פחמן דו-חמצני

פחמן דו-חמצני, נקרא גם דו-תחמוצת הפחמן, CO2 בכתיב כימי, הוא גזטמפרטורת החדר) המהווה תרכובת של פחמן וחמצן. כל מולקולה של CO2 מורכבת מאטום פחמן (C) אחד ושני אטומי חמצן (O), הקשורים אליו בקשר קוולנטי כפול. זהו גז חסר צבע. מצב הצבירה המוצק של פחמן דו-חמצני קרוי קרח יבש, בזכות תכונת ההמראה המאפיינת אותו, כלומר מעבר ישיר ממצב מוצק למצב גז. שכיחותו באטמוספירה נמוכה - רק 0.035 אחוזים. CO2 הוא התחמוצת המצויה ביותר בעולם.

פחמן דו-חמצני
Carbon-dioxide-2D-dimensions
פחמן דו-חמצני
Carbon-dioxide-3D-vdW
פחמן דו-חמצני
שם סיסטמטי פחמן דו-חמצני
שמות נוספים קרח יבש (מוצק)
נוסחה כימית CO2
מסה מולרית 44.0095 גרם/מול
מראה אינו נראה (חסר צבע)
מספר CAS 124-38-9
צפיפות 0.001977(גז) 1.562(מוצק) גרם/סמ"ק
מצב צבירה גז (נפלט בתהליך הנשימה של בעלי החיים)
מסיסות 1.45 g/L
טמפרטורת המראה -78.5 °C
194.65 K
חומציות 6.35 / 10.33 ‏pKa
Carbon dioxide pressure-temperature phase diagram
דיאגרמת פאזות של פחמן דו-חמצני
Greenhouse gas by sector 2000

תכונות כימיות

מבנה המולקולה הוא O=C=O או (O::C::O).

כל אחד מאטומי החמצן (שבמעטפתו החיצונית שישה אלקטרונים) קשור בקשר קוולנטי כפול לאטום הפחמן (שבמעטפתו החיצונית ארבעה אלקטרונים).

פחמן דו-חמצני נפוץ בטבע בשתי צורות: כגז באטמוספירה, וכמומס במקווי מים.

טמפרטורת ההמראה של פחמן דו-חמצני בלחץ של אטמוספירה אחת היא 78.5- מעלות צלזיוס. בצורה נוזלית הוא יכול להתקיים רק בלחץ אטמוספירי גבוה (מעל 5.19 אטמוספירות) ומעל טמפרטורה של 57- מעלות צלזיוס. עם עליית הטמפרטורה, עולה הלחץ הדרוש כדי שהחומר יישאר נוזלי, ולא יעבור לפאזה גזית (ירתח). ראו את דיאגרמת הפאזות בהמשך הערך לפרטים נוספים.

ביולוגיה

הצמחייה והפוטוסינתזים האחרים (חלק מהחיידקים והפרוטיסטים) מטמיעים את הפחמן בתהליך הפוטוסינתזה, ומרכיבים באמצעותו ובאמצעות מים גלוקוז שממנו מורכבות תרכובות אורגניות מורכבות כדוגמת פחמימות, חלבונים ושומנים. אלו מהוות את מקור הפחמן העיקרי במזונם של בעלי החיים וצרכנים אחרים, והוא מועבר הלאה באמצעות שרשרת המזון.

בתהליך הנשימה חוזר חלק מהפחמן הדו-חמצני לאטמוספירה, כמות נוספת משתחררת מריקבון, וחלק קטן נצבר בצורה של חומר אורגני או כמחצבים של פחם, נפט וגז טבעי.

היסטוריה

הפחמן הדו-חמצני, שבעבר נקרא "דו-תחמוצת הפחמן", התגלה על ידי הכימאי הפלמי יאן בפטיסט ואן הלמונט במאה ה-17. כאשר ואן הלמונט שרף עץ בכלי סגור, הוא גילה כי מסת העשן הייתה קטנה בהרבה ממסת העץ ההתחלתית. הסברו לתופעה היה גז בלתי נראה הנפלט בנוסף לעשן. מאפייני הפחמן הדו-חמצני נחקרו באופן יסודי יותר בשנת 1750 על ידי הפיזיקאי הסקוטי ג'וזף בלאק. הוא גילה שכאשר מחממים אבן גיר עם חומצות, נוצר גז שהוא כינה "אוויר מתוקן". הוא שם לב שה"אוויר המתוקן" צפוף מאוויר רגיל, ולא ניתן לנשימה או יוצר להבה. כמו כן הוא גילה שכאשר מוכנס לתמיסה מימית של סיד נוצר משקע של סידן פחמתי. הוא השתמש בתופעה זו כהסבר לכך שפחמן דו-חמצני מיוצר בנשימת בעלי חיים ובתסיסת חיידקים. בשנת 1772 פרסם הכימאי האנגלי ג'וזף פריסטלי מאמר שכותרתו הייתה "הפריית מים עם אוויר מתוקן" שבו תואר טפטוף של חומצה גופרתית על גיר כדי לייצר פחמן דו-חמצני ואילוץ הגז להתמוסס בקערת מים ולהתסיס אותם – כך הומצאו מי הסודה.

