Автор Вован задал вопрос в разделе Наука, Техника, Языки
Что такое углеродный цикл? и получил лучший ответ
Ответ от Еня[мастер]
Углеродный цикл
- последовательность термоядерных реакций в звездах, приводящая к образованию гелия из водорода с участием углерода, азота, кислорода и фтора в качестве катализаторов. У.ц. - осн. источник энергии массивных звезд () на начальных стадиях их существования (см. Эволюция звезд). Вблизи центра таких звезд темп-ра достаточно высока для того, чтобы У.ц. был эффективнее водородного цикла. Реакции У.ц. образуют четыре переплетающихся цикла (I-IV), направления обхода к-рых на рис. указаны изогнутыми стрелками. В сокращенной записи (см. Ядерные реакции) эти циклы выглядят след. обр.:
I. 12C(p,)13N(e+)13C(p,)14N(p,)15O(e+)15N(p,)12C
II. 14N(p,)15O(e+)15N(p,)16O(p,)17F(e+)17O(p,)14N
III. 15N(p,)16O(p,)17F(e+)17O(p,)18F(e+)18O(p,)15N
IV. 16O(p,)17F(e+)17O(p,)18F(e+)18O(p,)19F(p,)16O
Скорость превращения водорода в гелий и пропорциональная ей мощность выделения энергии определяются в основном циклом I: ядро 12C захватывает протон (p) и после испускания -фотона переходит в неустойчивое ядро 13N, распадающееся с испусканием позитрона (e+) и нейтрино () и образованием ядра 13C; затем после двух последовательных радиац. захватов протонов и распада неустойчивого ядра 15O образуется ядро 15N. Это ядро примечательно тем, что для него реакция (p,) (захват протона с выбросом -частицы) протекает с выделением энергии, т.е. явл. беспороговой и поэтому эффективной при характерных для звездного вещества низких энергиях частиц (для аналогичных реакций с участием др. изотопов из цикла I потребовались бы протоны с энергиями неск. МэВ, к-рые отсутствуют в звездном веществе). Реакция 15N(p,)12C замыкает цикл I. В итоге четыре протона превращаются в -частицу - ядро 4He. К такому же результату приводят и циклы II-IV.
Взаимодействие протона с ядром 15N иногда заканчивается образованием ядра 16O [примернона 1000 реакций (p,) приходится один радиац. захват протона], что приводит к двум дополнительным циклам, II и III. Эти циклы протекают прибл. в одинаковом темпе, т.к.. сравнимы скорости реакций 17O(p,)14N и 17O(p,)18F , от к-рых зависит их относительная частота. Цикл IV оказывается еще более редким вследствие того, что скорость реакции 18O(p,)19F по крайней мере на три порядка меньше скорости реакции 18O(p,)15N. В установившемся У.ц. на каждую реализацию цикла IV приходится более 1000 циклов II и III и более 106 циклов I. Хотя циклы II-IV играют второстепенную роль в скорости выделения энергии, они определяют концентрации изотопов 17O и 18O, к-рые на более поздних стадиях эволюции звезды могут вступать в термоядерные реакции с выделением нейтронов, имеющих существенное значение для теории нуклеосинтеза. Цикл IV может быть важен для объяснения происхождения 19F.
В У.ц. участвуют все стабильные изотопы C, N, O и F, а также неск. нестабильных изотопов этих элементов (на схеме они отмечены штриховкой). Поэтому в совр. астрофизич. литературе У.ц. часто наз. CNO-циклом (изотопы F имеют очень малые концентрации, и их вклад в общее число изотопов У.ц. мал). Через нек-рое время после начала эволюции массивной звезды У.ц. приходит в равновесное состояние когда концентрации всех указанных на схеме изотопов принимают практически не зависящие от времени значения. При этом полное число всех изотопов C, N, O и F остается равным их начальному числу. Каково бы ни было начальное распределение изотопов этих элементов, У.ц. вывырабатывает вполне определенные (зависящие от темп-ры в недрах звезды) концентрации изотопов. Т.о., изотопы C, N, O и F не явл. в с трогом смысле катализаторами - их отношения, вообще говоря, изменяются в процессе установления У.ц., не изменяется лишь их полное число [утечкой этих изотопов через реакцию 19F(p,)20Ne обычно можно пренебречь].
