Azot ve Karbon Döngüsü

1-AZOT DÖNGÜSÜ

AZOT NEDİR?

Görünüşte canlı maddenin görünüşüne ortalama %5 gibi çok küçük bir
oranda katılmasına karşılık azot, canlı madde açısından son derece
önemlidir. Atmosfer ve okyanuslarla birlikte yer kabuğu var olan azotun
ancak %0,03’ ünü taşır. Geri kalanıysa yaşamın temel taşları olan
protein moleküllerinde bulunur.

AZOT DÖNGÜSÜ

Azot döngüsü terimi azot elementinin biyokimyasal dolaşımını belirtmek
için kullanılır. Azot kimyasal tepkimeye girme etkisi düşük bir
elementtir. Bu yüzden çok az canlı organizma tarafından
değerlendirilebilir yada “bağlanabilir”.

Mavi – Yeşil su yosunları ile bazı bakteri türlerinin içeren söz konusu
organizmalarda amonyağa (NH3) dönüşen azot, aminositlerin,
proteinlerin, nükleer asitlerin ve azot içeren öbür bileşenlerin
yapımında kullanılır.

Azotu değerlendiren bakterilerden Rhizobium bakterileri
bezelye, fasulye gibi baklagillerin ve yoncaların köküne yerleşirler.
Azot, fırtınalı havalarda yıldırımın etkisiyle yükseltgenir ve oluşan
azot oksit (NO) ile azot dioksit (NO2) yağmur suyunda çözündükten sonra
toprağa karışarak nitratlar oluştururlar.

Bütün bitkiler
topraktaki amonyağı alarak, bunlardan gerekli azotlu bileşiklerin bir
bölümü yaprak, tohum ve meyvelerin dökülmesiyle yok olup gider; ama
çoğu;bitki ölünceye kadar içinde kalır. Hayvanlarsa doğrudan yada
dolaylı olarak bitkilerden aldıkları azotlu bileşikleri değerlendirip,
fazlasını dışkı yada sidikle atarlar.

Atılan artıkların ve bütün ölü organizmaların amonyağı nitratlara
dönüştüren bakteriler tarafından ayrıştırılmasından sonra, nitratlar
toprağa döner. Sulu topraklarda yaşayan bazı bakteriler, nitratları
parçalayarak, solunum için gerekli oksijeni alırlarken, açığa çıkan
azotun atmosfere karışmasıyla döngü tamamlanır.

Modern tarım yöntemlerinde toprağa eklenen ve büyük bölümü toprağa karışan nitratlı gübreler, doğadaki bu dengeyi bozmaktadır.



AZOT KİMYASI NE DEMEKTİR?

Havada
oksijen 1/5 oranına karşılık 4/5 oranında bulunan azot, kimyasal açıdan
yansız bir gazdır. Bu yansızlık nedeniyle, tepkimeye girme gücü vardır.
Ama sıcaklık 400 C’a yada daha yukarı yükseldiğin- de, çeşitli
tepkimelere girer. Sözgelimi, hidrojenle birleşerek kesin kokusuyla
tanınan amonyağı verir. Bu tepkime, kimya sanayisinde çok önemlidir.
Ayrıca, elektrik kıvılcımları etkisi altında oksijenle birleşebilir ve
azotmonoksiti (2NO) verir. Özellikle şimşekler, azotmonoksit oluşumuna
yol açar.

Azot molekülleri daha küçük taneciklerden, yani atomlardan oluşur. Her
azot molekülünde iki azot vardır ve bu atomlar birbirine çok sıkı
bağlıdır. Bu nedenle, azot molekülü N2’yle gösterilir: burada N bir azot atomunu belirtir. Azotu tepkimeye sokmak için, önce iki N atomu arasındaki çekimi zayıflatmak ge- rekir; bu da, bağın güçlü oluşu nedeniyle çok zordur.

Ama azot bir kez tepkimeye girince, artık başka atomlar ona
bağlanabilir. Böylece, har amonyak molekülü, üç hidrojen atomuna
karşılık bir azot atomu taşır: formülü NH3 tür.

Amonyak molekülünde azot atomu, artık güçlü biçimde bağlı değildir ve
hidrojen atomlarıyla, daha kolayca gerçekleşen yeni tepkime- lere
girebilir. Azotun canlı maddede çok etkin biçimde rol oynadığı
dönüşümler de bunlara benzer.

