تحتاج الكائنات الحية إلى النيتروجين لتكوين الأحماض
النووية والبروتينات والجزيئات الأخرى.
ومع ذلك ، فإن غاز النيتروجين ، N 2 ، في الغلاف الجوي غير متاح للاستخدام من قبل معظم الكائنات الحية بسبب صعوبة كسر الرابطة الثلاثية بين ذرات النيتروجين.
يجب “تثبيت” النيتروجين أو ربطه في شكل آخر حتى تستخدمه الحيوانات والنباتات.
مقانا اليوم ما هو النيتروجين الثابت وشرح عمليات التثبيت المختلفة?
☡النيتروجين الثابت
هو غاز النيتروجين ، N 2 ، الذي تم تحويله إلى الأمونيا (NH 3 ، أيون الأمونيوم (NH 4 ، النترات (NO 3 ، أو أكسيد النيتروجين الآخر بحيث يمكن استخدامه كغذاء بواسطة الكائنات الحية.
تثبيت النيتروجين هو مكون رئيسي في دورة النيتروجين .
كيف يتم اصلاح النيتروجين؟
يمكن إصلاح النيتروجين عن طريق العمليات الطبيعية أو الاصطناعية.
هناك طريقتان رئيسيتان لتثبيت النيتروجين الطبيعي:
البرق
يوفر البرق طاقة لتفاعل الماء (H 2 O) وغاز النيتروجين (N 2 ) لتكوين النترات (NO 3 ) والأمونيا (NH 3 ). يحمل المطر والثلج هذه المركبات إلى السطح ، حيث تستخدمها النباتاتفى الطبيعة .
تُعرف الكائنات الحية الدقيقة البكتيرية التي تثبت النيتروجين بشكل جماعي باسم diazotrophs . تمثل Diazotrophs حوالي 90 ٪ من تثبيت النيتروجين الطبيعي.
بعض الديازوتروفس هي بكتيريا حرة أو طحالب خضراء زرقاء ،
الDiazotrophs
تحول النيتروجين فى الوسط إلى الأمونيا ، والتي يمكن تحويلها إلى نترات أو مركبات الأمونيوم.
تستخدم النباتات والفطريات المركبات كمغذيات.
هناك طرق اصطناعية متعددة لتثبيت النيتروجين:
عملية هابر أو هابر بوش عملية
هابر أو هابر بوش هي الطريقة التجارية الأكثر شيوعًا لتثبيت النيتروجين وإنتاج الأمونيا. تم وصف رد الفعل من قبل فريتز هابر ، وحصل على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 1918 ، وتم تكييفه للاستخدام الصناعي في وقت مبكر من القرن العشرين من قبل كارل بوش. في هذه العملية ، يتم تسخين النيتروجين والهيدروجين والضغط عليهما في وعاء يحتوي على محفز حديد لإنتاج الأمونيا.
عملية
♽ السياناميد
تشكل عملية السياناميد سياناميد الكالسيوم (CaCN 2 ، المعروف أيضًا باسم Nitrolime) من كربيد الكالسيوم الذي يتم تسخينه في جو نيتروجين نقي. ثم يستخدم سياناميد الكالسيوم كسماد نباتي.
عملية القوس الكهربائي
ابتكر اللورد رايلي عملية القوس الكهربائي في عام 1895 ، مما جعلها أول طريقة اصطناعية لتثبيت النيتروجين. تعمل عملية القوس الكهربائي على إصلاح النيتروجين في المختبر بنفس الطريقة التي يعمل بها البرق على إصلاح النيتروجين في الطبيعة. يتفاعل القوس الكهربائي مع الأكسجين والنيتروجين في الهواء لتشكيل أكاسيد النيتروجين. يتم تفريغ الهواء المحمّل بالأكسيد عبر الماء لتكوين حمض النتريك .
