L'atmosphère de la Terre se compose d'une couche stratifiée de gaz qui sont maintenus en place en raison de la gravité. Les principaux constituants de l'air atmosphérique sont l'azote, l'oxygène, l'argon et le dioxyde de carbone. L'azote et le dioxyde de carbone sont essentiels à la vie sur Terre et sont vitaux pour un certain nombre de processus biochimiques tels que la photosynthèse et la synthèse des protéines.

Propriétés chimiques et physiques de l'azote

L'azote est un élément la table périodique avec un nombre atomique de 7. Le noyau d'azote se compose de 7 protons avec une charge positive, et habituellement 7 neutrons avec la charge zéro. Afin de maintenir un atome électriquement neutre, 7 électrons orbitent le noyau dans une série de coquilles. L'azote est un gaz à température ambiante et représente environ 78% de l'atmosphère terrestre. Les liquéfactions d'azote à -210,1 degrés Celsius (-346.18 degrés Fahrenheit), ce qui permet son utilisation dans des expériences et des activités cryogéniques.

Propriétés chimiques et physiques du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est un composé avec une molécule constituée d'un seul atome de carbone et de deux atomes d'oxygène. Les électrons dans la couche externe des atomes de carbone et d'oxygène sont partagés pour former des liaisons covalentes. Le dioxyde de carbone est un gaz à température ambiante et constitue 0,03% de l'atmosphère terrestre. Le dioxyde de carbone est inhabituel en ce qu'il forme un solide sans passer par une phase liquide à la pression atmosphérique normale. Ce processus est connu sous le nom de sublimation. Le dioxyde de carbone se sublime pour former de la glace sèche à une température de -56 degrés Celsius (-68,8 degrés Fahrenheit).

Rôle du dioxyde de carbone dans les processus biologiques

La photosynthèse, processus par lequel les plantes transforment la lumière du soleil en glucose, constitue l'une des réactions biologiques les plus fondamentales qui se produisent sur Terre et constitue la base de la vie au bas de la chaîne alimentaire, fournissant aux organismes plus complexes, tels que les mammifères, un approvisionnement en nourriture. La photosynthèse nécessite une source naturelle de carbone pour synthétiser le glucose; il l'obtient à partir du dioxyde de carbone atmosphérique. L'équation chimique de la photosynthèse est la suivante:

Dioxyde de carbone + eau (avec la lumière du soleil et la chlorophylle) = Glucose + oxygène

Rôle du gaz azoté dans les processus biologiques et le cycle de l'azote

L'azote est un composant essentiel des molécules biologiques fondamentales, telles que les protéines et les acides nucléiques. L'azote gazeux de l'atmosphère est capturé par des bactéries «fixatrices d'azote». Au cours de ce processus, les gaz d'azote et d'hydrogène sont convertis en ammoniac que les plantes peuvent absorber directement. Alternativement, l'ammoniac se dégrade dans le sol en nitrates que les plantes peuvent également absorber. Les plantes utilisent l'ammoniaque et les nitrates pour synthétiser des molécules biochimiques, telles que la chlorophylle, les protéines et les acides nucléiques. L'azote peut être rejeté dans l'atmosphère par un certain nombre de processus. Les bactéries dénitrifiantes qui vivent dans le sol peuvent convertir les nitrates en azote gazeux. Alternativement, les molécules contenant de l'azote dans les plantes sont consommées par les animaux, ce qui entraîne des excréments riches en azote. Les bactéries nitrifiantes décomposent l'ammoniac dans ces déchets, le convertissant en nitrates. Les bactéries dénitrrifiant décomposent ensuite ces nitrates en azote gazeux. Ces étapes constituent la base du cycle de l'azote.