Ciclo do oxigênio
Ciclo do oxigênio
Oxigênio na tabela periódica
Entende-se por Ciclo por Ciclo do oxigênio o movimento do oxigênio entre os seus três reservatórios principais: a atmosfera (os gases que rodeiam a superfície da Terra), a biosfera (os organismos vivos e o seu ambiente próximo) e a litosfera (a parte sólida exterior da Terra). Este ciclo é mantido por processos geológicos geológicos,, físicos físicos,, hidrológicos e biológicos biológicos,, que movem diferentes elementos de um depósito a outro. O oxigênio molecular (O2) compõe cerca de 21% da atmosfera terrestre. Este oxigênio satisfaz as necessidades de todos os organismos terrestres que o respiram no seu metabolismo. O principal fator na produção de oxigênio é a fotossíntese fotossíntese,, que regula a relação gás carbônico/ carbônico/gás oxigênio na atmosfera. O oxigênio é o elemento mais abundante em massa na crosta terrestre e nos oceanos e o segundo na atmosfera. Na atmosfera, encontra-se como oxigênio diatômico/oxigênio molecular (O2), dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3), dióxido de nitrogênio (NO2), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre (SO2), etc.
Fluxos de oxigênio
A fotossíntese é o principal processo responsável pela manutenção do oxigênio na atmosfera. Ela repõe o que é constantemente retirado, principalmente, pelo processo da respiração. A fotossíntese transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e açúcar. 6CO2 + 12H2O + energia → C6H12O6 + 6H2O + 6O2 Um processo adicional de produção oxigênio é a fotólise fotólise,, na qual energia proveniente de radiação ultravioleta decompõe água atmosférica e óxido de azoto azoto.. 2H2O + energia → 4H + O2 2N2O + energia → 4N + O2 O principal processo de remoção de oxigênio da atmosfera é a respiração respiração.. C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia Também no processo de decomposição animais e bactérias consomem oxigênio e libertam dióxido de carbono. Devido aos minerais da litosfera serem oxidados em oxigênio, o desgaste químico das rochas expostas também consome oxigênio. Um exemplo de desgaste químico da superfície é a formação de óxidos de ferro (ferrugem ferrugem)): 4FeO + 3O2 → 2Fe2O3 O oxigênio também tem um ciclo entre a biosfera e a litosfera. Os organismos marinhos na biosfera criam conchas de carbonato de cálcio (CaCO 3) que é rico em oxigênio. Quando o organismo morre, a sua concha é depositada no chão do mar e enterrado ao longo do tempo para criar a rocha na litosfera. As plantas e animais extraem nutrientes minerais das rochas e libertam oxigênio durante o processo.
O Oxigênio na atmosfera e nos oceanos Ozônio A presença do oxigênio atmosférico originou a formação de ozônio e da camada de ozônio na estratosfera estratosfera.. A camada do ozônio extremamente importante para a vida moderna, visto que absorve a radiação ultravioleta nociva. O2 + energia uv → 2O O + O2 + energia uv → O3 A energia solar absorvida aumenta a temperatura da atmosfera na camada do ozônio, criando uma barreira térmica, que ajuda a manter a atmosfera por baixo, por oposição a escapar para o espaço.
Fósforo Uma teoria interessante é que o fósforo (P) no oceano ajuda a regular a quantidade de oxigênio atmosférico. O fósforo dissolvido nos oceanos é um nutriente essencial para a fotossíntese nos oceanos e um dos principais factores limitativos. A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de organismos que fazem fotossíntese é limitado principalmente pela disponibilidade de fósforo dissolvido. Um dos efeitos secundários das minas e das actividades industriais é o aumento dramático da quantidade de fósforo descarregado nos oceanos. No entanto, este aumento não se reflecte num aumento correspondente da fotossíntete nos oceanos. Isto acontece porque um aumento da população que faz fotossíntese resulta em maiores níveis de oxigênio nos oceanos. Os elevados níveis de oxigênio promovem o crescimento de certo tipo de bactérias que competem pelo fósforo dissolvido. Esta competição limita a quantidade de fósforo disponível para a fotossíntese nos oceanos, limitando a população total assim como os níveis de O 2.
Ciclo do Oxigênio O oxigênio pode ser encontrado na atmosfera sob várias formas. Seja na forma de oxigênio molecular (O2) ou em composição com outros elementos (CO 2, NO2, SO2, etc.) o fato é que o oxigênio é o elemento mais abundante na crosta terrestre e nos oceanos (99,5% do oxigênio está contida ali) e o segundo mais abundante na atmosfera (0,49% do oxigênio existente está na atmosfera, os outros 0.01% estão contidos nos seres vivos). O ciclo de transformações do oxigênio por estes reservatórios (atmosfera, oceano e crosta terrestre) constitui o chamado ciclo do oxigênio que é mantido por processos biológicos, físicos, geológicos e hidrológicos. A principal forma de produção do oxigênio é a fotossíntese realizada por todas as plantas clorofiladas e algumas algas. A fotossíntese é um processo pela qual as plantas tr ansformam água e gás carbônico na presença de luz e clorofila em compostos orgânicos bem mais energéticos e oxigênio. Luz 6H2O + 6CO2 –> 6O2 + C6H12O6 Clorofila
Embora as plantas consumam parte deste oxigênio em sua própria respiração a quantidade produzida pela fotossíntese pode ser 30 vezes maior do que a consumida. Este foi um dos fatores que possibilitou o surgimento de todas as formas de vida que temos hoje no planeta e o principal repositor de oxigênio para a atmosfera. Outra forma de produção do oxigênio é a fotólise: reação pela qual a radiação ultravioleta que entra na atmosferadecompõe a água atmosférica em óxido de azoto. 2H2O + energia –> 4H + O2 O principal meio de consumo do oxigênio no ciclo do carbono é por meio da respiração dos seres vivos. As plantas utilizarão o oxigênio para realizar a fotossíntese como já foi referido e os animais o utilizarão em seu metabolismo. {CH2O} + O2 –> CO2 + H2O Outra forma de consumo do oxigênio é a decomposição da matéria orgânica e a oxidação de minerais em exposição. Um exemplo de oxidação é a ferrugem.
