La atmósfera de la Tierra consiste en una capa estratificada de gases que se mantienen en su lugar debido a la gravedad. Los principales constituyentes del aire atmosférico son nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono. El nitrógeno y el dióxido de carbono son esenciales para la vida en la Tierra y son vitales para una serie de procesos bioquímicos, como la fotosíntesis y la síntesis de proteínas.
Propiedades químicas y físicas del nitrógeno
El nitrógeno es un elemento de la tabla periódica con un número atómico de 7. El núcleo del nitrógeno consta de 7 protones con carga positiva, y generalmente 7 neutrones con carga cero. Para mantener un átomo eléctricamente neutro, 7 electrones orbitan alrededor del núcleo en una serie de capas. El nitrógeno es un gas a temperatura ambiente y representa aproximadamente el 78 por ciento de la atmósfera de la Tierra. El nitrógeno se licúa a -210.1 grados Celsius (-346.18 grados Fahrenheit), lo que permite su uso en experimentos y actividades criogénicas.
Propiedades químicas y físicas del dióxido de carbono
El dióxido de carbono es un compuesto con una molécula que consiste en un solo átomo de carbono y dos átomos de oxígeno. Los electrones en la capa exterior de los átomos de carbono y oxígeno se comparten para formar enlaces covalentes. El dióxido de carbono es un gas a temperatura ambiente y representa el 0.03 por ciento de la atmósfera de la Tierra. El dióxido de carbono es inusual ya que forma un sólido sin pasar a través de una fase líquida a la presión atmosférica normal. Este proceso se conoce como sublimación. El dióxido de carbono sublima para formar hielo seco a una temperatura de -56 grados Celsius (-68.8 grados Fahrenheit).
Papel del dióxido de carbono en procesos biológicos
Fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas convierten la luz solar en azúcar de glucosa, constituye una de las reacciones biológicas más fundamentales que tiene lugar en la Tierra y forma la base de la vida en el fondo de la cadena alimentaria, proporcionando organismos más complejos, como los mamíferos, con un suministro de alimentos. La fotosíntesis requiere una fuente natural de carbono para sintetizar glucosa; lo obtiene del gas atmosférico de dióxido de carbono. La ecuación química de las palabras para la fotosíntesis es:
Dióxido de carbono + Agua (con luz solar y clorofila) = Glucosa + Oxígeno
Papel del gas nitrógeno en los procesos biológicos y el ciclo del nitrógeno <
El nitrógeno es un componente esencial de las moléculas biológicas fundamentales, como las proteínas y los ácidos nucleicos. El gas de nitrógeno de la atmósfera es capturado por bacterias "fijadoras de nitrógeno". Durante este proceso, los gases de nitrógeno e hidrógeno se convierten en amoníaco que las plantas pueden absorber directamente. Alternativamente, el amoníaco se descompone en el suelo en nitratos que las plantas también pueden absorber. Las plantas usan amoníaco y nitratos para sintetizar moléculas bioquímicas, como clorofila, proteínas y ácidos nucleicos. El nitrógeno puede liberarse a la atmósfera a través de una serie de procesos. Las bacterias desnitrificantes que viven en el suelo pueden convertir los nitratos en nitrógeno gaseoso. Alternativamente, las moléculas que contienen nitrógeno dentro de las plantas son consumidas por los animales, lo que resulta en excrementos ricos en nitrógeno. Las bacterias nitrificantes descomponen el amoniaco en este desecho, convirtiéndolo en nitratos. Las bacterias desnitrificadoras descomponen esos nitratos en nitrógeno gaseoso. Estos pasos forman la base del ciclo del nitrógeno.
