reatividade, o ciclo do oxigênio se conecta com outros ciclos, como o COdois, nitrogênio (Ndois) e o ciclo da água (HdoisOU). Isso lhe confere um caráter multicíclico.
Os reservatórios de Odois e companhiadois eles estão ligados por processos que envolvem a criação (fotossíntese) e a destruição (respiração e combustão) da matéria orgânica. No curto prazo, essas reações de oxidação-redução são a principal fonte de variabilidade na concentração de O.dois na atmosfera.
Bactérias desnitrificantes obtêm oxigênio para sua respiração a partir de nitratos no solo, liberando nitrogênio.
O oxigênio é um dos principais componentes dos silicatos. Portanto, constitui uma fração importante do manto e da crosta terrestre..
21% da atmosfera é composta de oxigênio na forma de dioxigênio (Odois) As outras formas de presença de oxigênio atmosférico são o vapor de água (HdoisO), dióxido de carbono (COdois) e ozônio (O3).
71% da superfície da Terra é coberta por água. Mais de 96% da água presente na superfície da Terra está concentrada nos oceanos. 89% da massa dos oceanos é composta de oxigênio. O COdois Também é dissolvido em água e passa por um processo de troca com a atmosfera..
A criosfera se refere à massa de água congelada que cobre certas áreas da Terra. Essas massas de gelo contêm aproximadamente 1,74% da água da crosta terrestre. Por outro lado, o gelo contém quantidades variáveis de oxigênio molecular aprisionado.
A maioria das moléculas que constituem a estrutura dos seres vivos contém oxigênio. Por outro lado, uma grande proporção de seres vivos é água. Portanto, a biomassa terrestre também é uma reserva de oxigênio.
Em termos gerais, o ciclo que o oxigênio segue como agente químico compreende duas grandes áreas que configuram seu caráter de ciclo biogeoquímico. Essas áreas são representadas em quatro etapas.
A área geoambiental engloba os deslocamentos e contenções na atmosfera, hidrosfera, criosfera e geosfera de oxigênio. Isso inclui o estágio ambiental do reservatório e fonte, e o estágio de retorno ao meio ambiente..
Duas etapas também estão incluídas na área biológica. Eles estão associados à fotossíntese e respiração.
A principal fonte de oxigênio atmosférico é a fotossíntese. Mas existem outras fontes pelas quais o oxigênio pode entrar na atmosfera..
Um deles é o manto externo líquido do núcleo da Terra. O oxigênio chega à atmosfera na forma de vapor d'água por meio de erupções vulcânicas. O vapor de água sobe para a estratosfera, onde sofre fotólise como resultado da radiação de alta energia do sol e oxigênio livre é produzido..
Por outro lado, a respiração emite oxigênio na forma de COdois. Os processos de combustão, especialmente os processos industriais, também consomem oxigênio molecular e contribuem com COdois para a atmosfera.
Na troca entre a atmosfera e a hidrosfera, o oxigênio dissolvido nas massas de água passa para a atmosfera. Por sua vez, o COdois Atmosférico é dissolvido em água como ácido carbônico. O oxigênio dissolvido na água vem principalmente da fotossíntese de algas e cianobactérias.
Nos níveis superiores da atmosfera, a radiação de alta energia hidrolisa o vapor de água. A radiação de ondas curtas ativa moléculas Odois. Estes são divididos em átomos de oxigênio livres (O).
Esses átomos de O livres reagem com as moléculas de Odois e produzir ozônio (O3) Esta reação é reversível. Devido ao efeito da radiação ultravioleta, O3 decompõe-se em átomos de oxigênio livres novamente.
O oxigênio como componente do ar atmosférico faz parte de várias reações de oxidação, tornando-se parte de vários compostos terrestres. Um importante sumidouro de oxigênio é a oxidação dos gases das erupções vulcânicas..
A maior concentração de água na Terra são os oceanos, onde existe uma concentração uniforme de isótopos de oxigênio. Isso se deve à troca constante desse elemento com a crosta terrestre por meio de processos de circulação hidrotérmica..
Nos limites das placas tectônicas e das dorsais oceânicas, um processo constante de trocas gasosas é gerado..
As massas de gelo terrestre, incluindo as massas de gelo polares, geleiras e permafrost, são os principais sumidouros de oxigênio na forma de água em estado sólido..
Da mesma forma, o oxigênio participa das trocas gasosas com o solo. Aí constitui o elemento vital para os processos respiratórios dos microrganismos do solo..
Um importante sumidouro no solo são os processos de oxidação mineral e a queima de combustíveis fósseis..