Ciclo do Oxigênio
Acredita-se que grande parte da camada de ozônio poderá ser destruída em um futuro próximo.
O oxigênio foi originado, principalmente, da fotossíntese dos mares da Terra primitiva. Presente na atmosfera em forma de gás oxigênio (O2) e gás carbônico (CO2), é também o elemento mais abundante na crosta terrestre e oceanos. Esses dois gases, juntamente com a água (H2O), são as principais fontes inorgânicas desse elemento. Executando papéis extremamente importantes para a regulação da vida no planeta, o oxigênio troca átomos entre fontes orgânicas e inorgânicas, permitindo sua utilização e liberação. Esses processos consistem no chamado “ciclo do oxigênio”.
Na respiração de seres aeróbicos, por exemplo, o oxigênio é utilizado na forma de O2, liberando CO2, H2O e energia. Moléculas de água poderão ser liberadas na atmosfera através da transpiração, excreção e fezes; e também utilizadas na síntese de diversas substâncias. Aliadas ao CO2 e energia luminosa, participam do processo fotossintético. Na fotossíntese, alguns átomos de oxigênio são incorporados na matéria orgânica vegetal, podendo ser novamente disponibilizados na atmosfera, em consequência da decomposição; e outros, liberados na forma de O2, permitindo sua reutilização na respiração aeróbica. O oxigênio pode, ainda, se ligar a metais do solo, formando óxidos; além de participar da formação da camada de ozônio, atuando como filtro protetor das radiações ultravioletas longas do Sol. Neste processo, radiações ultravioletas curtas rompem algumas moléculas de CO2 da atmosfera, liberando átomos isolados que reagem com outras moléculas, formando o gás ozônio (O3). A destruição da camada de ozônio – resultado, principalmente, de atividades vulcânicas e liberação de gases de aviões supersônicos e clorofluorcarbonetos (CFC’s) – pode desencadear consequências sérias, como a redução da atividade fotossintética e aumento da incidência de câncer de pele, catarata e problemas relacionados à imunidade.
Ciclo do oxigênio
Oxigênio, importante para o planeta.
O oxigênio (símbolo O) é o elemento químico mais abundante na natureza, está presente em todos os ambientes do planeta. Ocupa na atmosfera aproximadamente 21% em volume, circulante na forma gasosa, 98% dissolvido na hidrosfera (ambiente aquático: lagos, rios, mares, oceano e geleiras polares) e constituindo 47% da litosfera (parte sólida da crosta terrestre). Dessa forma, o seu ciclo envolve a totalidade do meio ambiente. Processos dinâmicos globais, bióticos e abióticos como: os aspectos geológicos,
hidrológicos e biológicos, mantêm a rotatividade desse elemento no planeta, satisfazendo toda a necessidade metabólica do sistema respiratório de todos os organismos viventes. Sua conversão, da forma elementar para a molécula, utilizada pelas espécies, depende do fenômeno fotossíntese, utilizando a matéria inorgânica e energia solar para produzir matéria orgânica e oxigênio (O 2) absorvido pela respiração aeróbia dos organismos. Durante os processos evolutivos, a síntese desse elemento possibilitou transformações consideráveis a ponto de propiciar e garantir o surgimento da vida e das atividades vitais. Sua participação na composição da camada de ozônio é de fundamental importância, pois atua como barreira contra a penetração excessiva de radiação, e também auxilia na regulação térmica do planeta.
Ciclo do oxigênio e sua importância 2 A circulação de substâncias na natureza que são necessárias para a manutenção da vida dos organismos é chamada de ciclo biogeoquímico. Este ciclo envolve todo o caminho percorrido por certo elemento através da biosfera, litosfera, hidrosfera e atmosfera do planeta Terra. O processo é natural e tem como função principal reciclar os elementos que estão no meio ambiente para serem utilizados pelos organismos e assim sucessivamente. Esses ciclos estão associados aos processos de natureza biológica, hidrológica e geológica. Dentre os principais ciclos biogeoquímicos, temos o da água, do carbono, do fósforo, do nitrogênio e do oxigênio. Veremos este último em especial.
O ciclo do oxigênio
Ilustração do ciclo do oxigênio. | Foto: Reprodução O ciclo do oxigênio é bastante complexo pelo fato de o oxigênio ser um elemento de fundamental importância para os seres vivos e por existir nas mais diferentes combinações de compostos químicos. A atmosfera é onde se encontra maior abundância de oxigênio para uso dos seres vivos, ele pode ser encontrado nela na forma de gás oxigênio, o O2, ou de gás carbônico, o CO2.
