Concetti Chiave
- I cicli biogeochimici seguono il percorso della materia e degli elementi chimici nell'ecosfera, con focus su azoto, fosforo e carbonio.
- Sei elementi chimici essenziali compongono il 98% degli organismi, tra cui carbonio, idrogeno e ossigeno, mentre tracce di oligominerali sono vitali per reazioni chimiche.
- Il ciclo dell'azoto coinvolge processi di fissazione e ammonificazione, dove i batteri trasformano l'azoto atmosferico in forme assimilabili per le piante.
- I composti organici e gli idrocarburi si formano da catene di carbonio e idrogeno, con reazioni che richiedono catalizzatori per avvenire.
- I polimeri, grandi macromolecole costituite da monomeri, si formano tramite condensazione, liberando acqua e richiedono idrolisi per la rottura dei legami.
Cicli biogeochimici: è il ciclo che segue la materia, o un determinato elemento chimico, all’interno dell’ecosfera. La materia si forma con reazioni chimiche che la trasformano. I principali sono il ciclo dell’azoto, del fosforo e del carbonio.
Elementi chimici essenziali
Gli esseri viventi usano soprattutto carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo. Questi sei elementi compongono il 98%. Altri elementi formano l’1%: sodio, potassio, ferro, calcio, rame. Altri elementi li troviamo in traccia, ma sono importanti: elementi oligominerali (cobalto, molibdeno), ve ne sono in piccole quantità, ma servono per far avvenire delle reazioni chimiche.
Dettagli sul ciclo dell'azoto
Ciclo dell’azoto: lo usiamo solo quando è presente in altre sostanze organiche (piante). Quello dell’atmosfera non è utilizzabile per noi. Dei battei trasformano l’azoto in nitrati e ammoniaca, che vengono poi assorbiti dagli organismi (fissazione e ammonificazione). Altri invece lo trasformano in modo che si liberi nell’aria (denitrificazione). Fissazione: dei batteri prendono l’azoto nell’atmosfera e lo trasformano in nitrati, utili per proteine. Ammonificazione: l’azoto diventa ammoniaca, andando nel terreno. Nitrificazione: da ammoniaca diventa nitriti, e poi nitrati. Battere denitrificante: dai nitrati, l’azoto torna nell’atmosfera. Noi assorbiamo i nitrati dalle piante, non siamo in grado di assimilarli direttamente.
Composti organici e idrocarburi
Composti organici formati da biomolecole. Idrocarburi formati da carbonio e idrogeno. Si formano delle catene di forme varie e lunghezza diversa (catene incrociate, circolari …) di carbonio e idrogeno. Composti aromatici, una nuvola elettrica delocalizzata attorno alla catena determina un odore caratteristico (es. benzene). Le reazioni avvengono in presenza di catalizzatori, aiutano a farle avvenire.
Gruppi funzionali e macromolecole
Gruppi funzionali: differenziano le molecole degli idrocarburi. Ossidrile (OH): alcol, rende la molecola polare; carbonilico (C=O): polare, se si trova alla fine della catena forma un aldeide, se è in mezzo un chetone; carbossilico (COOH): acido, idrogeno dell’OH può staccarsi, acido debole; amminico (NH2): basico, ricorda l’ammoniaca; fosfato (OPO32-): deriva dall’acido fosforico H3PO4, quando H3 va via rimane il fosfato PO4 3- , si può legare ad una molecola carboniosa; metilico (CH3): deriva dal metano; sulfidrile: deriva dallo zolfo. Macromolecole, molecole grandi, formate da molti atomi (idrocarburi e composti organici sono macromolecole). Vengono chiamati polimeri perché sono fatte da unità minori che si ripetono: i monomeri. Polimero: unione di monomeri. Monomeri principali: amminoacidi (formano le proteine, noi ne utilizziamo 20), monosaccaridi (formano i polisaccaridi, cioè zuccheri complessi, quelli semplici sono i monosaccaridi), acidi grassi, fosfato, glicerolo (formano i fosfolipidi, acidi grassi appartengono al gruppo carbossilico, il fosfato a quello fosfato e il glicerolo all’ossidrilico). Dimero: molecola fatta da due monomeri. L’unione dei monomeri è detta condensazione, perché si libera sempre una molecola di acqua. Per romper e il legame utilizziamo l’acqua. Questa azione di rottura viene detta idrolisi. L’acqua si forma prendendo l’OH di un monomero e l’H dell’altro, dando l’H2O.
Domande da interrogazione
- Quali sono i principali cicli biogeochimici e la loro importanza?
- Quali elementi chimici sono essenziali per gli esseri viventi?
- Come avviene il ciclo dell'azoto e quali sono i suoi passaggi principali?
- Cosa sono le macromolecole e come si formano?
I principali cicli biogeochimici sono il ciclo dell'azoto, del fosforo e del carbonio, che seguono la materia e gli elementi chimici all'interno dell'ecosfera, essenziali per il funzionamento degli ecosistemi.
Gli esseri viventi utilizzano principalmente carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo, che compongono il 98% della loro massa, mentre altri elementi come sodio e potassio formano l'1%.
Il ciclo dell'azoto comprende la fissazione, l'ammonificazione e la nitrificazione, dove i batteri trasformano l'azoto atmosferico in forme utilizzabili come nitrati e ammoniaca, che vengono assorbiti dalle piante.
Le macromolecole, o polimeri, sono grandi molecole formate da unità minori chiamate monomeri. La loro formazione avviene tramite condensazione, liberando acqua, mentre la rottura dei legami avviene tramite idrolisi.
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