A atmosfera da Terra consiste em uma camada estratificada de gases que são mantidos no lugar devido à gravidade. Os principais constituintes do ar atmosférico são nitrogênio, oxigênio, argônio e dióxido de carbono. O nitrogênio e o dióxido de carbono são essenciais para a vida na Terra e são vitais para uma série de processos bioquímicos, como a fotossíntese e a síntese de proteínas.
Propriedades Químicas e Físicas do Nitrogênio
O nitrogênio é um elemento na a tabela periódica com um número atômico de 7. O núcleo do nitrogênio consiste em 7 prótons com uma carga positiva, e geralmente 7 nêutrons com carga zero. A fim de manter um átomo eletricamente neutro, 7 elétrons orbitam o núcleo em uma série de projéteis. O nitrogênio é um gás à temperatura ambiente e representa cerca de 78% da atmosfera da Terra. O nitrogênio se liquefaz em -210,1 graus Celsius (-346,18 graus Fahrenheit), o que permite seu uso em experimentos e atividades criogênicos.
Propriedades Químicas e Físicas do Dióxido de Carbono
O dióxido de carbono é um composto com uma molécula que consiste em um único átomo de carbono e dois átomos de oxigênio. Elétrons na camada externa dos átomos de carbono e oxigênio são compartilhados para formar ligações covalentes. O dióxido de carbono é um gás à temperatura ambiente e compõe 0,03% da atmosfera da Terra. O dióxido de carbono é incomum, pois forma um sólido sem passar por uma fase líquida à pressão atmosférica normal. Este processo é conhecido como sublimação. O dióxido de carbono sublima para formar gelo seco a uma temperatura de -56 graus Celsius (-68,8 graus Fahrenheit).
Papel do dióxido de carbono em processos biológicos
Fotossíntese, o processo pelo qual as plantas convertem a luz solar em açúcar glicose, constitui uma das reações biológicas mais fundamentais que ocorre na Terra e forma a base da vida no fundo da cadeia alimentar, fornecendo organismos mais complexos, como os mamíferos, com um suprimento de alimentos. A fotossíntese requer uma fonte natural de carbono para sintetizar glicose; obtém isto do gás de dióxido de carbono atmosférico. A equação da palavra química para a fotossíntese é:
Dióxido de carbono + Água (com luz solar e clorofila) = Glicose + Oxigênio
Papel do gás nitrogênio em processos biológicos e no ciclo de nitrogênio
O nitrogênio é um bloco de construção essencial de moléculas biológicas fundamentais, como proteínas e ácidos nucléicos. O gás nitrogênio da atmosfera é capturado por bactérias "fixadoras de nitrogênio". Durante este processo, os gases de nitrogênio e hidrogênio são convertidos em amônia que as plantas podem absorver diretamente. Alternativamente, a amônia se deteriora no solo em nitratos que as plantas também podem absorver. As plantas usam amônia e nitratos para sintetizar moléculas bioquímicas, como clorofila, proteínas e ácidos nucléicos. O nitrogênio pode ser liberado de volta à atmosfera através de vários processos. As bactérias desnitrificadoras que vivem no solo podem converter nitratos em gás nitrogênio. Alternativamente, as moléculas contendo nitrogênio dentro das plantas são consumidas pelos animais, resultando em excremento rico em nitrogênio. Bactérias nitrificantes decompõem a amônia nesse resíduo, convertendo-o em nitratos. As bactérias desnitrificadoras então decompõem esses nitratos em gás nitrogênio. Essas etapas formam a base do ciclo do nitrogênio.