O O2 é usado por animais e plantas em suas respirações anaeróbias, nestas, átomos de hidrogênio e oxigênio se combinarão formando moléculas d’água, H2O, e os seres a liberarão juntamente com CO2 e energia. Vale atentar que moléculas de água formadas também podem ser liberadas para o meio pela transpiração e excreção. Ainda as moléculas de água quando em parceria com o CO2 ajudam a promover a fotossíntese realizar pelos autótrofos. Os oxigenados e carbonos em geral que se encontram no CO2 vão agora compor a matéria orgânica do vegetal, que por sua vez liberará o oxigênio à atmosfera através de sua respiração ou até mesmo em sua decomposição. A água restituída na atmosfera, agora será aproveitada por plantas, aonde irá se romper e voltar mais uma vez para o meio como O2. O oxigênio, sendo um elemento de diversas funções, também pode formar óxidos quando ligado a metais e também atuar como uma barreira de proteção contra radiações solares intensas, pois compõe a camada de ozônio. Nesta última e importante tarefa, ocorre um processo onde as radiações pequenas quebram moléculas de CO2 presente na atmosfera, assim, se dá a liberação de átomos que ao sofrer reação junto com outras moléculas formam O3 (gás ozônio). A destruição dessa camada de ozônio pode trazer graves consequências diretas aos seres, ou indiretas de longo prazo, por isso a importância de preservar a integridade da camada, evitando usar gases que c ontribuam com sua destruição.
Ciclo da Água A água apresenta dois ciclos: Ciclo curto ou pequeno: é aquele que ocorre pela lenta evaporação da água dos mares, rios,
lagos e lagos, formando nuvens. Estas se condensam, voltando a superfície na forma de chuva ou neve; Ciclo longo: É aquele em que a água passa pelo corpo dos seres vivos antes de voltar ao
ambiente. A água é retirada do solo através das raízes das plantas sendo utilizada para a fotossíntese ou passada para outros animais através da cadeia alimentar. A água volta a atmosfera através da respiração, transpiração, fezes e urina.
Ciclo do Oxigênio O ciclo do oxigênio se encontra intimamente ligado com o ciclo do carbono, uma vez que o fluxo de ambos está associado aos mesmos fenômenos: fotossíntese e respiração. Os processos de fotossíntese liberam oxigênio para a atmosfera, enquanto os processos de respiração e combustão o consomem. Parte do O2 da estratosfera é transformado pela ação de raios ultravioletas em ozônio (O 3). Este forma uma camada que funciona como um filtro,
evitando a penetração de 80% dos raios ultravioletas. A liberação constante de clorofluorcarbonos (CFC) leva a destruição da camada de ozônio.
Ciclo do Fósforo Além da água, do carbono, do nitrogênio e do oxigênio, o fósforo também é importante para os seres vivos. Esse elemento faz parte, por exemplo, do material hereditário e das moléculas energéticas de ATP. Em certos aspectos, o ciclo do fósforo é mais simples do que os ciclos do carbono e do nitrogênio, pois não existem muitos compostos gasosos de fósforo e, portanto, não há passagem pela atmosfera. Outra razão para a simplicidade do ciclo do fósforo é a existência de apenas um composto de fósforo realmente importante para os seres vivos: o íon fosfato. As plantas obtêm fósforo do ambiente absorvendo os fosfatos dissolvidos na água e no solo. Os animais obtêm fosfatos na água e no alimento.
A decomposição devolve o fósforo que fazia parte da matéria orgânica ao solo ou à água. Daí, parte dele é arrastada pelas chuvas para os lagos e mares, onde acaba se incorporando às rochas. Nesse caso, o fósforo só retornará aos ecossistemas bem mais tarde, quando essas rochas se elevarem em conseqüência de processos geológicos e, na superfície, forem decompostas e transformadas em solo. Assim, existem dois ciclos do fósforo que acontecem em escalas de tempo bem diferentes. Uma parte do elemento recicla-se localmente entre o solo, as plantas, consumidores e decompositores, em uma escala de tempo relativamente curta, que podemos chamar “ciclo de tempo ecológico”. Outra parte do fósforo ambiental sedimenta-se e é incorporada às rochas; seu ciclo envolve uma escala de tempo muito mais longa, que pode ser chamada “ciclo de tempo geológico”.
Ciclo do Cálcio O cálcio é um elemento que participa de diversas estruturas dos seres vivos, ossos, conchas, paredes celulares das células vegetais, cascas calcárias de ovos, além de atuar em alguns processos fisiológicos, como a concentração muscular e a coagulação do sangue nos vertebrados. As principais fontes desse elemento são as rochas calcárias, que, desgastando-se com o tempo, liberam-no para o meio. No solo, é absorvido pelos vegetais e, por meio das cadeias alimentares, passa para os animais. Toneladas de calcária são utilizadas com frequência para a correção da acidez do solo, notadamente nos cerrados brasileiros, procedimento que, ao mesmo tempo, libera o cálcio para o uso pela vegetação e pelos animais.
