Номер 11, страница 33, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

11. Как происходит круговорот азота в природе?

Круговорот азота — это сложный биогеохимический цикл, описывающий превращения азотсодержащих веществ в биосфере. Азот является жизненно важным элементом, так как он входит в состав белков, нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) и других органических молекул. Хотя атмосфера на 78% состоит из молекулярного азота ($N_2$), эта форма недоступна для большинства организмов. Круговорот азота состоит из нескольких ключевых этапов, которые делают азот доступным для живых существ и возвращают его обратно в атмосферу.

1. Фиксация азота (азотфиксация)

Это процесс преобразования атмосферного азота ($N_2$) в более реакционноспособные соединения, такие как аммиак ($NH_3$). Существует три основных пути фиксации:

• Биологическая фиксация: Этот процесс осуществляют специализированные микроорганизмы. К ним относятся симбиотические бактерии (например, рода Rhizobium, живущие в клубеньках на корнях бобовых растений) и свободноживущие почвенные бактерии (например, Azotobacter) и цианобактерии. Они производят фермент нитрогеназу, который способен разорвать прочную тройную связь в молекуле $N_2$.
• Атмосферная фиксация: Во время грозы энергия молнии разрывает молекулы азота, позволяя им реагировать с кислородом с образованием оксидов азота ($NO_x$). Эти оксиды растворяются в дождевой воде, образуя азотную кислоту ($HNO_3$), и попадают в почву в виде нитратов ($NO_3^-$).
• Промышленная фиксация: Человек фиксирует азот в промышленных масштабах (процесс Габера-Боша) для производства азотных удобрений, что оказывает значительное влияние на глобальный цикл азота.

2. Нитрификация

Это двухэтапный процесс окисления аммиака ($NH_3$) или ионов аммония ($NH_4^+$) до нитратов ($NO_3^-$), который осуществляется почвенными бактериями.

• На первом этапе бактерии (например, рода Nitrosomonas) окисляют аммиак до нитритов ($NO_2^-$).
• На втором этапе другие бактерии (например, рода Nitrobacter) окисляют нитриты до нитратов ($NO_3^-$).

Нитраты являются основной формой азота, усваиваемой растениями.

3. Ассимиляция

Растения поглощают из почвы ионы аммония ($NH_4^+$) и нитраты ($NO_3^-$) через корни и включают азот в состав своих органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот). Животные получают азот, поедая растения или других животных. Таким образом, азот перемещается по пищевым цепям.

4. Аммонификация (минерализация)

Когда организмы умирают, или в процессе их жизнедеятельности (выделение экскрементов), редуценты (бактерии и грибы) разлагают их органические останки. В ходе этого процесса органический азот, содержащийся в белках и других соединениях, превращается обратно в неорганический аммиак ($NH_3$) или ионы аммония ($NH_4^+$). Этот аммоний может быть снова поглощен растениями или подвергнуться нитрификации.

5. Денитрификация

Это процесс, в ходе которого денитрифицирующие бактерии (например, рода Pseudomonas) в анаэробных (бескислородных) условиях, таких как глубокие слои почвы или заболоченные участки, восстанавливают нитраты ($NO_3^-$) до газообразного азота ($N_2$) или его оксидов ($N_2O$), которые затем возвращаются в атмосферу. Этот процесс замыкает круговорот.

Ответ: Круговорот азота в природе — это циклический процесс, включающий фиксацию атмосферного азота ($N_2$) микроорганизмами, молниями или промышленностью; его превращение в аммиак, нитриты и нитраты (нитрификация); поглощение растениями и животными (ассимиляция); разложение органических остатков до аммиака (аммонификация); и, наконец, возвращение газообразного азота в атмосферу (денитрификация), что обеспечивает постоянное возобновление этого жизненно важного элемента в биосфере.