Kaj je fiksirani dušik ali fiksacija dušika?
Kako deluje fiksacija dušika
Bakterije so odgovorne za približno 90 % fiksacije dušika. US EPA
Živi organizmi za nastanek potrebujejo dušik nukleinska kislina , beljakovine in druge molekule. Vendar pa plin dušik, Ndva, v ozračju ni na voljo za uporabo večini organizmov zaradi težav pri pretrganju trojne vezi med atomi dušika. Dušik je treba 'fiksirati' ali vezati v drugo obliko, da ga lahko živali in rastline uporabijo. Tukaj je pogled na to, kaj je fiksirani dušik, in razlaga različnih postopkov fiksacije.
Fiksni dušik je dušikov plin, Ndva, ki je bil pretvorjen v amoniak (NH3, amonijev ion (NH4, nitrat (ŠT3, ali drug dušikov oksid, tako da ga lahko živi organizmi uporabljajo kot hranilo. Fiksacija dušika je ključna sestavina dušikov cikel .
Kako je dušik fiksiran?
Dušik se lahko fiksira z naravnimi ali sintetičnimi postopki. Obstajata dve ključni metodi naravne fiksacije dušika:
Strela zagotavlja energijo za reakcijo vode (HdvaO) in plinast dušik (Ndva), da tvorijo nitrate (NO3) in amoniak (NH3). Dež in sneg nosita te spojine na površje, kjer jih uporabljajo rastline.
Mikroorganizmi, ki vežejo dušik, so znani pod skupnim imenom diazotrofi . Diazotrofi predstavljajo približno 90 % naravne fiksacije dušika. Nekateri diazotrofi so prostoživeče bakterije ali modrozelene alge, medtem ko drugi diazotrofi obstajajo v simbiozi s praživali, termiti ali rastlinami. Diazotrofi pretvorijo dušik iz ozračja v amoniak, ki se lahko pretvori v nitrate ali amonijeve spojine. Rastline in glive te spojine uporabljajo kot hranila. Živali pridobivajo dušik z uživanjem rastlin ali živali, ki jedo rastline.
Obstaja več sintetičnih metod za fiksiranje dušika:
Haberjev proces oz Haber-Boschev postopek je najpogostejša komercialna metoda fiksacije dušika in proizvodnje amoniaka. Reakcijo je opisal Fritz Haber, s čimer je leta 1918 prejel Nobelovo nagrado za kemijo, za industrijsko uporabo pa jo je v začetku 20. stoletja prilagodil Karl Bosch. Pri tem se dušik in vodik segrejeta in pod pritiskom v posodi, ki vsebuje železov katalizator, da nastane amoniak.
S cianamidnim postopkom nastane kalcijev cianamid (CaCNdva, znan tudi kot nitrolime) iz kalcijevega karbida, ki se segreje v atmosferi čistega dušika. Kalcijev cianamid se nato uporablja kot rastlinsko gnojilo.
Lord Rayleigh je leta 1895 zasnoval postopek z električnim oblokom, s čimer je postal prva sintetična metoda fiksiranja dušika. Postopek z električnim oblokom veže dušik v laboratoriju na približno enak način, kot strela veže dušik v naravi. Električni oblok reagira s kisikom in dušik v zraku da tvorijo dušikove okside. Zrak, poln oksidov, prehaja skozi vodo, da nastane dušikova kislina .