Nos oceanos o cálcio obtido pelos animais pode servir para a construção de suas coberturas calcárias. Com a morte desses seres, ocorre a decomposição das estruturas contendo calcário – conchas de moluscos, revestimentos de foraminíferos – no fundo dos oceanos, processo que contribui para a formação dos terrenos e rochas contendo calcário. Movimentos da crosta terrestre favorecem o afloramento desses terrenos, tornando o cálcio novamente disponível para o uso pelos seres vivos.
Ciclo do Carbono As plantas realizam fotossíntese retirando o carbono do CO 2 do ambiente para formatação de matéria orgânica. Esta última é oxidada pelo processo de respiração celular, que resulta em liberação de CO2 para o ambiente. A decomposição e queima de combustíveis fóssei s (carvão e petróleo) também libera CO2 no ambiente. Além disso, o aumento no teor de
CO2 atmosférico causa o agravamento do " efeito estufa" que pode acarretar o descongelamento de geleiras e das calotas polares com conseqüente aumento do nível do mar e inundação das cidades litorâneas.
Efeito estufa O Efeito Estufa é a forma que a Terra tem para manter sua temperatura constante. A atmosfera é altamente transparente à luz solar, porém cerca de 35% da radiação que recebemos vai ser refletida de novo para o espaço, ficando os outros 65% retidos na Terra. Isto deve-se principalmente ao efeito sobre os raios infravermelhos de gases como o Dióxido de Carbono, Metano, Óxidos de Azoto e Ozônio presentes na atmosfera (totalizando menos de 1% desta), que vão reter esta radiação na Terra, permitindo-nos assistir ao efeito calorífico dos mesmos.
Nos últimos anos, a concentração de dióxido de carbono na atmosfera tem aumentado cerca de 0,4% anualmente; este aumento se deve à utilização de petróleo, gás e carvão e à destruição das florestas tropicais. A concentração de outros gases que contribuem para o Efeito de Estufa, tais como o metano e os clorofluorcarbonetos também aumentaram rapidamente. O efeito conjunto de tais substâncias pode vir a causar um aumento da temperatura global (Aquecimento Global) estimado entre 2 e 6 ºC nos próximos 100 anos. Um aquecimento desta ordem de grandeza não só irá alterar os climas em nível mundial como também irá aumentar o nível médio das águas do mar em, pelo menos, 30 cm, o que poderá interferir na vida de milhões de pessoas habitando as áreas costeiras mais baixas. Se a terra não fosse coberta por um manto de ar, a atmosfera, seria demasiado fria para a vida.
As condições seriam hostis à vida, a qual de tão frágil que é, bastaria uma pequena diferença nas condições iniciais da sua formação, para que nós não pudessemos estar aqui discutindo-a. O Efeito Estufa consiste, basicamente, na ação do dióxido de carbono e outros gases sobre os raios infravermelhos refletidos pela superfície da terra, reenviando-os para ela, mantendo assim uma temperatura estável no planeta. Ao irradiarem a Terra, parte dos raios luminosos oriundos do Sol são absorvidos e transformados em calor, outros são refletidos para o espaço, mas só parte destes chega a deixar a Terra, em consequência da ação refletora que os chamados "Gases de Efeito Estufa" (dióxido de carbono, metano, clorofluorcarbonetos- CFCs- e óxidos de azoto) têm sobre tal radiação reenviando-a para a superfície terrestre na forma de raios infravermelhos. Desde a época pré-histórica que o dióxido de carbono tem tido um papel determinante na regulação da temperatura global do planeta. Com o aumento da utilização de combustíveis fósseis (Carvão, Petróleo e Gás Natural) a concentração de dióxido de carbono na atmosfera duplicou nos últimos cem anos. Neste ritmo e com o abatimento massivo de
florestas que se tem praticado (é nas plantas que o dióxido de carbono, através da fotossíntese, forma oxigênio e carbono, que é utilizado pela própria planta) o dióxido de carbono começará a proliferar levando, muito certamente, a um aumento da temperatura global, o que, mesmo tratando-se de poucos graus, levaria ao degelo das calotes polares e a grandes alterações a nível topográfico e ecológico do planeta.
Ciclo do Enxofre Enxofre é uma substância amarela encontrada no solo, que queima com facilidade. Ele entra na produção de ácido sulfúrico, uma substância muito utilizada para fertilizantes, corantes e explosivos (pólvora, palitos de fósforo, etc). O enxofre é encontrado nas rochas sedimentares, (formadas por depósitos que se acumularam pela ação da natureza) nas rochas vulcânicas, no carvão , no gás natural etc. O enxofre é essencial para a vida, faz parte da moléculas de proteína, vitais para o nosso corpo. Cerca de 140g de enxofre estão presentes no ser humano. A natureza recicla enxofre sempre que um animal ou planta mo rre. Quando apodrecem, as substâncias chamadas de “sulfatos”, combinados com a água são absorvidos pelas raízes das plantas. Os animais o obtêm comendo vegetais ou comendo outros animais. Quando o ciclo é alterado, animais e plantas sofrem, isso vem acontecendo através da constante queima de carvão, petróleo e gás. Esses combustíveis são chamados de “fósseis”, pois se
formaram há milhões de anos, a partir da morte de imensas florestas tropicais ou da morte de microscópicas criaturas denomina das “plânctons”.
