将氮气转化为氮的化合物的方法叫氮的固定。
虽然大气含有约 80% 的氮气分子,地球上的动植物仍须花费一番工夫,方可取得成长所需的氮素。主要原因在于氮气分子是一个十分安定的物质,大多数生物体没办法直接利用。
生物体在消化吸收氮素前,须用各种方法使氮成为含氮的化合物,如存在于自然界氮循环(nitrogen cycle)中的氨、铵离子、亚硝酸根、硝酸根等。生物体吸收这些氮化合物后,再合成生存、成长与繁衍所需的其它含氮化合物,如氨基酸、蛋白质和核酸。
自然界固定氮的主要途径有两种。其一为闪电:闪电以其巨大的能量,把在大气中的氮分子解离,并继续与氧分子反应产生氮的氧化物,这些氧化物会溶于雨水,生成亚硝酸根及硝酸根而渗入土壤中。
虽然世界上到处常有闪电,但是闪电固氮却不是一个产生含氮化合物有效的方法;每年经由闪电固氮所得的含氮化合物,顶多只占总量的10%。其二是固氮细菌:这是固定氮的最重要途径,须借助于或独自存在于土壤中,或与动植物共生,拥有固氮酵素的某些固氮细菌,如与豆类植物共生的根瘤菌。
它们能吸收大气中的氮气分子,将其转变成氨及铵离子。每年经由细菌固定氮所得的含氮化合物,约占总量的 65%。
其余 25% 的固定氮,来自于工业途径的哈柏法(Haber-Bosch process);在高温(约摄氏 400 度)高压(约 250 大气压)下,用精研的铁粉当催化剂,促使氮与氢产生反应生成氨。工业固氮是将所得的氨,再进一步制成氮肥,如硝酸铵与磷酸铵,然而此法成效不佳(产率仅约 20%)且极耗能源。
氮气是十分稳定的气体单质,氮的固定指的就是通过自然或人工方法,将氮气固定为其它可利用的化合物的过程,这一过程主要有三条途径 ·在闪电的时候,空气中的氮气与氧气在高压电的作用下会生成一氧化氮,之后一氧化氮经过一系列变化,最终形成硝酸盐 氮气+氧气→一氧化氮→二氧化氮(四氧化二氮)→硝酸→硝酸盐。
硝酸盐是可以被植物吸收的含氮化合物,氮元素随后开始在岩石圈循环; ·根瘤菌、自生固氮菌能将氮气固定生成氨气,这些氨气最终被植物利用,在生物群落开始循环; ·自1918年弗里茨·哈勃(Fritz Haber)发明人工固氮方法以来,人类对氮循环施加了重要影响,人们将氮气固定为氨气,最终制成各种化肥投放到农田中,开始在岩石圈循环。 参考资料 百度百科。
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