Jordens atmosfär består av ett stratifierat lager av gaser som hålls på plats på grund av tyngdkraften. De viktigaste beståndsdelarna i atmosfärisk luft är kväve, syre, argon och koldioxid. Kväve och koldioxid är båda essentiella för livet på jorden och är avgörande för ett antal biokemiska processer som fotosyntes och proteinsyntes.

Kemiska och fysiska egenskaper hos kväve

Kväve är ett element i det periodiska bordet med ett atomnummer av 7. Kväve av kväve består av 7 protoner med positiv laddning och vanligtvis 7 neutroner med nollladdning. För att bibehålla en elektriskt neutral atom kretsar 7 elektroner kärnan i en serie skal. Kväve är en gas vid rumstemperatur och utgör cirka 78 procent av jordens atmosfär. Kväveförbrukning vid -210,1 grader Celsius (-346,18 grader Fahrenheit), som möjliggör användning i kryogena experiment och aktiviteter.

Kemiska och fysiska egenskaper hos koldioxid

Koldioxid är en förening med en molekyl bestående av en enda kolatom och två syreatomer. Elektroner i det yttre skalet hos kol- och syreatomerna delas för att bilda kovalenta bindningar. Koldioxid är en gas vid rumstemperatur och utgör 0,03 procent av jordens atmosfär. Koldioxid är ovanligt genom att den bildar en fast substans utan att passera genom en vätskefas vid normalt atmosfärstryck. Denna process kallas sublimering. Koldioxid sublimerar för att bilda torris vid en temperatur av -56 grader Celsius. -

Koldioxidens roll i biologiska processer

Fotosyntes, processen genom vilken växter omvandlar solljus in i glukosocker, utgör en av de mest grundläggande biologiska reaktionerna som äger rum på jorden och bildar livets grund längst ner i livsmedelskedjan, vilket ger mer komplexa organismer, såsom däggdjur, med matförsörjning. Fotosyntes kräver en naturlig källa för kol för att syntetisera glukos; det erhåller detta från atmosfärisk koldioxidgas. Kemiska ordjämförelsen för fotosyntes är:

Koldioxid + Vatten (Med solljus och klorofyll) = Glukos + Oxygen

Kvävegasens roll i biologiska processer och kvävecykeln

Kväve är ett viktigt byggstenar av grundläggande biologiska molekyler, såsom proteiner och nukleinsyror. Kvävegas från atmosfären fångas av "kvävefixerande" bakterier. Under denna process omvandlas kväve och vätegaser till ammoniak som växter kan absorbera direkt. Alternativt faller ammoniak i jorden i nitrater som växter också kan absorbera. Växter använder ammoniak och nitrater för att syntetisera biokemiska molekyler, såsom klorofyll, proteiner och nukleinsyror. Kväve kan släppas tillbaka till atmosfären via ett antal processer. Denitrifierande bakterier som lever i jord kan omvandla nitrater till kvävgas. Alternativt konsumeras kvävehaltiga molekyler inom växter av djur, vilket resulterar i kväverika excrement. Nitrifierande bakterier bryter ner ammoniak i detta avfall och omvandlar det till nitrater. Denitrrifying bakterier bryter sedan ner dessa nitrater till kvävgas. Dessa steg utgör grunden för kvävecykeln.