Chuva Ácida Ao queimar combustíveis fósseis para acionar as usinas, fábricas e veículos, é lançado enxofre no ar. Esse enxofre sobe para a atmosfera na forma de gás chamado “dióxido de enxofre”, um
grande poluente do ar. Quando o dióxido de enxofre se junta à umidade da atmosfera, forma o ácido sulfúrico, um dos principais componentes das chuvas ácidas. O dióxido de enxofre é produzido também nos pântanos e vulcões, mas em quantidades que o meio ambiente consegue assimilar. Atualmente existem enormes quantidades de fontes poluidoras, tornando as chuvas mais carregadas de ácido, dificultando ao meio ambiente anular seus efeitos. A chuva causa danos às folhas de espécies vegetais comprometendo a produção agrícola. Torna-se mais grave próxima às grandes concentrações industriais, atinge as florestas, os peixes e corroe edificações de pedra e concreto, inclusive metais expostos ao tempo que enferrujam mais rápido, como as pontes e edificações de aço.
1. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃOUEMACENTRO DE ESTUDOS SUPERIORES DE BACABALCESB DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXATAS E NATURAIS-
DECEN CICLO DO OXIGÊNIO VANDA GONÇALVES CORDEIRO 0777218 WEMY MARIA SANTOS GUILHERME 0777217
2. INTRODUÇÃOEntende-se por Ciclo do oxigênio o movimento do oxigênioentre os seus três reservatórios principais: a atmosfera (osgases que rodeiam a superfície da terra), a biosfera (osorganismos vivos e o seu ambiente próximo) e a litosfera (aparte sólida exterior da terra).Este ciclo é mantido por processos geológicos, físicos,hidrológicos e biológicos, que movem diferentes elementosde um depósito a outro. O oxigênio molecular (O2) compõecerca de 21% da atmosfera terrestre. Este oxigênio satisfazas necessidades de todos os organismos terrestres que orespiram no seu metabolismo.O principal fator na produção de oxigênio é a fotossíntese,que regula a relação gás carbônico/gás oxigênio naatmosfera.O oxigênio é o elemento mais abundante em massa nacrosta terrestre e nos oceanos e o segundo na atmosfera.
3. FLUXO DO OXIGÊNIO A maior fonte do oxigênio presente na atmosfera e biosfera é a fotossíntese que transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e açúcar; 6CO2 + 6H2O + energia → C6H12O6 + 6O2 O oxigênio também tem um ciclo
entre a biosfera e a litosfera, através das conchas de carbonato de cálcio (CaCO3) produzidas por organismos marinhos A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de organismos que fazem fotossíntese é limitada principalmente pela disponibilidade de fósforo dissolvido.
4. CICLO DO OXIGÊNIO O oxigênio molecular (O2), indispensável à respiraçãoaeróbica, é o segundo componente mais abundante daatmosfera, onde existe na proporção de cerca de 21%. O oxigênio teria desaparecido da atmosfera, nãofosse o contínuo reabastecimento promovido pelafotossíntese, principalmente do fitoplâncton marinho,considerado o verdadeiro "pulmão" do mundo.
5. O oxigênio pode ser consumido da atmosfera atravésdas seguintes vias: atividade respiratória de plantas e animais; combustão; degradação, principalmente pela ação de raios ultravioleta, com formação de ozônio (O3); combinação com metais do solo (principalmente o ferro), formando óxidos metálicos.
6. CICLO DO OXIGÊNIO Ciclo do Oxigênio . Reservatório: Atmosfera – 21%. . Entra: Fotossíntese . Sai: Respiração aeróbica, decomposição e combustão. . Atuação do homem: Camada de ozônio
7. A água formada na respiração é em parte eliminada para o ambiente através da transpiração, da excreção e das fezes, e em parte utilizada em processos metabólicos. Dessa forma os átomos de oxigênio incorporados à matéria orgânica podem voltar à atmosfera pela respiração e pela decomposição do organismo, que produzem água e gás carbônico.
8. A água também é utilizada pelas plantas no processo da fotossíntese. Nesse caso, os átomos de hidrogênio são aproveitados na síntese da glicose, enquanto os de oxigênio são liberados na forma de O2. O oxigênio presente no CO2 poderá voltar a fazer parte de moléculas orgânicas através da fotossíntese.
9. Assim, gás oxigênio, gás carbônico e água, que constituem as três principais fontes inorgânicas de átomos de oxigênio para os seres vivos, estão constantemente trocando átomos entre si, durante os processos metabólicos da biosfera.
