Carrera de ingenieria ambiental ciclo del oxigeno



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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERIA AMBIENTAL

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CICLO DEL OXIGENO
IMA – 1000


Estudiante:
FABIANA ANDREA MONROY GUTIERREZ


DOCENTE:
ING. VARGAS

FECHA ENTREGA : 01/04/12


LA PAZ - BOLIVIA

DEFINICION DE OXIGENO:

El oxígeno es un elemento químico de número atómico 8 y símbolo O. En su forma molecular más frecuente, O2, es un gas a temperatura ambiente. Representa aproximadamente el 20,9 % en volumen de la composición de la atmósfera terrestre. Es uno de los elementos más importantes de la química orgánica y participa de forma muy importante en el ciclo energético de los seres vivos, esencial en la respiración celular de los organismos aeróbicos. Es un gas incoloro, inodoro (sin olor) e insípido. Existe una forma molecular formada por tres átomos de oxígeno, O3, denominada ozono cuya presencia en la atmósfera protege la Tierra de la incidencia de radiación ultravioleta procedente del Sol.

En la corteza terrestre la mayor parte del oxígeno se encuentra formando parte de silicatos y en los océanos se encuentra formando por parte de la molécula de agua, H2O.

El oxígeno es el elemento químico más abundante en los seres vivos. Forma parte del agua y de todo tipo de moléculas orgánicas. Como molécula, en forma de O2, su presencia en la atmósfera se debe a la actividad fotosintética de primitivos organismos. Al principio debió ser una sustancia tóxica para la vida, por su gran poder oxidante. Todavía ahora, una atmósfera de oxígeno puro produce daños irreparables en las células. Pero el metabolismo celular se adaptó a usar la molécula de oxígeno como agente oxidante de los alimentos abriendo así una nueva vía de obtención de energía mucho más eficiente que la anaeróbica.

El oxígeno podemos encontrarlo bajo la forma de agua, bien como oxígeno molecular o en forma de CO2. El oxígeno es producido por los individuos fotosínteticos donde el agua es el donador de electrones para llevar a cabo la reducción del CO2, para llevar esto a cabo es necesaria la clorofila.

Los individuos aeróbicos necesitan oxígeno para llevar a cabo sus procesos metabólicos, unos en mayor cantidad y otros como los microaerófilos en menor cantidad. Esta necesidad divide a los individuos en aerobios y anaerobios (no necesitan oxígeno). El oxígeno también es necesario para la combustión.

CICLO DEL OXIGENO:



El ciclo del oxígeno es la cadena de reacciones y procesos que describen la circulación del oxígeno en la biosfera terrestre

El ciclo de transformaciones del oxígeno por estos reservorios (atmósfera, océano y corteza terrestre) constituye el llamado ciclo del oxígeno que es mantenido por procesos biológicos, físicos, geológicos e hidrológicos.

La reserva fundamental de oxígeno utilizable por los seres vivos está en la atmósfera donde ese elemento se encuentra en la forma de gas oxigeno (O2) y de gas carbono (CO2). . Su ciclo está estrechamente vinculado al del carbono pues el proceso por el que el C es asimilado por las plantas (fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario.

Otra parte del ciclo natural del oxígeno que tiene un notable interés indirecto para los seres vivos de la superficie de la Tierra es su conversión en ozono. Las moléculas de O2, activadas por las radiaciones muy energéticas de onda corta, se rompen en átomos libres de oxígeno que reaccionan con otras moléculas de O2, formando O3 (ozono). Esta reacción es reversible, de forma que el ozono, absorbiendo radiaciones ultravioletas vuelve a convertirse en O2

El ciclo del oxígeno es complejo, una vez que ese elemento es utilizado y liberado por los seres vivos en diferentes formas de combinación química.

El CO2 es utilizado en la respiración aeróbica de las plantas y animales. En este proceso, átomos de oxigeno se combinan con átomos de hidrógeno, formando moléculas de agua. El agua formada en la respiración, llamada como agua metabólica es, en parte eliminada para el ambiente a través de la transpiración, de excreción y de heces y en parte utilizada en procesos metabólicos.

De esa forma, sus átomos de oxígeno acaban incorporados a la materia orgánica y pueden volver a la atmósfera por la respiración y por la descomposición del organismo, que producen agua y gas carbono.

El CO2 atmosférico es utilizado en el proceso de fotosíntesis. Los carbonos y los oxigenados presentes en el gas carbono pasan a formar parte de la materia orgánica del vegetal y tanto la respiración como la descomposición de esa materia orgánica restituirán el oxígeno a la atmósfera en forma de agua y gas carbono. El agua utilizada por las plantas en la fotosíntesis es rota y sus átomos de oxigeno son liberados para la atmósfera en la forma de O2.

Las tres principales fuentes no vivas de átomos de oxigeno para los seres vivos son por tanto, gas, oxígeno (O2), gas carbono (CO2) y agua (H2O). Esos tres tipos de moléculas están constantemente intercambiando átomos de oxigeno entre si, durante los procesos metabólicos de la biosfera.

