Kas yra fiksuotas azotas arba azoto fiksavimas?
Kaip veikia azoto fiksavimas
Bakterijos yra atsakingos už maždaug 90% azoto fiksavimo. JAV EPA
Gyviems organizmams formuotis reikia azoto nukleino rūgštys , baltymai ir kitos molekulės. Tačiau azoto dujos, Ndu, atmosferoje nepasiekiamas naudoti daugumai organizmų, nes sunku nutraukti trigubą ryšį tarp azoto atomų. Azotas turi būti „fiksuotas“ arba surištas į kitą formą, kad gyvūnai ir augalai galėtų jį panaudoti. Čia apžvelgiama, kas yra fiksuotas azotas, ir paaiškinami skirtingi fiksavimo procesai.
Fiksuotas azotas yra azoto dujos, Ndu, kuris buvo paverstas amoniaku (NH3, amonio jonas (NH4, nitratas (NR3, arba kitą azoto oksidą, kad gyvi organizmai galėtų jį naudoti kaip maistinę medžiagą. Azoto fiksavimas yra pagrindinė sudedamoji dalis azoto ciklas .
Kaip fiksuojamas azotas?
Azotas gali būti fiksuojamas natūraliais arba sintetiniais procesais. Yra du pagrindiniai natūralaus azoto fiksavimo būdai:
Žaibas suteikia energijos reaguoti į vandenį (HduO) ir azoto dujos (Ndu), kad susidarytų nitratai (NR3) ir amoniako (NH3). Lietus ir sniegas išneša šiuos junginius į paviršių, kur augalai juos naudoja.
Mikroorganizmai, fiksuojantys azotą, bendrai žinomi kaip diazotrofai . Diazotrofai sudaro apie 90% natūralaus azoto fiksavimo. Kai kurie diazotrofai yra laisvai gyvenančios bakterijos arba melsvadumbliai, o kiti diazotrofai egzistuoja simbiozėje su pirmuoniais, termitais ar augalais. Diazotrofai azotą iš atmosferos paverčia amoniaku, kuris gali virsti nitratais arba amonio junginiais. Augalai ir grybai naudoja junginius kaip maistines medžiagas. Gyvūnai azotą gauna valgydami augalus arba gyvūnus, kurie valgo augalus.
Yra keli sintetiniai azoto fiksavimo būdai:
Haberio procesas arba Haber-Bosch procesas yra labiausiai paplitęs komercinis azoto fiksavimo ir amoniako gamybos būdas. Reakciją aprašė Fritzas Haberis, pelnęs jam 1918 m. Nobelio chemijos premiją, o XX amžiaus pradžioje Karlas Bošas pritaikė pramoniniam naudojimui. Proceso metu azotas ir vandenilis kaitinami ir spaudžiami inde, kuriame yra geležies katalizatorius, kad susidarytų amoniakas.
Cianamido proceso metu susidaro kalcio cianamidas (CaCNdu, taip pat žinomas kaip nitrokalkės) iš kalcio karbido, kaitinamo gryno azoto atmosferoje. Tada kalcio cianamidas naudojamas kaip augalų trąša.
Lordas Rayleighas 1895 m. sukūrė elektros lanko procesą, todėl tai buvo pirmasis sintetinis azoto fiksavimo metodas. Elektros lanko procesas fiksuoja azotą laboratorijoje taip pat, kaip žaibas fiksuoja azotą gamtoje. Elektros lankas reaguoja į deguonį ir azoto ore kad susidarytų azoto oksidai. Oksidų pripildytas oras burbuliuojamas per vandenį, kad susidarytų azoto rūgštis .