L'atmosfera della Terra è costituita da uno strato stratificato di gas che sono tenuti in posizione a causa della gravità. I principali costituenti dell'aria atmosferica sono azoto, ossigeno, argon e anidride carbonica. L'azoto e il biossido di carbonio sono entrambi essenziali per la vita sulla Terra e sono vitali per una serie di processi biochimici come la fotosintesi e la sintesi proteica.

Proprietà chimiche e fisiche dell'azoto

L'azoto è un elemento la tavola periodica con un numero atomico di 7. Il nucleo di azoto è costituito da 7 protoni con carica positiva e solitamente 7 neutroni con carica zero. Per mantenere un atomo elettricamente neutro, 7 elettroni orbitano attorno al nucleo in una serie di gusci. L'azoto è un gas a temperatura ambiente e costituisce circa il 78 percento dell'atmosfera terrestre. Azoto liquefa a -210,1 gradi Celsius (-346,18 gradi Fahrenheit), che consente il suo utilizzo in esperimenti e attività criogeniche.

Proprietà chimiche e fisiche dell'anidride carbonica

Il diossido di carbonio è un composto con una molecola composta da un singolo atomo di carbonio e due atomi di ossigeno. Gli elettroni nel guscio esterno degli atomi di carbonio e ossigeno sono condivisi per formare legami covalenti. Il biossido di carbonio è un gas a temperatura ambiente e costituisce lo 0,03 percento dell'atmosfera terrestre. Il biossido di carbonio è insolito in quanto forma un solido senza passare attraverso una fase liquida a pressione atmosferica normale. Questo processo è noto come sublimazione. L'anidride carbonica sublima per formare ghiaccio secco a una temperatura di -56 gradi Celsius (-68,8 gradi Fahrenheit).

Ruolo del biossido di carbonio nei processi biologici

La fotosintesi, il processo attraverso il quale le piante convertono la luce solare in zucchero glucosio, costituisce una delle reazioni biologiche più fondamentali che si svolgono sulla Terra e costituisce la base della vita al fondo della catena alimentare, fornendo organismi più complessi, come i mammiferi, con una scorta di cibo. La fotosintesi richiede una fonte naturale di carbonio per sintetizzare il glucosio; lo ottiene dal gas anidride carbonica atmosferico. L'equazione della parola chimica per la fotosintesi è:

Diossido di carbonio + Acqua (con luce solare e clorofilla) = glucosio + ossigeno

Ruolo del gas azoto nei processi biologici e il ciclo dell'azoto

L'azoto è un elemento essenziale delle molecole biologiche fondamentali, come le proteine ​​e gli acidi nucleici. Il gas azoto dall'atmosfera viene catturato dai batteri "che fissano l'azoto". Durante questo processo, i gas dell'azoto e dell'idrogeno vengono convertiti in ammoniaca che le piante possono assorbire direttamente. In alternativa, l'ammoniaca decade nel suolo in nitrati che le piante possono anche assorbire. Le piante usano ammoniaca e nitrati per sintetizzare molecole biochimiche, come la clorofilla, le proteine ​​e gli acidi nucleici. L'azoto può essere rilasciato nell'atmosfera attraverso un numero di processi. I batteri denitrificanti che vivono nel terreno possono convertire i nitrati in gas azoto. In alternativa, le molecole contenenti azoto all'interno delle piante vengono consumate dagli animali, con conseguente escremento ricco di azoto. I batteri nitrificanti abbattono l'ammoniaca in questi rifiuti, convertendoli in nitrati. I batteri denitrrificanti quindi abbattere quei nitrati in gas azoto. Questi passaggi costituiscono la base del ciclo dell'azoto.