8

а) Происхождение и изменение состава земной атмосферы

Земная атмосфера – это динамическая система, которая претерпела значительные изменения с момента своего формирования около 4,5 миллиардов лет назад. Рассмотрим происхождение и эволюцию ее состава.

Происхождение атмосферы

Первые газы, составлявшие атмосферу Земли, были захвачены из солнечной туманности, и они в основном состояли из водорода и гелия. Однако эта первичная атмосфера была утрачена из-за слабого гравитационного поля молодой планеты и интенсивного солнечного ветра.

Формирование второй атмосферы

Примерно 4 миллиарда лет назад началось формирование второй атмосферы, которая появилась в результате интенсивной вулканической деятельности. Вулканы выбрасывали огромное количество газов, таких как углекислый газ, водяной пар, сероводород, аммиак, метан и азот. Водяной пар конденсировался и образовывал первичные океаны, а углекислый газ растворялся в воде, что способствовало уменьшению его концентрации в атмосфере.

Появление кислорода

Существенным этапом в эволюции атмосферы стало появление кислорода. Примерно 2,4 миллиарда лет назад, в результате фотосинтетической деятельности цианобактерий, атмосфера начала насыщаться кислородом. Этот процесс, известный как Великое кислородное событие, значительно изменил состав атмосферы и позволил развиться аэробным организмам.

Формирование современной атмосферы

С течением времени, за миллиарды лет, содержание кислорода стабилизировалось, и к началу кембрийского периода (около 540 миллионов лет назад) атмосфера уже была богата кислородом. Современная атмосфера Земли на 78% состоит из азота, на 21% из кислорода и содержит небольшие количества других газов, таких как аргон (0,93%), углекислый газ (0,04%), а также водяной пар и другие примеси.

Влияние человеческой деятельности

В последние несколько веков антропогенные факторы начали оказывать значительное влияние на состав атмосферы. С начала индустриальной революции концентрация углекислого газа существенно возросла из-за сжигания ископаемого топлива и вырубки лесов. Это привело к усилению парникового эффекта и глобальному потеплению. Также в атмосферу стали поступать такие загрязнители, как оксиды азота и серы, приводящие к образованию кислотных дождей и смога.

Заключение

Таким образом, атмосфера Земли прошла долгий путь от первичной водородно-гелиевой смеси до современной сложной системы. На каждом этапе своего развития состав атмосферы изменялся под влиянием как естественных процессов, так и антропогенных факторов. Сегодня понимание этих изменений является ключом к решению многих экологических проблем, стоящих перед человечеством.

---

б) Из истории открытия кислорода

До открытия кислорода ученые опирались на теорию флогистона, предложенную Георгом Эрнстом Шталем в начале 18 века. Согласно этой теории, все горючие вещества содержат некое "огненное начало" или "флогистон", которое выделяется при сгорании. Несмотря на то, что эта теория была популярной, она не могла объяснить множество наблюдаемых явлений.

Первым человеком, которому удалось выделить кислород в чистом виде, был шведский химик Карл Вильгельм Шееле. В 1772 году он проводил эксперименты с оксидом ртути и обнаружил, что при нагревании этого вещества выделяется газ, который поддерживает горение лучше, чем воздух. Однако результаты своих исследований Шееле опубликовал лишь в 1777 году, что сыграло свою роль в истории первенства открытия кислорода.

В 1774 году английский химик Джозеф Пристли независимо от Шееле также открыл кислород. Он проводил эксперименты с разложением оксида ртути при помощи солнечных лучей, используя увеличительное стекло. Пристли заметил, что выделяющийся газ поддерживает горение свечи и дыхание мышей. Свои открытия он опубликовал в 1775 году, назвав новый газ "дефлогистированным воздухом".

Однако наиболее значимый вклад в понимание природы кислорода внес французский химик Антуан Лавуазье. Он внимательно изучил работы Шееле и Пристли и провел собственные эксперименты. Лавуазье пришел к выводу, что кислород является самостоятельным химическим элементом и играет ключевую роль в процессе горения и дыхания. Он отверг теорию флогистона и предложил новую концепцию химических реакций, основанную на взаимодействии кислорода с другими веществами.

В 1777 году Лавуазье предложил название "оксиген", что означает "рождающий кислоту", поскольку он считал, что кислород является важным компонентом в образовании кислот. Он также провел многочисленные эксперименты, которые подтвердили его теорию. Благодаря его трудам была заложена основа современной химии, и кислород занял свое место в периодической таблице элементов.

Таким образом, открытие кислорода стало результатом труда нескольких выдающихся ученых и ознаменовало собой переход от алхимии к современной химии. Работы Шееле, Пристли и Лавуазье показали важность научного сотрудничества и обмена знаниями. Благодаря их открытиям мы лучше понимаем процессы горения, дыхания и химических реакций, что позволило совершить множество дальнейших научных и технических достижений.

---

в) Значение кислорода

Первое, что приходит на ум, когда мы говорим о кислороде, это дыхание. Кислород необходим для процесса клеточного дыхания, который обеспечивает наш организм энергией. В процессе дыхания кислород поступает в легкие, оттуда – в кровь, а затем доставляется ко всем клеткам организма. Внутри клеток кислород используется для окисления глюкозы, в результате чего высвобождается энергия, необходимая для поддержания всех жизненно важных функций.

Однако значение кислорода не ограничивается лишь поддержанием жизнедеятельности живых организмов. Он также играет важную роль в химических процессах, происходящих на Земле. Например, кислород входит в состав воды, которая является основой жизни. Без воды невозможно было бы существование растений и животных, а также многих микроорганизмов.

Кислород также участвует в процессах горения и окисления. Благодаря этим процессам, мы можем использовать топливо для получения тепла и энергии. Окислительные реакции с участием кислорода используются в промышленности для получения различных химических веществ, включая кислоты, окиси и другие соединения, имеющие важное значение для производства лекарств, пластмасс и множества других продуктов.

Еще один аспект, в котором кислород играет важную роль, – это поддержание озонового слоя. Озон, состоящий из трех атомов кислорода, защищает Землю от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Без озонового слоя жизнь на поверхности планеты была бы подвержена разрушительным воздействиям этого излучения.

Кроме того, кислород оказывает значительное влияние на климат и экосистемы планеты. Фотосинтез, процесс, в ходе которого растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, является основным механизмом регуляции содержания кислорода в атмосфере. Леса, особенно тропические, и океаны играют важную роль в поддержании этого баланса, и их сохранение имеет огромное значение для будущего планеты.

Необходимо также упомянуть о медицинском применении кислорода. В современной медицине кислород используется для лечения различных состояний, таких как гипоксия – недостаток кислорода в тканях, что может быть вызвано различными заболеваниями. Кислородотерапия часто применяется для поддержания жизнедеятельности пациентов в реанимации и интенсивной терапии.

В завершение своего выступления, хочу подчеркнуть, что понимание значения кислорода и бережное отношение к ресурсам планеты, которые поддерживают его уровень в атмосфере, – это залог нашего здоровья и процветания. Мы должны стремиться к сохранению лесов, сокращению выбросов загрязняющих веществ и развитию технологий, способствующих улучшению качества воздуха.