La biosfera comprende las porciones de tierra, mar y aguas continentales habitadas por los seres vivos. No coincide con la atmósfera, la litósfera o la hidrosfera aisladamente pues abarca a las tres.

El oxígeno puede ser encontrado en la atmósfera bajo varias formas. Sea en la forma de oxigeno molecular (O2) o en composición con otros elementos (CO2, NO2, SO2, etc.) el hecho es que el oxigeno es el elemento mas abundante en la corteza terrestre y en los océanos (99,5% del oxigeno está contenido allí) y el segundo más abundante en la atmósfera (0,49% del oxígeno existente está en la atmósfera, los otros 0.01% están contenidos en los seres vivos).



Fotosíntesis

La fotosíntesis (del griego antiguo φώτο [foto], "luz", y σύνθεσις [síntesis], "unión") es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz. En este proceso la energía luminosa se transforma en energía química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la que queda almacenada esa energía química. Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Además, se debe de tener en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica (imprescindible para la constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y la materia inorgánica. De hecho, cada año los organismos fotosintetizadores fijan en forma de materia orgánica en torno a 100.000 millones de toneladas de carbono

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Imagen que muestra la distribución de la fotosíntesis en el globo terráqueo; mostrando tanto la llevada a cabo por el fitoplancton oceánico como por la vegetación terrestre.



Fotosíntesis oxigénica y anoxigénica.

La fotosíntesis (del griego antiguo φώτο [foto], "luz", y σύνθεσις [síntesis], "unión") es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz. En este proceso la energía luminosa se transforma en energía química estable, siendo el adenosín trifosfato (ATP) la primera molécula en la que queda almacenada esa energía química. Con posterioridad, el ATP se usa para sintetizar moléculas orgánicas de mayor estabilidad. Además, se debe de tener en cuenta que la vida en nuestro planeta se mantiene fundamentalmente gracias a la fotosíntesis que realizan las algas, en el medio acuático, y las plantas, en el medio terrestre, que tienen la capacidad de sintetizar materia orgánica (imprescindible para la constitución de los seres vivos) partiendo de la luz y la materia inorgánica. De hecho, cada año los organismos fotosintetizadores fijan en forma de materia orgánica en torno a 100.000 millones de toneladas de carbono

La fotosíntesis es un proceso por el cual las plantas transforman agua y gas carbono en la presencia de luz y la clorofila en compuestos orgánicos bastante más energéticos que el oxígeno.

Luz Clorofila

6H2O + 6CO2 –> 6O2 + C6H12O6

Otra forma de producción de oxígeno es la fotólisis: Reacción por la cual la radiación ultravioleta que entra en la atmósfera descompone el agua atmosférica en óxido de nitrógeno.

2H2O + energía –> 4H + O2

Las plantas utilizarán el oxígeno para realizar la fotosíntesis como ya fue referido y los animales lo utilizarán en su metabolismo.

Otra forma de consumo del oxígeno es a descomposición de la materia orgánica y la oxidación de minerales en exposición. Un ejemplo de oxidación es la herrumbre


ciclo del oxigeno

Al respirar, los animales y los seres humanos tomamos del aire el oxígeno que las plantas producen y luego exhalamos gas carbónico. Las plantas, a su vez, toman el gas carbónico que los animales y los seres humanos exhalamos, para utilizarlo en el proceso de la fotosíntesis. Plantas, animales y seres humanos intercambian oxígeno y gas carbónico todo el tiempo, los vuelven a usar y los reciclan. A esto se le llama el ‘ciclo del oxígeno’.

Si los gases de la atmósfera y otros recursos vitales como el agua se usara sólo una vez, se agotarían rápidamente. Estos recursos han existido y han sido usados por los seres vivos durante millones de años; esto significa que en este instante podemos respirar el mismo oxígeno que respiraron alguna vez los dinosaurios.

Los automóviles, muchas industrias, los incendios de los bosques y las quemas de basuras, producen enormes cantidades de gas carbónico y de sustancias tóxicas que contaminan la atmósfera. Las plantas son las únicas capaces de transformar el bióxido de carbono, en el oxígeno que necesitamos los demás seres vivos para respirar. Por eso, es muy importante sembrar plantas y árboles que absorban este gas y purifiquen el aire.

En tanto ésta produce el O², la respiración lo consume. El oxígeno es también fundamental en la formación de la capa de ozono. Esta protege a la biosfera contra la acción de esos rayos que son perjudiciales al hombre y otros animales.


Atmósfera

El O2 le confiere un carácter oxidante a la atmósfera. Se formó por fotólisis de H2O, formándose H2 y O2:

H2O + hν → 1/2O2.

El oxígeno molecular presente en la atmósfera y el disuelto en el agua interviene en muchas reacciones de los seres vivos. En la respiración celular se reduce oxígeno para la producción de energía y generándose dióxido de carbono, y en el proceso de fotosíntesis se origina oxígeno y glucosa a partir de agua, dióxido de carbono (CO2) y radiación solar.

