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固氮
鎖定
將空氣中的遊離氮轉化為化合態氮的過程,稱為固氮(nitrogen fixation)
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固氮主要分類
人工固氮長期以來,人們期望着農田中糧食作物能像豆科植物一樣有固氮能力,以減少對 化肥的依賴。70年代首先實現了細菌之間的固氮 ... 主要在合成氨中實現人工固氮(工業上通常用H2和N2 在催化劑、高温、高壓下合成氨,化學方程式:N2 + 3H2=(高温高壓催化劑)2NH3)。 所有的含氮化學肥料也主要是由氨加工製成的。
人稱這種合成氨方法為"哈伯-博施法",這是具有世界意義的人工固氮技術的重大成就。 是化工生產實現高温、高壓、催化反應的第一個里程碑。合成氨的原料來自空氣、煤和水, 因此是最經濟的人工固氮法,從而結束了人類完全依靠天然氮肥的歷史。
最近,兩位希臘化學家,位於Thessaloniki的阿里斯多德大學的George Marnellos和MichaelStoukides發明了一種合成氨的新方法(Science,2Oct.1998,P98)。在常壓下,令氫與用氦稀釋的氮分別通入一加熱到570℃的以鍶-鈰-釔-鈣鈦礦多孔陶瓷(SCY)為固體電解質的電解池中,用覆蓋在固體電解質內外表面的多孔鈀多晶薄膜的催化,轉化為氨,轉化率達到78%;對比:幾近一個世紀的哈伯法合成氨工藝通常轉化率為10至15%!他們用在線氣相色譜檢測進出電解池的氣體,用HCl吸收氨引起的pH變化估算氨的產率,證實提高氮的分壓對提高轉化率無效;升高電流和温度雖提高質子在SCY中的傳遞速度卻因SCY導電率受温度限制,升温反而加速氨的分解。
自然固氮方程式
(1)N2+O2===2NO
(2)2NO+O2===2NO2
(3)3NO2+H2O===2HNO3+NO
生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮還原成氨的過程。
其反應式可以概括為:
N2 + e + H+ + ATP ——→ NH3 + ADP + Pi
固氮實現原理
植物對氮的吸收
- 參考資料
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- 1. 生物固氮 教學設計 .人民教育出版社.2008-04-25[引用日期2016-04-05]