בשנת 1824 פתח הכימאי הצרפתי שארל תילוריה מכל לחץ של פחמן דו-חמצני נוזלי וגילה שהאידוי המהיר של החומר הקפוא יצר "שלג" של CO2 מוצק הנקרא קרח יבש.

אפקט החממה

במאתיים השנים האחרונות נעשה שימוש בתהליכים תעשייתיים רבים לשם הפקת אנרגיה (בעיקר שריפה של דלקים מאובנים), המשחררים כמויות גדולות של פחמן דו-חמצני לאטמוספירה (ביחד עם עוד מזהמים). ביחד עם הקטנת כמות הצמחייה על פני כדור הארץ, בעקבות בירוא יערות וגורמים נוספים, הופר המאזן הטבעי של הפחמן הדו-חמצני וכמותו באטמוספירה גדלה, עד כדי כך שהיום באטמוספירה כמותו גדולה פי 1.5 מהכמות שהייתה בה לפני מאתיים שנה. בשל היותו אחד מגזי החממה העיקריים, יש המשערים כי עלייה זו היא הסיבה לתופעת ההתחממות העולמית.

עלות כלכלית כתוצאה מהתגברות פחמן דו-חמצני

קיימת הסכמה כללית על כך שכל טון של הגז הנפלט לאוויר העולם, גורם לאנושות נזק כספי שניתן להעריך במונחים כספיים. עם זאת, קיימת מחלוקת על הערך הכספי. ממשל אובמה קבע מחיר של 40 דולר לטון, ואילו ממשל טראמפ מעמיד את הסכום על בין דולר אחד לשבעה. חוקרת האקלים קתרין ריק העריכה את הנזק במונחים כספיים לפי מדינות שונות: הודו תפסיד 85.4 דולרים, ארצות הברית תפסיד ב-47.8 דולרים, סין תפסיד 24.1 דולרים וישראל תפסיד 4.85 דולרים[1].

החשיבות של השווי הכלכלי, נובעת מהנגזרת שהינה הערך הכספי אותו משתלם להשקיע כדי למנוע או לצמצם את פליטת הפחמן הדו-חמצני.

שימוש מסחרי

בניגוד לדעה הרווחת, הוספת הפחמן הדו-חמצני למשקאות תוססים כמו מיצים מוגזים ובירה שחורה לא נועדה לשמר אותם, בשל הכמות הקטנה שמוספת, אלא בשל הרצון לייצר טעם אטרקטיבי לחך. סימונו בתעשיית המזון: E290. בהובלת פחמן דו-חמצני לתעשיית המשקאות, מסמנים אותו במספר או"ם 2187.

קיימים סוגים רבים של מטפים (מכשירי כיבוי שריפות), אותם ניתן לראות במקומות ציבוריים רבים. הפחמן הדו-חמצני מותז על החומר הבוער, ובשל היותו לא דליק, האש אינה מתפשטת, ובשל העובדה שאינו מאפשר לחמצן לחדור דרכו, האש "נחנקת" אט אט, ונכבית.

רעילות של פחמן דו-חמצני

בעוד שבאויר הצח ריכוז הפחמן הדו-חמצני הוא בסביבות 0.04% (או 400 חלקים למיליון), בריכוזים גבוהים יותר, ובעיקר מעל 0.5% ובחשיפה ממושכת עלול הפחמן דו-חמצני לגרום הפרעות בחשיבה,[2] תחושת כבדות נשימה, כאב ראש, קשיי שינה ורגזנות. פחמן דו-חמצני עלול גם לגרום מוות כתוצאה מחנק. למשל, בחשיפה לריכוז גבוה של פחמן דו-חמצני ממטף לכיבוי שריפות, עלול להגרם חנק מהשפעה ישירה של פחמן דו-חמצני על מנגנון הנשימה או אפילו מחוסר חמצן.[3] משקלו הסגולי של פחמן דו-חמצני גדול מזה של חמצן, ולכן הוא תופס את מקום החמצן במיוחד במקומות סגורים ונמוכים כמו מרתפים וחדרים אטומים. בחדרים אלו יש לדאוג להחלפה תכופה של האוויר, ולשמור על רמת נוכחות נמוכה של הפחמן הדו-חמצני.