Ciclo do Oxigênio ciclo do oxigênio
O ciclo do oxigênio é complexo, uma vez que esse elemento é utilizado e liberado pelos seres vivos em diferentes formas de combinação química. O principal reservatório de oxigênio para os seres vivos é a atmosfera, onde esse elemento se encontra na forma de gás oxigênio (O2) e de gás carbônico (CO2). O O2 é utilizado na respiração aeróbica das plantas e animais. Nesse processo, átomos de oxigênio combinam-se com átomos de hidrogênio, formando moléculas de água. A água formada na respiração, chamada água metabólica é, em parte, eliminada para o ambiente através da transpiração, da excreção e das fezes, em parte utilizada em processos metabólicos. Dessa forma, seus átomos de oxigênio acabam incorporados à matéria orgânica e podem voltar à atmosfera pela respiração e pela decomposição do organismo, que produzem água e gás carbônico. O CO2 atmosférico é utilizado no processo de fotossíntese. Os carbonos e os oxigenados presentes no gás carbônico passam a fazer parte da matéria orgânica do vegetal, e tanto a respiração como a decomposição dessa matéria orgânica restituirão o oxigênio à atmosfera, na forma de água e gás carbônico. A água utilizada pelas plantas na fotossíntese é quebrada, e seus átomos de oxigênio são liberados para a atmosfera na forma de O2. As três principais fontes não-vivas de átomos de oxigênio para os seres vivos são, portanto, gás oxigênio (O2), gás carbônico (CO2) e água (H2O). Esses três tipos de molécula estão constantemente trocando átomos de oxigênio entre si, durante os processos metabólicos dabiosfera – A biosfera compreende as porções de terra, mar e
águas continentais habitadas pelos seres vivos. Não coincide com a atmosfera, a litosfera ou a hidrosfera isoladamente, pois abrange as três.
Ciclo do Oxigênio
Representação esquemática dos principais processos envolvidos no ciclo do oxigênio
O ciclo do oxigênio consiste na circulação deste elemento entre os seus reservatórios. Este ciclo é intimamente relacionado com outros ciclos. No ciclo do carbono, por exemplo, dois processos fundamentais para o ciclo do oxigênio também acontecem: a fotossíntese e a respiração. O gás carbônico presente na atmosfera é utilizado por organismos fotossintetizantes para a produção de açúcares e gás oxigênio. O oxigênio é frequentemente disponível graças às atividades de seres vivos, sendo o processo de fotossíntese considerado o principal responsável. Acredita-se que as cianobactérias, graças à fotossíntese, foram as responsáveis pelo aparecimento de grandes quantidades de oxigênio na atmosfera primitiva do planeta. Enquanto o processo de fotossíntese libera oxigênio para a atmosfera, a respiração celular o consome. No processo de respiração celular, o gás oxigênio é utilizado na degradação da glicose, que resultará na formação de gás carbônico e água. Neste processo ocorre a liberação de energia. O oxigênio também é usado na estratosfera, onde uma parte é transformada em ozônio. A camada de ozônio protege os seres vivos contra raios ultravioletas emitidos pelo Sol. Esta camada está se tornando mais fina, principalmente nas regiões dos Polos, graças especialmente às substâncias denominadas clorofluorcarbonos. O oxigênio também é consumido na combustão, onde é combinado com um combustível, liberando água e gás carbônico. E outra parte dele pode se combinar com metais presentes no solo, formando óxidos.
CICLO DA OXIGÊNIO
Entende-se por Ciclo do oxigênio o movimento do oxigênio entre os seus três reservatórios principais: a atmosfera (os gases que rodeiam a superfície da terra), a biosfera (os organismos vivos e o seu ambiente próximo) e a litosfera (a parte sólida exterior da terra). Este ciclo é mantido por processos geológicos, físicos, hidrológicos e biológicos, que movem diferentes elementos de um depósito a outro. O oxigênio molecular (O2) compõe cerca de 21% da atmosfera terrestre. Este oxigênio satisfaz as necessidades de todos os organismos terrestres que o respiram no seu metabolismo. O principal fator na produção de oxigênio é a fotossíntese, que regula a relação gás carbônico/gás oxigênio na atmosfera. O oxigênio teria desaparecido da atmosfera, não fosse o contínuo reabastecimento promovido pela fotossíntese, principalmente do fitoplâncton marinho, considerado o verdadeiro "pulmão" do mundo. O oxigênio é o elemento mais abundante em massa na crosta terrestre e nos oceanos e o segundo na atmosfera.
Na atmosfera, encontra-se como oxigênio diatômico/oxigênio molecular (O2), dióxido de carbono (CO2), ozônio (O3), dióxido de nitrogênio (NO2), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre (SO2), etc.
Reservatórios de Oxigênio A maior parte do oxigênio existente (99.5%) está concentrada na crosta e manto da Litosfera. Apenas uma pequena fração do oxigênio existente está contida na atmosfera (0.49%), esta porcentagem representa cerca de 20% da atmosfera. Uma parte muito menor do oxigênio está contida na biosfera (0.01%).
Fluxos de Oxigênio A fotossíntese é o principal processo responsável pela manutenção do oxigênio na atmosfera. Ela repõe o que é constantemente retirado, principalmente, pelo processo da respiração. A fotossíntese transforma dióxido de carbono e água em oxigênio e açúcar.
6 CO2 + 12 H2O + energia → C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 Um processo adicional de oxigênio é a fotólise, onde energia proveniente de radiação ultravioleta decompõe água atmosférica e óxido de nitrogênio.
2 H2O + energia → 4 H + O2 2 N2O + energia → 4 N + O2 O principal processo de remoção de oxigênio da atmosfera é a respiração.
