بحث عن دورة الكربون في الطبيعة

يتواجد الكربون في الغلاف الجوي على شكل Co2، وكذلك يحتوي أجسام الكائنات الحية البرية والبحرية وهياكلها على الكربون، ويتواجد أيضا في التربة ضمن المادة العضوية والدبال، ويتواجد في الغلاف المائي على شكل Co3 2- و Hco3 وهي ذائبة في الماء، كما يتواجد في الغلاف الصخري في الصخور الجيرية CaCo3 والدولوميت (CaMg (Co3) (2، وفي الفحم الحجري والنفط والغاز الطبيعي، وكذلك يتواجد الكربون ضمن المادة العضوية في الكربون العضوي، وأيضا ضمن المادة غير العضوية وهي الكربون غير العضوي .

تعريف دورة الكربون

يمكن تعريف دورة الكربون بأنها العملية التي يتنقل فيها الكربون من الغلاف الجوي إلى الكائنات الحية، ثم إلى الأرض، ثم يعود إلى الغلاف الجوي مرة أخرى، وذلك لأن كمية الكربون ثابتة على الأرض وفي الغلاف الجوي، وتعود الكميات الموجودة في الكائنات الحية والأحياء الدقيقة إلى الغلاف الجوي والغلاف المائي عن طريق هذه العمليات:

يتم عملية الاحتراق بشكل رئيسي باستخدام عنصر الكربون والعديد من مركبات الكربون الأخرى.

وكذلك، يتم تنفس الحيوانات والنباتات على شكل ثاني أكسيد الكربون.

يحدث تحلل وتعفن الكربون الثاني في وجود الأكسجين، ويحدث تحلل الميثان في غياب الأكسجين.

دورة الكربون في الطبيعة

تبدأ دورة الكربون بامتصاص النباتات الخضراء لثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي في عملية البناء الضوئي لإنتاج المركبات العضوية، كما تتم عملية التنفس في النباتات، مما يؤدي إلى إنتاج غاز الكربون الناتجعنها (CO2) ويعود هذا الغاز إلى الغلاف الجوي مرة أخرى، وهذا هو بداية دورة الكربون .

وبالتالي يستخدم في عملية البناء الضوئي حتى يكتمل الدورة بعودته إلى النبات .

حيث أن دورة الكربون تكون مرتبطة إلى حد كبير بما يحدث لغاز Co2 وفي الغالب  فان دورة الكربون تتبع مسارات أكثر تعقيدا حيث انه وبعد تحول الكربون الذي يكتسبه النبات إلى مواد عضوية ، تتغذى الحيوانات  وهي المستهلكات عليها ، فيتم بعد ذلك عملية هضم المواد العضوية وكذلك امتصاصها و تمثيلها لكي تساهم في بناء الأنسجة الحيوانية.

 عند تناول النباتات، تصبح ذرات الكربون الموجودة فيها جزءًا من تركيب خلايا جسم الحيوان الذي يتغذى عليها .

ثم يمكن للكربون أن يعود إلى الجو من خلال عملية التنفس وينتج ثاني أكسيد الكربون .

ويكون الكربون المتبقي في أنسجة وخلايا الكائنات الحية المستهلكة قد تفقد جزءا منه من خلال إفرازاتها و فضلاتها ، و بعد ان تموت فالكربون يؤول إلى المادة العضوية التي يمكن من خلالها أن يعود إلى الجو  وذلك بفعل عمليات التحلل الهوائية بوساطة الكائنات الحية الدقيقة وهي المحللات.

يحتوي الجزء العضوي على الكربون، ولا يتبع دورات من هذا النوع ولا يتم بسرعة كبيرة.

يمكن للكربون أن يحتجز في المركبات العضوية، مثل الوقود الأحفوري، حيث تحتفظ المركبات العضوية بالكربون من عمليات التحلل الهوائية .

 عند احتراق هذا الوقود، يتم إعادة الكربون بشكل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي ليتم إعادة تدويره من جديد .

مركبات الكربون

  تكوّن الكربون روابط تساهمية مع العناصر الأخرى ليشكل مركبات جديدة، كما يرتبط الكربون بذرات الكربون الأخرى لتكوين سلاسل كربونية جديدة، ومن مركباتها

مركبات الكربون العضوية

توجد أعداد كبيرة جدًا منها قد تصل إلى آلاف، حيث يتم إنتاج سلاسل طويلة من الكربون عندما يتحد الكربون مع نفسه، ومن هذه السلاسل:

الألكينات

 تتكون هذه المركبة من رابطتين تشاركيتين بين ذرتي الكربون في السلسلة، وهي تعتبر من المركبات غير المشبعة، مثل الإيثيلين والبروبين.

 الألكانات

تعتبر المركبات المشبعة بالهيدروجين منها، وتتشكل من روابط الكربون الأحادية مثل الإيثان والبروبان.

المركبات الأروماتية

البنزين هو الأكثر شيوعًا، وهو منتج يتكون من ستة ذرات كربونية متصلة في سلسلة، وكل ذرة من هذه السلسلة ترتبط بالذرة الكربونية السابقة واللاحقة لها، وكذلك بذرتي هيدروجين.

هناك تنوع كبير في المركبات العضوية بسبب اختلاف طرق ربط الكربونات، حيث يمكن أن تكون للكربونات أشكال مختلفة. يمكن أن تتصل هذه السلاسل بمجموعة من العناصر الأخرى لتشكيل مركبات متنوعة. يتم استخدام بعضها في صناعة الغذاء، مثل الجلوكوز الذي يتم إنتاجه من النباتات ويعتبر أحد أبسط أنواع المركبات الغذائية. يتم إنتاجه عن طريق البناء الضوئي في النبات باستخدام ثاني أكسيد الكربون والكلوروفيل، ويتم استخدامه في بناء مركبات أخرى أكثر تعقيدا.

مركبات الكربون غير العضوية

تتكون مركبات الكربون غير العضوية من سلاسل قصيرة من الكربون، أو من ذرة واحدة منه، ويختلف ذلك عن المركبات العضوية التي تتكون من سلاسل طويلة من الكربون

 مركبات الهيدروجين مع الأكسجين

  تتضمن هذه المركبات الكيميائية الأكاسيد مثل أول اكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والكربونات مثل كربونات الصوديوم وكربونات الباريوم وكربونات النيكل وكربونات الليثيوم والعديد من المركبات الأخرى المشابهة.

مركبات الكربون مع الأكسجين والهيدروجين

تتألف هذه المركبات من الأحماض الحمضية مثل حامض الأكساليك وحامض الكربونيك.

خصائص مركبات الكربون

  مركبات الكربون تتميز ببعض الخصائص المشتركة، ومن هذه الخصائص:

تتميز بعض المركبات بالتفاعل المنخفض عندما يتم تعريضها لدرجات حرارة عادية، ولكنها تتفاعل بشكل قوي عند تعريضها للحرارة، على سبيل المثال، السليلوز الموجود في الخشب يظل مستقرًا عند درجة حرارة الغرفة، ولكنه يحترق عند تسخينه.

تعد المركبات العضوية الكربونية موادا قابلة للاشتعال، ويمكن استخدامها كوقود، ومن هذه المواد: الغاز الطبيعي والقطران والنفط والفحم.

كما أن العديد من مركبات الكربون غير قطبية ولا تذوب بسهولة في الماء، مما يجعل من الصعب إزالة الزيت أو الشحم باستخدام الماء فقط.

في العادة، تتميز المركبات التي تحتوي على الكربون والنيتروجين برائحة مميزة.