השפעה גאולוגית - תופעת קארסט

תופעות קארסט - המסת סלע גירי ויצירת מערות, בולענים, נטיפים ותצורות סלע טרשיים, הן תוצאה מהמסת CO2 מהאוויר - בגשם, בטל ובמקורות מים עומדים או זורמים לאיטם. המים הופכים לחומציים, וגורמים להמסת הסלע הגירי, ולהופעת מגוון התצורות הגאולוגיות השייכות לתופעה זו. ישנן גם תופעות קארסטיות תת-ימיות הן במי תהום שתחת אגמים במי תהום תחת הימים והאוקיינוסים, ואפילו במי תהום קדומים. דו-תחמוצת הפחמן וחומציות המים, במקרה זה, מקורם בבעלי החיים שחיו או חיים במקור המים - בעיקר פיטופלנקטון אך גם יצורים ימיים אחרים כולל דגים וסרטנים.

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

  1. ^ ישי פלג, ‏"שיחה עולמית - האם ניתן לכמת את כלכלת האקלים?", השילוח גיליון 15, יוני 2019
  2. ^ Joseph G. Allen, Piers MacNaughton, Usha Satish, Suresh Santanam, Associations of Cognitive Function Scores with Carbon Dioxide, Ventilation, and Volatile Organic Compound Exposures in Office Workers: A Controlled Exposure Study of Green and Conventional Office Environments, Environmental Health Perspectives 124, 06 2016, עמ' 805–812 doi: 10.1289/ehp.1510037
  3. ^ Document Display | NEPIS | US EPA, nepis.epa.gov (באנגלית)
אטמוספירת כדור הארץ

אטמוספירת כדור הארץ היא מעטפת גז, סביב לכדור הארץ. האטמוספירה מאפשרת את החיים על פני כדור הארץ בכך שהיא סופגת את מרבית הקרינה האולטרה סגולה המגיעה מהשמש וגורמת למיתון הבדלי הטמפרטורה בין היום והלילה. 75% מגזי האטמוספירה נמצאים בגובה של עד 11.3 קילומטר מעל גובה פני הים. שינויים באטמוספירה גורמים לשינויים באקלים ובמזג האוויר.

אפר

אֵפֶר הוא חומר מפורר הנותר לאחר בעירה.

בעירה של חומרים אורגניים יוצרת בעיקר פחמן דו-חמצני ואדי מים, אך בעירה לא שלמה תשאיר חלק מהחומר במצבו המקורי. גם אם מתבצעת בעירה שלמה, אם החומרים האורגניים מכילים יסודות שאינם הופכים לגז או נוזל בתהליך הבעירה (כגון יוני מתכת) הם יישארו בצורה מוצקה ואילו שאר החומר יתנדף לחלל האוויר. הישארות אפר נפוצה בשריפת עצים ותוצריהם.

בירוא יערות

בירוא יערות הוא תהליך של כריתת עצי יער על ידי האדם לצורך פינוי שטחים לחקלאות ולמרעה, לאפשר הפקת מחצבים המצויים בשטחו. התהליך גם משמש לניצול עצי יער כחומר גלם לתעשייה ולבניין. בירוא יערות מתרחש בעולם כולו ומשפיע על גורמים רבים כמו אקלים, אלבדו של כדור הארץ, ריכוז הפחמן הדו-חמצני באטמוספירת כדור הארץ ועוד. בירוא יערות הוא התהליך ההפוך לייעור.

עצים תורמים לקיום האדם בכדור הארץ, לא רק בשל השימושים הרבים שיש לעצים אלא גם בגלל תהליך הפוטוסינתזה של הצמחים שבו הם נושמים פחמן דו-חמצני ופולטים חמצן. כאשר כמות העצים יורדת כך זיהום האוויר גדל.

בעירה

בעירה היא תהליך כימי בו חומר (יסוד או תרכובת) מגיב עם חומר מחמצן, ובמהלכו משתחררת אנרגיה.

החומר עמו מגיב המחמצן מכונה דלק. כל אחד מהאטומים בדלק יוצר תרכובת נפרדת עם החומר המחמצן. הבעירה הידועה ביותר היא זו שבה החומר המחמצן הוא חמצן (O2). כל התרכובות האורגניות מסוגלות לבעור בנוכחות חמצן. כאמור, כל אחד מאטומי התרכובת האורגנית יוצר תרכובת עם חמצן: אטומי הפחמן יוצרים פחמן דו-חמצני (CO2) או חד-חמצני (CO), ואילו אטומי המימן יוצרים מים (H2O). לדוגמה, ניסוחה של תגובת הבעירה המלאה של פרופאן, מרכיב עיקרי בגז בישול, הוא:

כשתהליך הבעירה מתרחש במהירות, משתחררת אנרגיה בצורת חום ואור; השילוב של השניים מוכר לנו כאש, ותהליך בעירה זה מכונה שריפה. הפחמן הדו-חמצני והמים (בצורת אדים) מופיעים כגזים, אשר נפלטים בעת שריפה. הפחמן שלא הספיק להתרכב עם החמצן נותר בצורת פחם.