O oxigênio que faz parte da molécula de água (HdoisO) segue o ciclo da água nos processos de evaporação-transpiração e condensação-precipitação.
A fotossíntese ocorre em cloroplastos. Durante a fase leve da fotossíntese, é necessário um agente redutor, ou seja, uma fonte de elétrons. O referido agente, neste caso, é água (HdoisOU).
Tirando hidrogênio (H) da água, oxigênio (Odois) como resíduo. A água entra na planta do solo através das raízes. No caso das algas e cianobactérias, é proveniente do meio aquático.
Todo o oxigênio molecular (Odois) produzido durante a fotossíntese vem da água usada no processo. CO é consumido na fotossíntesedois, energia solar e água (HdoisO), e o oxigênio é liberado (Odois).
O Odois gerado na fotossíntese é expelido para a atmosfera através dos estômatos, no caso das plantas. Algas e cianobactérias o devolvem ao meio ambiente por difusão por membrana. Da mesma forma, os processos respiratórios devolvem oxigênio ao meio ambiente na forma de dióxido de carbono (COdois).
Para desempenhar suas funções vitais, os organismos vivos precisam tornar efetiva a energia química gerada pela fotossíntese. Essa energia é armazenada na forma de moléculas de carboidratos complexos (açúcares) no caso das plantas. O resto dos organismos obtêm-no da dieta
O processo pelo qual os seres vivos desdobram compostos químicos para liberar a energia necessária é chamado de respiração. Esse processo ocorre em células e tem duas fases; um aeróbico e um anaeróbico.
A respiração aeróbica ocorre na mitocôndria em plantas e animais. Nas bactérias é realizado no citoplasma, uma vez que carecem de mitocôndrias.
O elemento fundamental para a respiração é o oxigênio como agente oxidante. A respiração consome oxigênio (Odois) e CO é liberadodois e água (HdoisO), produzindo energia útil.
O COdois e a água (vapor d'água) são liberados pelos estômatos das plantas. Em animais COdois é liberado pelas narinas e / ou boca e a água pela transpiração. Em algas e bactérias COdois é liberado por difusão por membrana.
Nas plantas, na presença de luz, desenvolve-se um processo que consome oxigênio e energia denominado fotorrespiração. A fotorrespiração aumenta com o aumento da temperatura, devido ao aumento da concentração de CO.dois com relação à concentração de Odois.
A fotorrespiração estabelece um balanço energético negativo para a planta. Consumir Odois e energia química (produzida pela fotossíntese) e libera COdois. Por esse motivo, eles desenvolveram mecanismos evolutivos para neutralizá-lo (metabolismos C4 e CAN)..
Hoje, a grande maioria da vida é aeróbica. Sem a circulação de Odois no sistema planetário, a vida como a conhecemos hoje seria impossível.
Além disso, o oxigênio constitui uma proporção significativa das massas de ar da Terra. Portanto, contribui para os fenômenos atmosféricos a ela vinculados e suas consequências: efeitos erosivos, regulação do clima, entre outros..
Diretamente, gera processos de oxidação no solo, de gases vulcânicos e em estruturas metálicas artificiais..
O oxigênio é um elemento com alta capacidade oxidativa. Embora as moléculas de oxigênio sejam muito estáveis porque formam uma ligação dupla, como o oxigênio tem uma alta eletronegatividade (capacidade de atrair elétrons), ele tem uma alta capacidade reativa. Devido a esta alta eletronegatividade, o oxigênio intervém em muitas reações de oxidação.
A grande maioria dos processos de combustão que ocorrem na natureza requerem a participação de oxigênio. Da mesma forma nas geradas pelo ser humano. Esses processos cumprem funções positivas e negativas em termos antrópicos.
A queima de combustíveis fósseis (carvão, óleo, gás) contribui para o desenvolvimento econômico, mas ao mesmo tempo representa um grave problema devido à sua contribuição para o aquecimento global.
Grandes incêndios florestais afetam a biodiversidade, embora em alguns casos sejam parte de processos naturais em certos ecossistemas.
A camada de ozônio (O3) na estratosfera, é o escudo protetor da atmosfera contra a entrada do excesso de radiação ultravioleta. Esta radiação altamente energética aumenta o aquecimento global.
Por outro lado, é altamente mutagênico e prejudicial aos tecidos vivos. Em humanos e outros animais, é cancerígeno.
A emissão de diversos gases causa a destruição da camada de ozônio e, portanto, facilita a entrada da radiação ultravioleta. Alguns desses gases são clorofluorocarbonos, hidroclorofluorocarbonos, brometo de etila, óxidos de nitrogênio de fertilizantes e halons..
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