З моменту появи хімії людству стало зрозуміло, що все навкруги складається з речовини, до складу якого входять хімічні елементи. Багатоманітність речовин забезпечується різними сполуками простих елементів. На сьогодні відкрито та внесено в періодичну таблицю Менделєєва Д. 118 хімічних елементів. Серед них варто виділити ряд провідних, наявність яких визначило появу органічного життя на Землі. У цей перелік входять: азот, вуглець, кисень, водень, сірка і фосфор.

Кисень: історія відкриття

Всі ці елементи, а також ряд інших, сприяли розвитку еволюції життя на нашій планеті, в тому вигляді, в якому ми зараз спостерігаємо. Серед всіх компонентів саме кисню в природі більше інших елементів. Кисень як окремий елемент був відкритий 1 серпня 1774 року Джозефом Прістлі. В ході експерименту за одержання повітря з окалини ртуті шляхом нагрівання за допомогою звичайної лінзи він виявив, що свічка горить незвичайно яскравим полум'ям.


Довгий час Прістлі намагався знайти цьому розумне пояснення. На той момент цього явища було дано назву «другий повітря». Дещо раніше винахідник підводного човна К. Дреббель на початку XVII століття виділив кисень і використовував його для дихання у своєму винаході. Але його досліди не вплинули на розуміння того, яку роль відіграє кисень у природі енергообміну живих організмів. Однак вченим, офіційно відкрив кисень, визнаний французький хімік Антуан Лоран Лавуазьє. Він повторив експеримент Прістлі і зрозумів, що утворюється газ є окремим елементом.


Кисень взаємодіє практично з усіма простими і складними речовинами, крім інертних газів і благородних металів.

Знаходження кисню в природі

Серед усіх елементів нашої планети найбільшу частку займає кисень. Поширення оксигену у природі вельми різноманітно. Він присутній як у зв'язаному вигляді, так і у вільному. Як правило, будучи сильним окислювачем, він перебуває у зв'язаному стані. Знаходження кисню в природі як окремого незв'язаного елемента зафіксовано тільки в атмосфері планети. Міститься у вигляді газу і являє собою з'єднання двох атомів кисню. Складає близько 21 % від загального об'єму атмосфери. Кисень в повітрі, крім своєї звичайної форми, має ізотропної форму у вигляді озону. Молекула озону складається з трьох атомів кисню. Блакитний колір неба безпосередньо пов'язаний з наявністю цього з'єднання у верхніх шарах атмосфери. Завдяки озону, жорстке короткохвильове випромінювання від нашого Сонця поглинається і не потрапляє на поверхню. У разі відсутності озонового шару органічна життя була б знищена, подібно підсмаженої їжі в мікрохвильовій печі. У гідросферу нашої планети цей елемент знаходиться у зв'язаному вигляді з двома молекулами водню і утворює воду. Частка вмісту кисню в океанах, морях, річках та підземних водах оцінюється близько 86 - 89 %, з урахуванням розчинених солей. У земній корі кисень знаходиться у зв'язаному вигляді і є найбільш поширеним елементом. Його частка становить близько 47 %. Знаходження кисню в природі не обмежується оболонками планети, цей елемент входить до складу всіх органічних істот. Його частка в середньому становить 67 % від загальної маси всіх елементів.

Кисень – основа життя

З–за високої окислювальної активності кисень досить легко з'єднується з більшістю елементів і речовин, утворюючи оксиди. Висока окислювальна здатність елемента забезпечує всім відомий процес горіння. Кисень також бере участь у процесах повільного окислення. Роль кисню в природі як сильного окислювача незамінна в процесі життєдіяльності живих організмів. Завдяки цьому хімічному процесу відбувається окислення речовин з виділенням енергії. Її живі організми використовують для своєї життєдіяльності.

Рослини - джерело кисню в атмосфері

На початковому етапі освіти атмосфери на нашій планеті існуючий кисень перебував у зв'язаному стані, у вигляді двоокису вуглецю (вуглекислий газ). З часом з'явилися рослини, здатні поглинати вуглекислий газ. Цей процес став можливий завдяки виникненню фотосинтезу. З часом, у ході життєдіяльності рослин, за мільйони років в атмосфері Землі накопичилася велика кількість вільного кисню. На думку вчених, в минулому його масова частка сягала близько 30 %, в півтора рази більше, ніж зараз. Рослини, як у минулому, так і зараз, істотно вплинули на кругообіг кисню в природі, забезпечивши тим самим різноманітну флору і фауну нашої планети. Значення кисню в природі не просто величезна, а першочергово. Система метаболізму тваринного світу чітко спирається на наявність кисню в атмосфері. При його відсутності життя стає неможливою в тому вигляді, в якому ми знаємо. Серед мешканців планети залишаться тільки анаеробні (здатні жити без наявності кисню) організми. Інтенсивний кругообіг кисню в природі забезпечений тим, що він знаходиться в трьох агрегатних станах у поєднанні з іншими елементами. Будучи сильним окислювачем, він дуже легко переходить з вільної форми пов'язану. І тільки завдяки рослинам, які шляхом фотосинтезу розщеплюють вуглекислий газ, він є у вільній формі.
Процес дихання тварин і комах заснований на отриманні незв'язаного кисню для окисно-відновних реакцій з подальшим отриманням енергії для забезпечення життєдіяльності організму. Знаходження кисню в природі, зв'язаного і вільного, забезпечує повноцінну життєдіяльність всього живого на планеті.

Еволюція та «хімія» планети

Еволюція життя на планеті спиралася на особливості складу атмосфери Землі, складу мінералів і наявності води в рідкому стані. Хімічний склад кори, атмосфери та наявність води стали основою зародження життя на планеті і визначили напрямок еволюції живих організмів. Спираючись на наявну «хімію» планети, еволюція прийшла до вуглецевої органічного життя на основі води як розчинника хімічних речовин, а також використання кисню як окислювача з метою отримання енергії.

Інша еволюція

На даному етапі сучасна наука не спростовує можливість життя в інших середовищах, відмінних від земних умов, де за основу побудови органічної молекули може бути взятий кремній або миш'як. А середовище рідини, як розчинника, може представляти собою суміш рідкого аміаку з гелієм. Що стосується атмосфери, то вона може бути представлена у вигляді газоподібного водню з домішкою гелію та інших газів. Які метаболічні процеси можуть бути при таких умовах, сучасна наука поки не в змозі змоделювати. Однак такий напрямок еволюції життя цілком допустимо. Як доводить час, людство постійно стикається з розширенням меж нашого розуміння навколишнього світу і життя в ньому.