תהליך הבעירה הוא בהכרח תהליך אקסותרמי - תהליך המשחרר יותר אנרגיה מן האנרגיה המושקעת בהפעלתו. למרות זאת, לעיתים קרובות יש להשקיע אנרגיה התחלתית (המכונה אנרגיית שפעול) לשם התנעת התהליך. רוב הדלקים המוכרים לנו דורשים חימום מהיר לשם התחלת תהליך הבעירה. הצתת דלק, לדוגמה באמצעות מצת, גפרור או ניצוץ חשמלי (במנוע המכונית), מספקת את אנרגיית השפעול הדרושה לבעירה. לאחר שתהליך הבעירה החל, מזין התהליך את עצמו: האנרגיה הרבה המשתחררת גורמת למולקולות נוספות לבעור, עד שחומר הדלק, או החומר המחמצן, כַלים.

תהליך הבעירה אינו חייב לצרוך חמצן מן האוויר: החמצן יכול להיצרך ממקורות שונים, ואפילו מתוך המולקולה האורגנית עצמה העוברת תהליך בעירה, אם "כדאי" מבחינה אנרגטית לפרק את הקשרים הכימיים שבהם היה קשור החמצן קודם לכן.

את ההסבר לתהליך הבעירה גילה הכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה. במאה ה-18 האמינו אנשי המדע כי כשחומר בוער הוא פולט נוזל בלתי-נראה המכונה פלוגיסטון; לבואזיה הוכיח בניסוייו כי בעירה אינה אלא התרכבות של החומר הבוער עם החמצן שבאוויר.

שיטות רבות להפקת אנרגיה באופן מלאכותי מתבססות על בעירה של חומרים אורגניים שונים - החל בשריפת עץ באח לצורך חימום וכלה בשריפת דלק להנעת כלי רכב.

גז חממה

גז חממה הוא גז הבולע או מחזיר קרינה תת-אדומה הנפלטת מכדור הארץ (או כוכב לכת אחר), ובכך תורם לאפקט החממה. בעיקרון כל גז הוא במידה מסוימת גז חממה, אבל הגזים שונים זה מזה בקיבול החום ובספקטרום בליעה שלהם. לרוב קיבול החום של גז תלוי במבנה המולקולה ובמסה מולקולרית שלה. אדי המים הם גז החממה היעיל ביותר באטמוספירת כדור הארץ.

במדינות מפותחות קיים מאמץ להקטין את פליטת גזי החממה ובכך להקטין את ההתחממות העולמית. גזי החממה, שהמדינות המתועשות אשר חתומות על אמנת קיוטו התחייבו להפחית את פליטתם לאטמוספירה הם:

פחמן דו-חמצני (CO2)

מתאן (CH4)

חמצן דו-חנקני (N2O)

גופרית שש פלואורידית (SF6)

פחמימה-פלואורידית (HFC)

perfluorcarbons) PFC)

הפרשה (ביולוגיה)

הפרשה היא פעולת ההרחקה מהגוף של חומרי פסולת, המצטברים כתוצאה מחילוף חומרים ביצורים חיים.

השימוש במונח הפרשה בהקשר ביולוגי בשפה העברית, מתייחס הן למערכת האנדוקרינית המכונה גם מערכת ההפרשה הפנימית הן למערכת השתן והכליות המכונה גם מערכת ההפרשה החיצונית. בנוסף מתייחסת ההפרשה לתהליך יציאת הצואה שהיא חלק מהעיכול.

לצורך הרחקת פסולת מהגוף, התפתחו אברי הפרשה שונים אצל אורגניזמים שונים. איברי הנשימה מבצעים תפקיד מסוים בהפרשה - בהרחיקם פחמן דו-חמצני ומים, חומרים אחרים מופרשים דרך העור ודרך מערכת העיכול. איברים מיוחדים התפתחו כדי לבצע את פעולת ההפרשה ביעילות, הכליות למשל, המהוות את המרכיב הארי במערכת ההפרשה.

ביצורים חד תאים, דוגמת האמבה, ההפרשה היא דרך שטח הגוף כולו. בתהליך התזונה של האמבה - בועיות המכילות שיירי מזון שלא עוכלו, מתקרבות לקרום החיצוני של הגוף, מתכווצות ופולטות את השיירים. הפחמן הדו-חמצני שנוצר מתהליכי הנשימה מופרש מכל שטח הגוף. עודפי מים המכילים חמרי הפרשה נוספים, מופרשים על ידי אברון המכונה בועית מתכווצת, הגדלה ונלחצת אל קרום התא, יוצרת בו נקב ומפרישה את תוכנה.

לוח הזמנים הגאולוגי

לוח הזמנים הגאולוגי הוא טבלה המציגה את הזמן הגאולוגי, כלומר את התקופות הגאולוגיות לפי סדרן. הלוח משמש גאולוגים ומדענים בתחומים אחרים כדי לתאר את התזמון והקשרים בין אירועים ותהליכים שהתרחשו במהלך ההיסטוריה הגאולוגית של כדור הארץ.

