Ossigeno approfondimento, Appunti di Scienze della Terra

Scarica Ossigeno approfondimento e più Appunti in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity! G. Valitutti et al. – Estensione digitale dei corsi di CHIMICA © Zanichelli Editore spa, Bologna, 2019 per l’evoluzione delle specie aerobiche e permise una notevole diversificazione dei minerali. C’è dell’altro: l’os- sigeno, reagendo con sé stesso in presenza di scariche elettriche, generò nella troposfera uno strato di ozono, una molecola che assorbe le radiazioni ultraviolette (UV) provenienti dal Sole e preserva gli organismi viventi dagli effetti dannosi di questi raggi. Una molecola reattiva Le reazioni di ossidazione prendono il nome dal suo principale protagonista, l’ossigeno. Fu merito del chi- mico francese Antoine-Laurent Lavoisier riuscire a indi- viduarlo come elemento distinto e come responsabile delle reazioni di combustione. Anche se quest’ultimo è uno dei fenomeni chimici più importanti nella storia dell’uomo, comprenderne il meccanismo è stato molto arduo; sono stati necessari molti anni per capire che l’ossigeno, come comburente, rappresentava soltanto una parte dell’aria. Questo gas ha permesso agli organismi complessi di soddisfare i loro fabbisogni energetici e di passare da un metabolismo basato sulla fermentazione a uno più effi- ciente basato sulla respirazione cellulare. Non dobbiamo dimenticare i rischi connessi alla sua spiccata reattività. Se il suo contenuto nella biosfera raggiungesse valori su- periori a quelli attuali, l’ossigeno rappresenterebbe una vera minaccia per la vita sulla Terra. Industria e sicurezza Possiamo renderci conto della reattività dell’ossigeno an- che nella vita di tutti i giorni, osservando la formazione della ruggine (Fe2O3) o il deterioramento degli alimenti (ossidazione di molecole organiche, Figura). Oltre alla sua importanza a livello biologico, questo gas è un rea- gente chimico fondamentale in diversi settori dell’indu- stria chimica: è utilizzato nella produzione del vetro, nello smaltimento dei rifiuti, nella lavorazione della carta, nella produzione dell’acciaio e nella depurazione delle acque. L’impiego di ossigeno nei processi industriali deve però essere controllato in modo rigoroso: l’ossidazione com- porta infatti rischi per la sicurezza, legati all’infiammabilità delle sostanze, ai rischi di esplosione e alla possibilità di autoaccensione dei reagenti. Pensa come uno scienziato • Scrivi un articolo che spieghi e approfondisca il con- cetto di impiego dell’ossigeno nei processi industriali e i possibili rischi per la sicurezza. Che mondo sarebbe senza ossigeno? Quello che è certo è che gli organismi aerobi, quelli cioè il cui metabolismo dipende dall’ossigeno molecolare, O2 , non potrebbero sopravvivere. Compresi gli esseri umani. Nel corso della sua storia, la Terra ha visto gran- di variazioni nell’abbondanza di ossigeno. Inizialmente l’atmosfera terrestre era riducente, conteneva cioè gas come ammoniaca (NH3), metano (CH4), acqua (H2O) e anidride carbonica (CO2). Solo successivamente l’ossige- no è entrato a far parte dell’atmosfera come prodotto di scarto del metabolismo di batteri e alghe fotosintetiche e, in un secondo momento, delle piante. La storia dell’ossigeno Dalla sua comparsa fino a diventare il gas della vita l’ossigeno ha dovuto fare i conti con le sue caratteri- stiche chimiche: è infatti una molecola molto reattiva che si comporta da accettore di elettroni. Per questo, appena iniziò a essere prodotto dagli organismi fo- tosintetici, non andò immediatamente ad accumularsi nell’atmosfera, ma iniziò a reagire con tutte le sostanze in grado di comportarsi da donatori di elettroni, i ridu- centi. L’ossigeno iniziò a legarsi con i componenti delle rocce (primi tra tutti il ferro) e con quelli disciolti nelle acque: si formarono ossidi insolubili che precipitarono sui fondali e la litosfera si arricchì di composti ossidati. Successivamente l’ossigeno si accumulò nell’atmosfera, raggiungendo concentrazioni che, seppur basse rispetto al contenuto attuale, si rivelarono dannose per gli orga- nismi anaerobi. Questo fenomeno, chiamato oggi Great Oxidation Event (GOE) o Grande Evento dell’Ossigenazio- ne, provocò all’incirca 2,4 milioni di anni fa un’estinzio- ne di massa delle specie anaerobiche. La storia dell’ossigeno è strettamente legata a quel- la della biosfera. L’ossigenazione, infatti, gettò le basi Quando l’ossigeno fa la differenza Figura La polpa di una mela, esposta all’aria, dopo un po’ di tempo scurisce. [Kokhanchikov/Shutterstock] PE R S A PE R N E D I PI Ù