2-KARBON DÖNGÜSÜ (ASTRONOMİ)

Ana dizi yıldızlarının, hidrojeni helyuma dönüştürerek
çekirdeklerindeki nükleer enerjiyi sağlayan iki temel nükleer tepkime
sürecinden biri. Güneşinde aralarında bulunduğu küçük kütleli ana dizi
yıldızlarıda, proton-proton tepkimesi ağır basar. Karbon döngüsü (yada
karbon-azot-oksijen döngüsü), büyük kütleli ana dizi yıldızlarının
başlıca enerji kaynağıdır ve aşağıdaki tepkimelerden oluşur.

12C + 1H 13N + gama ışınları

13N 13C + pozitron + nötrino
13C + 1H 14N + gama ışınları
14N + 1H 15O + gama ışınları

15O 15N + pozitron + nötrino
15N
+ 1H 12C + 4He + gama ışınları

bu tepkimeler dizisinde ne karbon ne de azot tüketilir; ama ikisinden
hiç değilse birinin varlığı zorunludur. Nükleer tepkimelerin dördünde,
bir karbon yada azot çekirdeği, bir protonla birleşerek yeni bir
çekirdek oluşturur.

Öbür iki tepkime, radyoaktif çekirdeklerin bozunmasından oluşur. Bu
radyoaktif bozulmalar, hem pozitronların, hem de nötrinoların
salınmasına yol açar. Birer “antielektron” olan pozitronlar, çabucak
el- ektronları bulur ve karşılıklı bir birini yok etmeleri, gama
ışınlarının salınmasını sağlar.

Başka parçacıklarla çok az tepkimeye giren nötrinolar, nükleer
tepkimelerin enerjisinin bir bölümü- nü kullanarak yıldızdan kaçarlar.

Karbon döngüsünün net sonucu, dört proton ve iki elektronun bir helyum
çekirdeğine dönüşmesi, burada da iki nötrinonun ve gama ışınlarının
salgılanmasıdır.

Karbon çevrimiyle salınan ışıma uzaya yayılan enerjiyi yeniler. Bu
enerji yenilemesi, yakıt kaynağı var olduğu sürece yıldızın enerji
dengesinin korumasına olanak verir.
Yıldızın çekirdeğindeki hidrojen tükendiği zaman, karbon döngüsü
tepkimeleri otomatikman zayıflar ve yıldız ölür + enerji veremez.


3 - AZOT VE KARBON DÖNGÜSÜ(atmosfer)

Doku yapımında ve enerji yapımında kullanılmak için bütün canlılara
karbon sağlayan biyolojik ve kimyasal süreçler toplamını belirten
terim.

Temelde bütün canlı hücreler, farklı kimyasal bileşimler halinde
karbon, hidrojen, oksijen ve azotun oluşturduğu proteinlerden
oluşurlar; her canlı organizma, kendi kalıtımsal şifresine uygun olarak
bu elementleri bir araya getirir.

Bunun için organizma karbon çevresinde oluşmuş özel bileşikler halinde
bu elementlere gereksinme duyar. Söz konusu özel bileşikleri yalnızca
yeşil bitkiler ışılbireşim yoluyla üretir. Fotosentez süresinde
klorofil, katalizör görevi yaparak ışık biçimindeki güneş enerjisin
yakalar ve kullanır.

Her biri bir karbon ve iki oksijen atomundan oluşan altı karbondioksit
molekülü her biri iki hidrojen ve bir oksijen atomundan oluşan altı su
molekülüyle bileşerek bir glikoz molekülü oluşturur.

Glikoz molekülü, 6 karbon, 12 hidrojen ve 6 oksijen atomundan oluşur.
Ayrıca her birinde iki oksijen atomu bulunan 6 oksijen molekülü daha
oluşur ve bitki, kendi yaşam süreçleri için enerjiye gereksinme
duymadığı sürece bu oksijen molekülleri atmosfere yayılır.

Bitkinin enerjiye gereksinim duyma koşulundaysa oksijen, 1 glikoz
molekülüne 6 oksijen molekülü oranında hemen glikozla bileşerek
yükseltgenen glikoz molekülüne karşılık 6 karbon ioksit ve 6 su
molekülü açığa çıkar. Böylece karbon döngüsü tamamlanmış olur.

Yukarıda anlatılan süreç, 6CO2 + 6H2O = C6H12 O6 + 6O2 formülüyle
tanımlanır. Buradaki iki yönlü ok sürecin yada döngünün tersinebilir
olduğunu gösterir.

Çevrimin tamamlanması için gereken süre değişebilir. Hemen enerjiye
gereksinmesi olmayan bitkilerde kimyasal süreçler çeşitli süreçlerde
sürer.

Bitkiler şeker moleküllerinin çoğunu