הלוח מציג את ההתרחשויות השונות מן המאוחרות ביותר למוקדמות ביותר, ובאופן זה הוא מדמה את שכבות ההתרחשות כפי שהן באות לידי ביטוי בשכבות הסלעים ובסדר הופעת המאובנים בהן.

מי סודה

מי סודה (ובקיצור סודה) הם משקה המכיל מים שבהם מומס פחמן דו-חמצני. תהליך המסת הפחמן הדו-חמצני במים יוצר חומצה פחמתית שנוסחתה: H2CO3.

סודה מיוצרת בבתי חרושת העוסקים בכך, בקיוסקים העוסקים במכירתה ממכונות מתאימות, וכן ניתנת לייצור ביתי באמצעות מכשיר ביתי ליצירת סודה (כגון סיפולוקס או סודהסטרים). הסודה התעשייתית עשויה להיות מורכבת אך ורק ממים ופחמן דו-חמצני, או להכיל בנוסף לכך כמות קטנה של מלח בישול, נתרן וכדומה. תפקידם של תוספים אלה הוא לחקות את הטעם המעט מלוח של סודה תוצרת בית.

סודה מהווה מרכיב מרכזי במשקאות מוגזים כגון משקאות קולה.

מעגל קלווין

מעגל קלווין (או קלווין-בנסון, Calvin-Benson) הוא מסלול מטבולי המתרחש בצמחים וברוב מיני החיידקים הפוטוסינתטיים.

מעגל קלווין-בנסון קרוי על שם שני מגליו, מלווין קלווין ואנדרו בנסון מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי. קלווין זכה עבור התגלית בפרס נובל לכימיה בשנת 1961.

מעגל קלווין מהווה את השלב בפוטוסינתזה שאינו מצריך אור. המעגל מנצל את אנרגיית האור שנקלטה בשלבים הקודמים של הפוטוסינתזה כדי להפיק פחמימות מפחמן דו-חמצני. למעגל קלווין, אם כן, חשיבות עליונה: בזכותו מצליחים הצמחים והחיידקים להפיק תרכובות אורגניות (פחמימות) מתרכובת אי-אורגנית (פחמן דו-חמצני); בעלי החיים ניזונים מאוחר יותר מהצמחים, על שלל תרכובותיהן האורגניות, וכך מתקיים מעגל הפחמן בטבע. הצמחים (ומספר מצומצם של חיידקים) הם הייצורים היחידים המסוגלים להפיק תרכובות אורגניות מתרכובות אי-אורגניות.

מפרקים

מְפָרְקִים הם יצורים במארג המזון המפרקים תרכובות אורגניות, באמצעות הפרשת אנזימי עיכול מתוך תאיהם אל הסביבה. מקצת תוצרי הפירוק - תרכובות אורגניות קטנות ומסיסות - נספגות אל תוך גופם של המפרקים ומשמשות להם מקור אנרגיה וכמקור תרכובות פחמן. תוצרי פירוק אחרים, כמו למשל תרכובות אי-אורגניות, נשארים בסביבה ומנוצלים במחזוריות על ידי האורגניזמים החיים בקרקע - אלו יכולים להיות פחמן דו-חמצני ומים שלבסוף ייקלטו בחזרה על ידי בעלי החיים השונים, כמו הצמחים שינצלו את הפחמן הדו-חמצני והמים (וכן את אור השמש) לשם קיום תהליך ההטמעה, הידוע בתור "פוטוסינתזה" בו הם מייצרים לעצמם את מזונם. בדרך זו המפרקים משתתפים בתהליכי ריקבון בטבע וממחזרים חומרים רבים, ולכן יש להם תפקיד חשוב במחזורי החומרים בבית הגידול. במארג מזון, המפרקים מפרקים את שיירות (שאריות) הפסולת שמופרשת מהיצורים החיים וכן את היצורים שאינם חיים. בזכות כך, נוצרת מחזוריות דרכה המפרקים מפרקים את האורגניזמים המתים ושאריותיהם, וכתוצאה מכך הם (המפרקים) פולטים את הדרוש לצמח- פחמן דו-חמצני ומים כדי שצמח חדש יוכל לבצע פוטוסינתזה ולהיות בבסיס מארג המזון.

בין המפרקים נמנים בעיקר חיידקים, פטריות ותולעים.

משקה קל

משקה קל הוא משקה שאינו מכיל אלכוהול (כמו משקה חריף), הנצרך בדרך כלל כשהוא קר. משקה קל עשוי בדרך כלל ממים בצירוף חומרי טעם. חלק ניכר מהמשקאות הקלים הם משקאות מוגזים, כלומר כאלה שמומס בהם פחמן דו-חמצני. בקבוצת המשקאות הקלים נכללים גם מאלט ומיצים, אך משקה המכיל חלב אינו נכלל, בדרך כלל, בקבוצה זו. רבים מהמשקאות הקלים ממותקים, באמצעות סוכר או באמצעות ממתיק מלאכותי.