В таблице приведены параметры реакций осн. цикла I: Q - полное энерговыделение в реакции, - характерное время протекания реакций (время, за к-рое концентрация вступающего в реакцию изотопа C, N или O уменьшилась бы в e раз, если этот изотоп не восполнялся бы за счет др. реакций), средня
Источник: ссылка
ЦИКЛ УГЛЕРОДА
ЦИКЛ УГЛЕРОДА круговорот углерода, - циклическое перемещение углерода между миром живых существ и неорганическим миром атмосферы, морей, пресных вод, почвы и скал. Это один из важнейших биогеохимических циклов, включающий множество сложных реакций, в ходе которых углерод переходит из воздуха и водной среды в ткани растений и животных, а затем возвращается в атмосферу, воду и почву, становясь снова доступным для использования организмами. Поскольку углерод необходим для поддержания любой формы жизни, всякое вмешательство в круговорот этого элемента влияет на количество и разнообразие живых организмов, способных существовать на Земле. Источники и резервы углерода. Основной источник углерода для живых организмов - это атмосфера Земли, где данный элемент присутствует в виде диоксида углерода (углекислого газа, СО2). В течение многих миллионов лет концентрация СО2 в атмосфере, по-видимому, существенно не менялась, составляя ок. 0,03% веса сухого воздуха на уровне моря. Хотя доля СО2 невелика, его абсолютное количество поистине огромно - ок. 750 млрд. т. В атмосфере СО2 переносится ветрами как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Диоксид углерода присутствует в воде, где он легко растворяется, образуя слабую угольную кислоту Н2СО3. Эта кислота вступает в реакции с кальцием и другими элементами, образуя минералы, называемые карбонатами. Карбонатные породы, например известняк, находятся в равновесии с диоксидом углерода, который содержится в контактирующей с ними воде. Аналогичным образом количество СО2, растворенного в океанах и пресных водах, определяется его концентрацией в атмосфере. Общее количество растворенных и осадочных углеродсодержащих веществ оценивается примерно в 1,8 трлн. т. Углерод в соединении с водородом и другими элементами является одним из основных компонентов клеток растений и животных. Например, в организме человека он составляет ок. 18% массы тела. Многочисленность и очень широкое распространение живых организмов не позволяют удовлетворительно оценить общее содержание в них углерода. Можно, однако, приблизительно оценить суммарное количество углерода, связываемого растениями, а также выделяемого в процессе дыхания растений, животных и микроорганизмов. Установлено, что зеленые растения поглощают в год ок. 220 млрд. т CO2. Почти такое же количество этого вещества выделяется в неорганическую среду в процессе дыхания всех живых организмов, а также в результате разложения и сгорания органических веществ. При определенных условиях разложения и сгорания созданных живыми организмами веществ не происходит, что ведет к накоплению углеродсодержащих соединений. Так, например, древесина живых деревьев может быть на 3-4 тысячелетия надежно защищена от микробного разложения и от пожара корой, способной противостоять действию микробов и огня. Древесина же, попавшая в торфяное болото, сохраняется еще дольше. В обоих случаях связанный в ней углерод оказывается как бы в ловушке и надолго выводится из круговорота. В условиях, когда органическое вещество оказывается захороненным и изолированным от воздействия воздуха, оно разлагается только частично и содержащийся в нем углерод сохраняется. Если впоследствии в течение миллионов лет эти органические остатки подвергаются давлению вышележащих отложений и нагреванию за счет земного тепла, значительная часть его превращается в ископаемое топливо, например в каменный уголь или нефть. Ископаемое топливо образует природный резерв углерода. Несмотря на интенсивное его сжигание, начавшееся с 1700-х годов, неизрасходованными еще остаются примерно 4,5 трлн. т. Фотосинтез. Основной путь, посредством которого углерод из мира неорганического перемещается в мир живого, - это осуществляемый зелеными растениями фотосинтез. Данный процесс представляет собой цепь реакций, в ходе которых растения поглощают из атмосферы или воды диоксид углерода, связывая его молекулы с молекулами специального вещества - акцептора СО2. В ходе других реакций, идущих с потреблением солнечной
Углеродный цикл
- последовательность термоядерных реакций в звездах, приводящая к образованию гелия из водорода с участием углерода, азота, кислорода и фтора в качестве катализаторов. У. ц. - осн. источник энергии массивных звезд () на начальных стадиях их существования (см. Эволюция звезд) . Вблизи центра таких звезд темп-ра достаточно высока для того, чтобы У. ц. был эффективнее водородного цикла. Реакции У. ц. образуют четыре переплетающихся цикла (I-IV), направления обхода к-рых на рис. указаны изогнутыми стрелками. В сокращенной записи (см. Ядерные реакции) эти циклы выглядят след. обр. :
I. 12C(p,)13N(e+)13C(p,)14N(p,)15O(e+)15N(p,)12C
II. 14N(p,)15O(e+)15N(p,)16O(p,)17F(e+)17O(p,)14N
III. 15N(p,)16O(p,)17F(e+)17O(p,)18F(e+)18O(p,)15N
IV. 16O(p,)17F(e+)17O(p,)18F(e+)18O(p,)19F(p,)16O
Возможно, углерод — наиболее интересное вещество из всех известных человеку химических
элементов. Знаете ли вы, что в кристаллической
форме, например, он встречается нам как один из
наиболее драгоценных камней -•—' алмаз? В виде
графита углерод используется для изготовления
карандашей. А уголь, источник значительной части тепла и энергии в наш век техники, тоже в основном состоит из углерода. Но еще более важно то, что углерод необходим для поддержания жизни. Тела всех живых существ состоят из соединений, в которые входит углерод. Ученые с основанием полагают, что везде, где в любых количествах найден углерод, там, вероятно, существовала жизнь.
