Het is officieel erkend dat in 1774 Engelschemicus Joseph Priestley ontdekte zuurstof (O2). Als resultaat van het experiment uitgevoerd in een gesloten vat met kwikoxide, onder invloed van de zonnestralen die door de lens werden gestuurd, vond de ontleding plaats: 2HgO → O2 ↑ + 2Hg. Deze gasvormige substantie heeft een dichtheid onder normale omstandigheden van 0,00142897 g / cm3, een molair volume van 14,0 cm3 / mol, een smeltpunt van minus 218,2 ° C en een kookpunt van minus 182,81 ° C. De molmassa is 15,9994 g / mol. Het belangrijkste kenmerk van zuurstof is het vermogen om verschillende stoffen te oxideren. Omdat het een actief niet-metaal is, werkt O2 in op alle metalen met de vorming van basische en amfotere oxiden, evenals met alle niet-metalen (behalve halogenen), resulterend in zure of niet-zoutvormende oxiden.
Zuurstof is een onderdeel van meer dan anderhalfduizendstoffen, omdat dit het meest voorkomende chemische element op aarde is. Het is een onderdeel van verschillende chemische verbindingen (er zijn meer dan anderhalfduizend). In de vaste korst is het O2-gehalte 47,4%. In zee- en zoetwateren is het aandeel in de gebonden toestand 88,8% van de massa. In de atmosfeer bevindt zuurstof zich in een vrije toestand, de volumefractie is ongeveer 21% en de massafractie is 23,1%. Het is het belangrijkste bestanddeel van organische stoffen dat aanwezig is in elke levende cel. In volume neemt het 25%, en in gewicht 65% in. De cyclus van zuurstof in de natuur is te wijten aan zijn chemische activiteit.
Een cyclus is een reeks veranderingen in een stof, inhet resultaat waarvan het terugkeert naar het beginpunt, en het hele pad herhaalt zichzelf. De zuurstofcyclus is een biogeochemische beweging. Hierdoor passeert O2 de biotische som van alle ecosystemen (biosfeer of levenszone op aarde) en de abiotische (lithosfeer, atmosfeer en hydrosfeer) omgeving. De cyclus van zuurstof beschrijft zijn beweging in de hydrosfeer (de massa van het water dat zich ondergronds en boven het oppervlak bevindt), de atmosfeer (lucht), de biosfeer (de totale som van alle ecosystemen) en de lithosfeer (de aardkorst). Overtredingen van deze cyclus in de hydrosfeer kunnen leiden tot de ontwikkeling van hypoxische (lage O2) zones in grote meren en de oceaan. De belangrijkste drijfveer is fotosynthese.
Ecologische systemen (ecosystemen) hebben er veelbiogeochemische cycli, werkend in hun samenstelling. Bijvoorbeeld de watercyclus, de circulatie van zuurstof, de cyclus van stikstof, koolstof, etc. Alle chemische elementen passeren de weg, die deel uitmaakt van biogeochemische cycli. Ze zijn een integraal onderdeel van levende organismen, maar ook verplaatsen door middel van ecosystemen abiotische omgeving. Dit is het water (hydrosfeer), aardkorst (lithosfeer) en lucht (atmosfeer). Levende organismen vullen de schelp van de aarde, de biosfeer genoemd. Alle voedingsstoffen zoals koolstof, stikstof, zuurstof, fosfor en zwavel, worden zij gebruikt en zijn onderdeel van een gesloten systeem, zodat ze worden gerecycled en niet verloren en continu bijgevuld, zoals in een open systeem.
Het grootste reservoir van O2 (99,5%) is de cortex enDe mantel van de aarde, waar deze zit in silicaat- en oxidemineralen. De zuurstofcyclus leverde slechts een kleine fractie vrije O2 in de biosfeer (0,01%) en in de atmosfeer (0,36%). De belangrijkste bron van atmosferisch vrij O2 is fotosynthese. De producten zijn organische stoffen en vrije zuurstof, gevormd uit koolstofdioxide en water: 6CO2 + 6H2O + energie → C6H12O6 + 6O2.
Want de zuurstofcyclus in de biosfeer is verantwoordelijklandplanten, evenals fytoplankton van de oceanen. Uiterst kleine zee-cyanobacteriën (blauwgroene algen) Prochlorococcus, 0.6 micron groot, werd ontdekt in 1986. Ze zijn goed voor meer dan de helft van de producten van fotosynthese in de open oceaan. Een extra bron van vrije zuurstof in de atmosfeer is het fenomeen van fotolyse (een chemische reactie die plaatsvindt onder de werking van fotonen). Door water uit de atmosfeer en stikstofoxide kunnen worden gescheiden in de samenstellende atomen, waterstof (H) en stikstof (N) ruimte verwijderd en O2 in de atmosfeer: 2H2O + energie → 4 H + O2 en 2N2O + energie → 4N + O2. De vrije zuurstof van de atmosfeer wordt geconsumeerd door levende organismen in de processen van ademhaling en verval. De lithosfeer gebruikt vrije O2 als gevolg van chemische verwering en oppervlakte-reacties. Zo wordt verbruikt bij de vorming van ijzeroxiden (roest): 4FeO + O2 → 2Fe2O3 of andere oxiden van metalen en niet-metalen.
De zuurstofcyclus bevat ook een cyclus ertussenbiosfeer en lithosfeer. Mariene organismen in de biosfeer dienen als bronnen van calciumcarbonaat (CaCO3), dat rijk is aan O2. Wanneer het lichaam sterft, wordt het omhulsel naar de ondiepe wateren van de zeebodem gevoerd, waar het zich lange tijd bevindt en kalksteen vormt (een sedimentair gesteente van de aardkorst). De processen van verwering, geïnitieerd door de biosfeer, kunnen ook vrije zuurstof uit de lithosfeer extraheren. Planten en dieren halen voedingsstoffen uit afzettingsgesteenten en geven zuurstof vrij.