מתאן

מתאן (שם מדעי: Methane, מכונה גם גז הביצות) הוא תרכובת אורגנית פחמימנית רוויה במלואה, המופיעה בטבע כגז דליק, חסר צבע וריח. מתאן הוא האלקאן הפשוט ביותר, וכן התרכובת האורגנית הפשוטה ביותר; נוסחתו CH4.

על פי מודל VSEPR הצורה הגאומטרית של המתאן היא טטראהדרית.

המתאן הוא מרכיב עיקרי (מעל 70% בנפח) של גז טבעי, ולכן נחשב לדלק חשוב. בעירת מולקולה אחת של מתאן יוצרת מולקולה אחת של פחמן דו-חמצני (CO2) ושתי מולקולות מים:

CH4 (g)+ 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + 890kJהאנרגיה המשתחררת בתהליך שריפה בלתי מבוקר, שבו המים משתחררים במצב גזי, היא כ-50 מיליון ג'ול לקילוגרם מתאן.

המתאן הוא גז חממה חזק בטווח הקצר; על פני 20 שנה, מתאן יוצר אפקט חממה גבוה פי 84 מאשר פחמן דו חמצני באותה מסה, אך זמן החיים שלו באטמוספירה שלו קצר יותר מאשר של הפד"ח. ריכוז המתאן הממוצע באטמוספירה עלה בעידן התעשייתי עד קרוב ל-2 חלקים למיליון, כמעט פי 4 מהריכוז היציב על פני כ-800 אלף שנה (לפי נתונים פלאו-קלימטולוגיים), אך ריכוז זה עדיין נמוך משמעותית מריכוז גזי החממה האחרים, ולכן המתאן אינו נחשב לגורם העיקרי להתחממות כדור הארץ כיום. בנוסף, ההשפעה של מתאן על אפקט החממה בטווח הארוך נמוכה מזו של הפחמן הדו חמצני[דרושה הבהרה].

נשימה

נשימה היא שם כללי לתהליך ביולוגי הקשור לקליטת חומרים מהסביבה לשם הפקת אנרגיה.

המושג נשימה מתייחס לשני תהליכים עיקריים:

נשימה פיזיולוגית: בבעלי חיים זהו תהליך קליטת האוויר וחילוף הגזים המתרחש בריאות. במסגרת הנשימה הפיזיולוגית עובר החמצן שבאוויר מהריאות אל מחזור הדם ובאמצעותו מגיע לכל אחד מתאי הגוף. מאוחר יותר פולטים התאים פחמן דו-חמצני אל מחזור הדם, משם הוא מגיע אל הריאות ונפלט החוצה אל הסביבה. השימוש הרגיל במושג נשימה מתייחס בדרך-כלל לתהליך זה. גם צמחים, פטריות, פרוטיסטים וחיידקים מחליפים גזים עם הסביבה, אך הם עושים זאת לרוב באמצעות דיפוזיה של הגזים דרך התאים ולא באמצעות מערכת סבוכה של איברים ורקמות, כפי שנעשה בבעלי חיים. המונח נשימה במשמעות הפיזיולוגית מתייחס, אם כן, לבעלי חיים בלבד. לפירוט התהליך ראו: מערכת הנשימה.נשימה תאית: זהו תהליך הפירוק של מולקולות עתירות אנרגיה בתא, והשימוש באנרגיה זו לייצור חומרים אחרים (חומרי הבניין של התא, למשל) ולהנעת תהליכים בתא. בעוד שנשימה פיזיולוגית מתייחסת בהכרח לקליטת חמצן מהסביבה, בתהליך הנשימה התאית לא תמיד מעורב חמצן (חיידקים רבים מבצעים נשימה אל-אווירנית). נשימה תאית, באופן זה או אחר, מתרחשת בכל התאים ובכל היצורים החיים, ללא יוצא מן הכלל.למרות שיש להקפיד על ההבחנה בין נשימה פיזיולוגית ונשימה תאית, הרי שבבעלי חיים הקשר בין שני התהליכים הדוק: החמצן הנקלט בריאות מועבר בדיפוזיה אל מחזור הדם; הדם נושא את החמצן על גבי מולקולות המוגלובין; בכלי הדם הקטנים ביותר, הנימים, מועבר החמצן, גם כן בדיפוזיה, אל כל תאי הגוף; התאים משתמשים בחמצן כקולט האלקטרונים הסופי בתהליך הנשימה התאית, שבמהלכו הם מפרקים מולקולות מהמזון ומייצרים מולקולות של הנוקלאוטיד ATP, המשמש כ"מטבע אנרגיה" ובעזרתו מתאפשרת בניית חומרים בתא והנעת תהליכים ביולוגיים. לפירוט עקרון זה ראו: מטבוליזם.