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energia
Também no processo de decomposição animais e bactérias consomem oxigênio e libertam dióxido de carbono. Devido aos minerais da litosfera serem oxidados em oxigênio, o desgaste químico das rochas expostas também consome oxigênio. Um exemplo de desgaste químico da superfície é a formação de óxidos de ferro (ferrugem):
4 FeO + 3 O2 → 2 Fe2O3 O oxigênio também tem um ciclo entre a biosfera e a litosfera. Os organismos marinhos na biosfera criam conchas de carbonato de cálcio (CaCO3) que é rico em oxigênio. Quando o organismo morre, a sua concha é depositada no chão do mar e enterrado ao longo do tempo para criar a rocha na litosfera. As plantas e animais extraem nutrientes minerais das rochas e libertam oxigênio durante o processo. Portanto, o oxigênio pode ser consumido da atmosfera através das seguintes vias: atividade respiratória de plantas e animais; combustão; degradação, principalmente pela ação de raios ultravioleta, com formação de ozônio (O3); combinação com metais do solo (principalmente o ferro), formando óxidos metálicos.
O Oxigênio na atmosfera e nos oceanos A presença do oxigênio atmosférico originou a formação de ozônio e da camada de ozônio na estratosfera. A camada do ozônio extremamente importante para a vida moderna, visto que absorve a radiação ultra-violeta nociva.
O2 + energia uv → 2O O + O2 + energia uv → O3 A energia solar absorvida aumenta a temperatura da atmosfera na camada do ozônio, criando uma barreira térmica, que ajuda a manter a atmosfera por baixo, por oposição a escapar para o espaço.
Fósforo Uma teoria interessante é que o fósforo (P) no oceano ajuda a regular a quantidade de oxigênio atmosférico. O fósforo dissolvido nos oceanos é um nutriente essencial para a fotossíntese nos oceanos e um dos principais fatores limitativos. A fotossíntese nos oceanos contribui aproximadamente com 45% do oxigênio total livre no ciclo do oxigênio. O crescimento da população de organismos que fazem fotossíntese é limitada principalmente pela disponibilidade de fósforo dissolvido. Um dos efeitos secundários das minas e das atividades industriais é o aumento dramático da quantidade de fósforo descarregado nos oceanos. No entanto, este aumento não se reflete num aumento correspondente da fotossíntese nos oceanos. Isto acontece porque um aumento da população que faz fotossíntese resulta em maiores níveis de oxigênio nos oceanos. Os elevados níveis de oxigênio promovem o crescimento de certo tipo de bactérias que competem pelo fósforo dissolvido. Esta competição limita a quantidade de
fósforo disponível para a fotossíntese nos oceanos, limitando a população total assim como os níveis de O2.
Resumindo temos:
ou ainda...
CICLO DO OXIGÊNIO (O): O oxigênio é um elemento de grande importância para a biosfera. A maioria dos organismos vivos necessita do gás oxigênio (O2) para a respiração, boa parte utiliza o gás carbônico (CO 2) na fotossíntese e praticamente todos são dependentes da água (H2O) para suas funções vitais, sendo todas estas, substâncias que contém o elemento oxigênio (O) em sua composição e que participam do ciclo biogeoquímico deste. A atmosfera, a hidrosfera e a litosfera são reservatórios de oxigênio. Na atmosfera o oxigênio é encontrado nas formas de O2, CO2, ozônio (O3), dióxido de nitrogênio (NO 2), monóxido de nitrogênio (NO), dióxido de enxofre (SO 2) e outros. Na hidrosfera o oxigênio está presente principalmente na composição da própria água (H2O) e na forma de O2 dissolvido. Porém, o maior reservatório de oxigênio do planeta é a litosfera. As rochas possuem tamanha quantidade de oxigênio em suas composições que fazem deste o elemento mais abundante do planeta. Por fim, a biosfera é também um reservatório que, embora possua menor quantidade de oxigênio, não pode ser desconsiderada já que os processos biológicos influenciam o fluxo deste elemento entre os demais reservatórios. Abaixo se encontra um esquema resumido do Ciclo do Oxigênio:
Respiração: A respiração é um processo utilizado pela maioria dos seres vivos na obtenção de energia. O tipo de respiração mais comum é a aeróbica, na qual o oxigênio é absorvido pelo ser vivo, gerando energia e liberando gás carbônico. Este processo provoca mudanças na composição da atmosfera, aumentando a concentração de CO2 e diminuindo a de O2. Fotossíntese: Este processo é realizado por seres autótrofos gerando incorporação do gás carbônico e liberação de oxigênio, resultado oposto ao da respiração. É importante perceber a ligação do ciclo do oxigênio com o do carbono, afinal respiração e fotossíntese são os dois processos biológicos mais importantes dos dois. Outra observação, óbvia, porém muitas vezes esquecida é a de que os produtores também respiram. Consumo: Provoca o fluxo de oxigênio dentro do ciclo biológico. Conversão entre O2 e O3:
Na atmosfera ocorre uma constante transformação de moléculas de O2 em O3 e também o contrário. A energia da radiação solar provoca a separação dos átomos de O 2 e sua reorganização na forma de O3. O processo contrário ocorre com liberação de energia. O equilíbrio destas conversões é essencial para a manutenção da camada de ozônio e da concentração de O2 no ar. Fluxo de oxigênio entre litosfera, atmosfera e hidrosfera: O O 2 está sempre se movimentando entre seus grandes reservatórios. A evaporação da água provoca fluxo entre hidrosfera e atmosfera, a dissolução do O 2 e o condensamento da água causa o fluxo no sentido oposto. Diversos processos biológicos causam incorporação do oxigênio na litosfera, tais como a gênese de calcários, um mineral que contem este elemento em sua composição e é formado pela ação de seres vivos.
