Kvælstofgas Vs. Carbon dioxide

Jordens atmosfære består af et lagdelt lag af gasser, der holdes på plads på grund af tyngdekraften. De vigtigste bestanddele i atmosfærisk luft er nitrogen, oxygen, argon og kuldioxid. Kvælstof og kuldioxid er begge essentielle for livet på Jorden og er afgørende for en række biokemiske processer som fotosyntese og proteinsyntese.

Kemiske og fysiske egenskaber ved kvælstof

Kvælstof er et element i Det periodiske bord med et atomnummer på 7. Kvælstofkernen består af 7 protoner med en positiv ladning og normalt 7 neutroner med nulladning. For at opretholde et elektrisk neutralt atom kredser 7 elektroner kernen i en række skaller. Kvælstof er en gas ved stuetemperatur og udgør ca. 78 procent af jordens atmosfære. Nitrogen flyder ved -210,1 grader Celsius (-346,18 grader Fahrenheit), som gør det muligt at anvende det i kryogene forsøg og aktiviteter.

Kemiske og fysiske egenskaber ved carbondioxid

Kuldioxid er en forbindelse med et molekyle bestående af et enkelt carbonatom og to oxygenatomer. Elektroner i den ydre skal af carbon- og oxygenatomer deles til dannelse af kovalente bindinger. Kuldioxid er en gas ved stuetemperatur og udgør 0,03 procent af jordens atmosfære. Kuldioxid er usædvanlig, fordi den danner et faststof uden at passere gennem en flydende fase ved normalt atmosfærisk tryk. Denne proces er kendt som sublimering. Kuldioxid sublimerer for at danne tøris ved en temperatur på -56 grader Celsius (-68,8 grader Fahrenheit).

Kuldioxidets rolle i biologiske processer

Fotosyntese, processen ved hvilken planter konverterer sollys ind i glucosesukker udgør en af ​​de mest grundlæggende biologiske reaktioner, der finder sted på Jorden og danner grundlaget for livet i bunden af ​​fødekæden, hvilket giver mere komplekse organismer, såsom pattedyr, med fødevareforsyning. Fotosyntese kræver en naturlig kulstofkilde for at syntetisere glucose; den opnår dette fra atmosfærisk carbondioxidgas. Den kemiske ordligning for fotosyntese er:

Kuldioxid + Vand (Med sollys og chlorophyll) = Glucose + Oxygen

Rolle af nitrogengas i biologiske processer og kvælstofcyklus

Kvælstof er en væsentlig byggesten af ​​grundlæggende biologiske molekyler, såsom proteiner og nukleinsyrer. Kvælstofgas fra atmosfæren er fanget af "nitrogen-fixende" bakterier. Under denne proces omdannes nitrogen og brintgasser til ammoniak, som planter kan absorbere direkte. Alternativt henfalder ammoniak i jorden i nitrater, som planter også kan absorbere. Planter bruger ammoniak og nitrater til at syntetisere biokemiske molekyler, såsom chlorophyll, proteiner og nukleinsyrer. Kvælstof kan frigives tilbage i atmosfæren via en række processer. Denitrifierende bakterier, der lever i jord, kan omdanne nitrater til nitrogengas. Alternativt forbruges kvælstofholdige molekyler inden for planter af dyr, hvilket resulterer i nitrogen-rig ekskrement. Nitrificerende bakterier nedbryder ammoniak i dette affald og omdanner det til nitrater. Denitrrifying bakterier derefter nedbryde disse nitrater til nitrogengas. Disse trin danner grundlaget for nitrogencyklusen.