פומרולה

פומרולה (מלטינית fumus, עשן) הוא פתח בקרום כדור הארץ, לעיתים קרובות בקרבה להר געש, הפולט קיטור וגזים געשיים כדוגמת פחמן דו-חמצני, גופרית דו-חמצנית, מימן כלורי ומימן גופרתי. הקיטור נוצר כאשר מים בטמפרטורה מעל נקודת הרתיחה הופכים לקיטור, והלחץ יורד כאשר הם נפלטים מעל פני השטח.

פומרולות נוצרות לאורך סדקים קטנים או גדולים, במקבצים חסרי צורה או בשדות, ועל פני משטחים של קילוחי לבה ומשקעים עבים של זרמים פירוקלסטיים. "שדה פומרולות" הוא אזור של מעיינות חמים ונביעות של גזים כאשר מאגמה או סלע יסוד לוהט בעומק רדוד משחררים גזים או פועלים על מי תהום. אפשר לתאר פומרולה כמעיין חם שכל מימיו מתאדים לפני שהמים מגיעים לפני הקרקע.

את הפומרולות מסווגים לפי הטמפרטורה שלהן והרכב הגזים הנפלטים מהן. הטמפרטורות של הגזים יכולות לנוע בין C°‏200 ל-C°‏800. תהליכי חמצון וחיידקים אוהבי חום (תרמופילים) גורמים לגוונים הססגוניים סביב הפומרולות. פומרולה הפולטת בעיקר גזים גופריתיים מכונה סולפטרה (מאיטלקית: "solfatara"‏; solfo – "גופרית"), ופומרולה הפולטת פחמן דו-חמצני מכונה "מופט" (mofette). פומרולות מסוג זה השוכנות בתוך שקע מסוכנות במיוחד מכיוון שפחמן דו-חמצני כבד מהאוויר הוא נוטה להצטבר בשקע. באפריל 2006 נהרגו שלושה עובדים מצוות פטרול הסקי של אתר הסקי ממות מאונטיין סקי (Mammoth Mountain Ski Area) בקליפורניה מפומרולה מסוג זה. הם נחנקו מריכוז גבוה של פחמן דו-חמצני שהצטבר בבקיע.פומרולות פועלות במשך עשרות או מאות שנים כאשר הן שוכנות מעל מקור חום קבוע, או שהן נעלמות בתוך שבועות או חודשים כאשר הן נוצרות מעל משקעים געשיים טריים המתקררים במהירות. עמק עשרת אלפי תימרות העשן (Valley of Ten Thousand Smokes, כיום חלק מהפארק הלאומי קטמיי) נוצר במהלך ההתפרצות הגעשית של הר הגעש נובארופטה (Novarupta) באלסקה ב-1912. בתחילה היו אלפי פומרולות באפר הגעשי מההתפרצות, אבל במרוצת הזמן כבו מרביתן.

בשל שינויים בפעילותן מאפשרות פומרולות לחזות פעילות געשית כאשר הטמפטורה שלהן עולה וכאשר הרכב הגזים הנפלטים מהן משתנה בצורה דרסטית. משום כך, כאשר הטמפרטורות של הפומרלות באי הגעשי וולקנו, שהיה שקט במשך 100 שנים, טיפסו מ-C°‏300 ל-C°‏700 בין 1986 ל-1993 הועלתה רמת הכוננות מחשש מהתפרצות, והיא הורדה רק כשהטמפרטורות ירדו בחזרה.

על פי ההערכה יש בתוך תחומי הפארק הלאומי ילוסטון כ-4,000 פומרולות. אתר נוסף עשיר בפומרולות הוא "עמק השממון" בפארק הלאומי מורן טרואה פיטון באי דומיניקה.

לחלק מהפומרולות יש ערך כלכלי בהיותן מצבור לגופרית. מקומות בהם כורים מרבצי גופרית שמקורם בפומרולות הם במתחם הגעשי איג'ן (Gunung Ijen) בג'אווה ובוואקרי (Whakaari) בניו זילנד.

פרקמבריון

עידן העל פרקמבריון (Precambrian, לפני קמבריון) הוא עידן על המציין את הפרק הקדום ביותר בלוח הזמנים הגאולוגי של כדור הארץ.

משך תקופתו כ-4 מיליארד שנים, החל מהיווצרות כדור הארץ לפני כ-4.54 מיליארד שנה ועד לפני 542 מיליון שנה, תקופה בה הופיעו בעלי חיים נראים לעין.

הסלעים מעידן על זה הם בעיקרם סלעי יסוד וסלעים מותמרים. בפרקמבריון הופיעו (החל מלפני כ-3.5 מיליארדי שנים) האורגניזמים הראשונים בכדור הארץ - כחוליות וחיידקים.

הפרקמבריון מתחלק לשלושה עידנים:

האדן - הקדום ביותר

ארכאיקון

פרוטרוזואיקון

קרבונט

קרבונט (באנגלית: Carbonate) או פחמה הוא מלח או אסטר של חומצה פחמתית.