Corteza terrestre

El carácter oxidante del oxígeno provoca que algunos elementos estén más o menos disponibles. La oxidación de sulfuros para dar sulfatos los hace más solubles, al igual que la oxidación de iones amonio a nitratos. Asimismo disminuye la solubilidad de algunos elementos metálicos como el hierro al formarse óxidos insolubles.



Hidrósfera y atmósfera química básica estructuralitica

El oxígeno es ligeramente soluble en agua, aumentando su solubilidad con la temperatura. Condiciona las propiedades rédox de los sistemas acuáticos. Oxida materia bioorgánica dando el dióxido de carbono y agua.

El dióxido de carbono también es ligeramente soluble en agua dando carbonatos; condiciona las propiedades ácido-base de los sistemas acuáticos. Una parte importante del dióxido de carbono atmosférico es captado por los océanos quedando en los fondos marinos como carbonato de calcio.



Fotólisis

La fotólisis es la ruptura de enlaces químicos por causa de energía radiante. Se llama fotólisis o fotolisis, fotodisociación, o fotodescomposición a la disociación de moléculas orgánicas complejas por efecto de la luz, y se define como la interacción de uno o más fotones con una molécula objetivo. Es el proceso en el que se basa la fotosíntesis.

La fotodisociación no está limitada al espectro visible. Cualquier fotón con suficiente energía puede afectar los enlaces químicos de un compuesto químico. Como la energía fotónica es inversamente proporcional a su longitud de onda, la radiación electromagnética con la energía del visible o mayor, como la radiación ultravioleta, rayos x y rayos gamma son usualmente involucradas en tales reacciones. Ejemplo:

Fotolisis de agua, ocurre por descomposición de la molécula de agua en sus elementos constituyentes (H y O) por acción de la luz.

Se representa de la siguiente manera:

\mathrm{2 \ h_2o + 2 fotones \longrightarrow 4 \ h^+ + o_2 + 4 \ e^-}

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Respiración Celular

Los seres vivos necesitan de un consumo constante de energía, que las células emplean en forma de energía química. La respiración celular, proceso utilizado por la mayoría de las células animales y vegetales, es la degradación de biomoléculas (glucosa, lípidos, proteínas) para que se produzca la liberación de energía necesaria, y así el organismo pueda cumplir con sus funciones vitales. Mediante la degradación de la glucosa (glucólisis) se forma ácido pirúvico. Este ácido se desdobla a dióxido de carbono y agua, generándose 36 moléculas de ATP. La respiración celular es una parte del metabolismo, más precis amente del catabolismo, en la cual la energía presente en distintas biomoléculas es liberada de manera controlada. Durante la respiración, parte de esa energía es utilizada para sintetizar (fabricar) ATP, que a su vez es empleado en el mantenimiento y desarrollo del organismo (anabolismo). La respiración celular es un proceso mediante el cual las células de los organismos oxidan nutrientes de los alimentos para que liberen energía. Como resultado, el carbono presente en dichos nutrientes queda oxidado, es decir, se transforma en dióxido de carbono que es eliminado por medio de la respiración a la atmósfera. Para que se realice la respiración celular es fundamental la presencia de oxígeno (respiración aeróbica). Los animales lo toman de la atmósfera a través de órganos especializados (pulmones, branquias). Los vegetales lo hacen mediante un aparato denominado estomas, ubicados en las hojas. La respiración se efectúa durante las 24 horas. La cantidad de oxígeno que los vegetales absorben de la atmósfera a raíz del proceso respiratorio es menor que la que desprenden al efectuar la fotosíntesis, y el dióxido de carbono que desprenden también es menor a la cantidad que absorben.

La respiración celular puede dividirse en dos tipos, según sea la presencia de oxígeno.

Respiración aerobia o aeróbica: hace uso del O2 como aceptor último de los electrones desprendidos de las sustancias orgánicas. Es la forma más extendida de respiración, propia de la mayoría de las bacterias y de los organismos eucariontes. Es por ello que a los seres que requieren de oxígeno se los llama aerobios.

Respiración anaerobia o anaeróbica: no interviene el oxígeno, sino que se emplean otros aceptores finales de electrones, generalmente minerales. La respiración anaeróbica está presente en algunos organismos procariontes, en general habitantes de suelos y sedimentos, y de vital importancia en los ciclos biogeoquímicos de los elementos. Al no requerir de oxígeno se los denomina anaerobios. Algunas especies de bacterias, denominadas facultativas, se adaptan y sobreviven ante la presencia o ausencia de oxígeno en el medio que las rodea.


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Cuadro comparativo entre Fotosintesis y Respiracion celular



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BIBLIOGRAFIA:



  • Read more: http://www.lenntech.es/ciclo-oxigeno.htm#ixzz1r1KtDPe5.

  • WIKIPEDIA}

  • ENCICLOPEDIA ENCARTA 2011.




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