將氮氣轉(zhuǎn)化為氮的化合物的方法叫氮的固定。
雖然大氣含有約 80% 的氮氣分子,地球上的動植物仍須花費(fèi)一番工夫,方可取得成長所需的氮素。主要原因在于氮氣分子是一個十分安定的物質(zhì),大多數(shù)生物體沒辦法直接利用。
生物體在消化吸收氮素前,須用各種方法使氮成為含氮的化合物,如存在于自然界氮循環(huán)(nitrogen cycle)中的氨、銨離子、亞硝酸根、硝酸根等。生物體吸收這些氮化合物后,再合成生存、成長與繁衍所需的其它含氮化合物,如氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸。
自然界固定氮的主要途徑有兩種。其一為閃電:閃電以其巨大的能量,把在大氣中的氮分子解離,并繼續(xù)與氧分子反應(yīng)產(chǎn)生氮的氧化物,這些氧化物會溶于雨水,生成亞硝酸根及硝酸根而滲入土壤中。
雖然世界上到處常有閃電,但是閃電固氮卻不是一個產(chǎn)生含氮化合物有效的方法;每年經(jīng)由閃電固氮所得的含氮化合物,頂多只占總量的10%。其二是固氮細(xì)菌:這是固定氮的最重要途徑,須借助于或獨自存在于土壤中,或與動植物共生,擁有固氮酵素的某些固氮細(xì)菌,如與豆類植物共生的根瘤菌。
它們能吸收大氣中的氮氣分子,將其轉(zhuǎn)變成氨及銨離子。每年經(jīng)由細(xì)菌固定氮所得的含氮化合物,約占總量的 65%。
其余 25% 的固定氮,來自于工業(yè)途徑的哈柏法(Haber-Bosch process);在高溫(約攝氏 400 度)高壓(約 250 大氣壓)下,用精研的鐵粉當(dāng)催化劑,促使氮與氫產(chǎn)生反應(yīng)生成氨。工業(yè)固氮是將所得的氨,再進(jìn)一步制成氮肥,如硝酸銨與磷酸銨,然而此法成效不佳(產(chǎn)率僅約 20%)且極耗能源。
氮氣是十分穩(wěn)定的氣體單質(zhì),氮的固定指的就是通過自然或人工方法,將氮氣固定為其它可利用的化合物的過程,這一過程主要有三條途徑 ·在閃電的時候,空氣中的氮氣與氧氣在高壓電的作用下會生成一氧化氮,之后一氧化氮經(jīng)過一系列變化,最終形成硝酸鹽 氮氣+氧氣→一氧化氮→二氧化氮(四氧化二氮)→硝酸→硝酸鹽。
硝酸鹽是可以被植物吸收的含氮化合物,氮元素隨后開始在巖石圈循環(huán); ·根瘤菌、自生固氮菌能將氮氣固定生成氨氣,這些氨氣最終被植物利用,在生物群落開始循環(huán); ·自1918年弗里茨·哈勃(Fritz Haber)發(fā)明人工固氮方法以來,人類對氮循環(huán)施加了重要影響,人們將氮氣固定為氨氣,最終制成各種化肥投放到農(nóng)田中,開始在巖石圈循環(huán)。 參考資料 百度百科。
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