תא דם אדום

תאי דם אדומים (בלעז: אֵרִיתְרוֹצִיטים, Erythrocytes) הם המרכיב העיקרי של הדם. הם אלו המקנים לדם את צבעו האדום, והם אחראים לתפקידו העיקרי של הדם: נשיאת חמצן אל כל תאי הגוף וסילוק פחמן דו-חמצני מהם, תהליך המושפע מלחץ חלקי של חמצן ופחמן דו-חמצני ושל pH.

קוטר תא דם אדום נע בין 6 - 8 מיקרומטר ועוביו 2 מיקרומטר.

בסמ"ק (סנטימטר מעוקב) של דם יש כ-5 מיליארד תאים.

ההמוגלובין הוא המקנה לאריתרוציטים את צבעם האדום. כמות התאים האדומים בפלזמה היא הגבוהה ביותר מבין כל תאי הדם. כמות שבין 4.5 מיליון תאים ו-6 מיליון תאים למיקרוליטר (מיליונית ליטר) דם נחשבת לנורמלית. מצב שבו ריכוז התאים האדומים נמצא מתחת לנורמה, או מצב שבו תאי הדם האדומים אינם מכילים כמות מספקת של המוגלובין מכונה אנמיה.

תפקידם העיקרי של האריתרוציטים הוא להעביר חמצן מהריאות לתאי הגוף ולהעביר פחמן דו-חמצני מהתאים אל הריאות. האריתרוציט נוצר מתאי גזע ובתהליך הבשלה שנקרא אריתרופוייזה (Erythropoiesis), המתרחש במח העצם, מאבד האריתרוציט את הגרעין שלו. במעבר ממח העצם לדם נקרא התא תא דם אדום צעיר (רטיקולוציט) והוא מכיל שרידי RNA. לאחר התמיינות הופך הרטיקולוציט לתא בשל. כתא דם בוגר הוא חסר גרעין ואז הוא מייצר המוגלובין; כל תא דם אדום מכיל כ-300 מיליון מולקולות המוגלובין. האריתרוציט מכוסה בקרום המורכב מליפידים וחלבונים, מרכיבים המגדירים את סוג הדם. אורך החיים של אריתרוציטים הוא כ-120 יום, והם מפורקים בטחול.

התא האדום גמיש וצורתו כצורת דיסקוס דו-שקערורי. ניתן לראותו במיקרוסקופ אור.

בדרך כלל התאים עגולים, אך במחלות שונות צורתם יכולה להשתנות. תאים שצורתם כחצי סהר יופיעו באנמיה חרמשית, וכאשר צורתם קוצנית עם בליטות, הדבר מרמז על מחלה תורשתית בשם אקנטוציטוזה.

תסיסה

תסיסה (בלועזית: פרמנטציה, Fermentation) היא תהליך כימי המשמש להפקת אנרגיה בחלק מהיצורים החיים.

תסיסה מתרחשת בהיעדר חמצן ומטרתה היא לגרום ל-NADH למסור את האלקטרונים שלו, להפוך ל-+NAD ולקלוט אלקטרונים מחדש בגליקוליזה.

תהליך התסיסה מוכר לאדם מזה אלפי שנים, זאת הודות לתוצרים הסופיים של מספר תהליכי תסיסה במיקרואורגניזמים, תוצרים המשמשים את האדם רבות בתעשיית המזון.

תרכובת אי-אורגנית

תרכובת אי-אורגנית (או אנאורגנית) היא תרכובת שאינה תרכובת אורגנית, כדוגמת מינרלים. הגם שמספר התרכובות האי-אורגניות גדול, מרבית החומרים הידועים הם אורגניים.

בעבר רווחה הדעה כי תרכובות אורגניות יכולות להיווצר רק על ידי אורגניזמים חיים (וכך הן קיבלו את שמן). התרכובות האי-אורגניות אמורות היו לייצג את "ההפך" מהתרכובות האורגניות, אך כיום ידוע כי קריטריון זה שגוי. קיימות תרכובות אורגניות מלאכותיות (סינתטיות), שמקורן אינו ביצור חי כלשהו (רוב הפלסטיקים והתרופות, למשל), ולעומת זאת קיימות תרכובות אי-אורגניות רבות בכל יצור חי: פחמן דו-חמצני, נתרן כלורי (מלח בישול), חומצת מימן כלורי, מימן גופרתי ורבות אחרות.

חומרים אי-אורגניים יכולים להיות יסודות פשוטים, כגון מולקולת חמצן, פחמן באחת מצורותיו (יהלום, גרפיט או פחם) או ברזל; תרכובות פשוטות, כמו סידן גופרתי (גבס) או פחמן דו-חמצני; או תרכובות-ענק סבוכות דוגמת סיליקטים (מלחי צורן) למיניהם.

כימיה אי-אורגנית היא התחום העוסק בתרכובות אלו. אחד הנושאים העיקריים בהם עוסקת הכימיה האי-אורגנית הוא המבנים המיוחדים הנוצרים בגבישים ובסריגים.

דף זה בשפות אחרות

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.