Углеродный цикл — это процесс, в ходе которого углерод непрерывно удаляется, используется
и замещается живыми существами. Вот как это
происходит. В воздухе есть двуокись углерода.
Растения выделяют из этого газа углерод и используют его для строительства своих корней, стволов и листьев. Животные получают углерод в пищу от растений в виде овощей, фруктов или почек. В то же время двуокись углерода возвращается в воздух, в частности за счет дыхания животных и сгорания или гниения растений. Углеродный цикл замыкается.
При сочетании элементов мы получаем соединения. Число известных нам углеродных соединений невероятно — их больше 200 000! Все остальные элементы, вместе взятые, не образуютстолько соединений, сколько один углерод. Причина этого состоит в том, что атом углерода может самыми разнообразными способами соединяться с атомами других элементов и образовывать кольца и цепи в сочетании с другими атомами углерода. Вы соприкасаетесь с углеродными соединениямиили пользуетесь ими в своей повседневной жизнипостоянно. Вы вдыхаете небольшое количество
двуокиси углерода и выдыхаете большее количество. А большинство горючих веществ, пищевых
продуктов, медикаментов, пластмасс, парфюмерии
(и многие десятки и сотни других изделий) представляют из себя углеродные соединения!
Роль Мирового океана в формировании состава атмосферы и климата Земли
Мировой океан является колыбелью жизни на планете и в этом смысле его экологической
подробнее...
аскомикота кратко пожалуйста очень надо!!!
Ascomycota - Подразделение/Филюм Грибов королевства, и подкоролевство Дикэрья. Его участники обычно
подробнее...
В чем заключается космическая роль зеленых растений?
Растения участвуют в круговороте веществ на нашей планете. В этом и космическая роль. А растения и
подробнее...
что ТАКОЕ АЗОТНЫЙ ЦИКЛ?
Процесс углеродного сгорания
CNO-цикл - это совокупность трёх сцепленных друг с другом
подробнее...
Вопрос по экологии: Углерод вступает в круговорот веществ в биосфере и завершает его в форме?
Углерод в биосфере часто представлен наиболее подвижной формой – C02. Источником является
подробнее...
какие основные этапы жизненного цикла звезды типа Солнца от рождения до смерти?
Солнце является молодой звездой третьего поколения (популяции I) с высоким содержанием металлов, то
подробнее...
Что происходит в реакции цикла Кальвина???
В цикл вовлекаются АТФ и НАДФ·Н, образованные в ЭТЦ фотосинтеза, углекислый газ и вода; основным
подробнее...
Как найти число протонов в углероде?
Надо массу углерода поделить на молярную массу углерода, умножить на шесть и на число Авогадро.
подробнее...
Пожалуйста скажите строение атома углерода?
Строение атома углерода. Ядро наиболее стабильного изотопа углерода массой 12 (распространенность
подробнее...
Тип гибридизации ключевых атомов углерода для алканов, алкенов, алкинов, циклоалканов, арены. Ответьте плииз) очень нужно)
алканы sp3,алкены sp2,алкины sp,циклы sp3,арены
подробнее...
Что значит азотный цикл?
Растения получают азот из почвы и при помощи углерода из воздуха превращают в протеины. Животные
подробнее...
О каком процессе идёт речь в следующей уровнении: глюкоза+молекулярный кислород=диоксид углерода+вода+энергия? Спосибо.
Искусственный фотосинтез — попытки воспроизведения естественного процесса фотосинтеза. При этом под
подробнее...