TÓPICOS RELACIONADOS AO CICLO DO OXIGÊNIO: Camada de Ozônio: Esta camada se encontra na região da atmosfera denominada estratosfera, é formada pelo processo explicado anteriormente de conversão do O2 em O3, e possui um importante papel para a manutenção da vida como ela é no planeta. A camada de ozônio absorve parte da radiação ultravioleta que chega ao planeta, durante a conversão do O 2 em O3, impedindo que esta atinja a superfície do planeta e os organismos que a habitam. A luz ultravioleta provoca efeitos nocivos à maioria dos seres vivos, principalmente mutações genéticas.
INFLUÊNCIAS ANTRÓPICAS NO CICLO DO OXIGÊNIO: Destruição da camada de ozônio: A emissão de determinados gases, principalmente os CFC (Clorofluorcarbonos) provoca a destruição desta camada. Atualmente, a camada de ozônio apresenta regiões já impactadas pela ação destes gases. Este processo provoca danos à biosfera como um todo e à humanidade em particular, afinal a maior exposição à raios ultravioletas está diretamente relacionada a ocorrência de diversos tipos de cânceres, principalmente os melanomas (cânceres de pele).
Oxigênio
Ocorrência O oxigênio é o elemento mais abundante da natureza. As principais ocorrências são:
a) 21% na atmosfera (em volume); b) 89% na água dos oceanos, lagos, mares, gelos polares, etc (em peso); c) 47% na crosta terrestre (até a profundidade de 15 km).
Preparação do Gás Oxigênio a) No Laboratório 1º) Por aquecimento do clorato de potássio (decomposição térmica). MnO2 2 KClO3(s) ====> 2KCl(s) + 3O2(g) Esta decomposição é fácil porque a ligação entre Cl e O é muito fraca. 2º) Por aquecimento de óxido de mercúrio. 2 HgO(s) ⇒ 2 Hg(l) + O2(g) Essa decomposição é fácil porque o mercúrio é metal nobre, estabelecendo ligação fraca com o oxigênio.
b) Na Indústria A matéria prima utilizada na obtenção do gás oxigênio é o ar atmosférico. O ar atmosférico é submetido a compressão e resfriamento, após os quais abre-se uma válvula, para provocar uma expansão brusca do ar f rio. Esquema:
Propriedades Físico-Químicas e Aplicações 1º) Combustão de substâncias não metálicas: 2 H2 + O2 => H2O (Industrial) S + O2 => SO2 (Dióxido de Enxofre) 4 P + 5 O2 => 2 P2O5 (Muito Luminosa) C + O2 => CO2 (Gás Carbônico Industrial)
2º) Combustão de substâncias metálicas:
2 Na + O2 => Na2O2 (Peróxido de Sódio) 4 Fe + O2 => 2 Fe2O3 (Óxido de Ferro III) 2 Mg + O2 => 2 MgO (Óxido de Magnésio) Obs: A facilidade de combustão do Sódio e do Fósforo nos obriga guardá-los em querosene. As combustões do Magnésio e do Fósforo são muito luminosas.
3º) Combustão de compostos orgânicos (compostos carbônicos hidrogenados): Gás Metano (Gás Natural): CH4 + 2 O2 => CO2 + H2O Gás Butano (Gás de Botijão): C4H10 + 13/2 O2 => 4 CO2 + 5 H2O Álcool (etanol): C2H6OH + 3 O2 => 2 CO2 + 3 H2O Gasolina: C8H18 + 25 O2 => 16 CO2 + 3 H2O O oxigênio também é utilizado na queima de outros combustíveis orgânicos e, como exemplo, podemos citar: Querosene (C15H3) => em aviões Óleo Diesel (C18H38) => Navios, Caminhões, etc. Glicose (C6H12O6) => No Sangue durante a respiração. Acetileno (C2H2) => Nos maçaricos oxiacetilenicos, para corte de barras, chapas, trilhos, etc.
Ciclo do Oxigênio A atmosfera contém 21% de oxigênio, usado pelas plantas e pelos animais durante a respiração. Além disso, fungos e muitas bactérias utilizam oxigênio quando decompõe plantas e animais mortos. Queimar madeira e outros combustíveis também exige oxigênio.As plantas devolvem oxigênio para o ar durante a fotossíntese. Os ciclos do oxigênio e do carbono estão ligados: a fotossíntese consome dióxido de carbono e produz oxigênio, a respiração por sua vez, consome o oxigênio e produz dióxido de carbono. Pela figura abaixo, é mais fácil compreender como se dá o ciclo do oxigênio:
1o ano - aula 7 - O CICLO DO OXIGÊNIO O gás oxigênio (O2) é indispensável à respiração aeróbica, é o segundo componente mais abundante da atmosfera, onde existe na proporção de cerca de 21%. O gás oxigênio pode ser consumido da atmosfera por intermédio das seguintes vias:
atividade respiratória dos seres vivos aeróbicos;
combustão;
degradação, principalmente pela ação de raios ultravioleta, com formação de ozônio (O3);
combinação com metais do solo (principalmente o ferro), formando óxidos metálicos.
O gás oxigênio é reposto na atmosfera principalmente pela fotossíntese, com destaque para a atividade do fitoplâncton marinho. Observe na figura abaixo um esquema do ciclo do oxigênio.
