Рубрика «Невероятное в обычном» Азот недоступный, но необходимый!

Зябкина О. А., учитель химии МБОУ Митрофановской СОШ Рубрика «Невероятное в обычном» Азот недоступный, но необходимый! Вероятно,   не   существует   другого   такого   химического   элемента,   который доставил бы человечеству столько хлопот. Необычность ситуации состоит в том, что запасы молекулярного азота N2 громадны, поскольку это основная составная   часть   воздуха,   его   содержание   в   земной   атмосфере   составляет свыше 78 % (об.), что соответствует 4•1015 т. Почувствовать масштаб этих запасов можно, если принять во внимание, что в атмосфере   над   каждым   квадратным   километром   земной   поверхности находится столько азота, что из него можно получить до 10 млн т аммиака NH3. Тем   не   менее,   человечеству   нужен   не   молекулярный   азот,   а   химически связанный,   т.е.   входящий   в   состав   различных   соединений.   Необходимость связать   атмосферный   азот,   заставить   его   вступить   в   химическую   реакцию возникла далеко не сразу. Заблуждение известного химика Немецкий   химик   Юстус   Либих   в   середине   XIX в. возглавлял крупнейшую в Европе научную школу химиков. Среди   его   учеников   были   также   видные   российские химики:   А.А.Воскресенский,   Н.Н.Зинин   и   др.   Основным направлением его исследований было получение и изучение новых   химических   соединений,   он   впервые   описал хлороформ   (1831),   уксусный   альдегид   (1835),   открыл Юстус Либих (1803–1873)гиппуровую,   молочную   и   другие   карбоновые   кислоты.   Помимо   этого   он изучал   химизм   физиологических   процессов,   выдвинул   химическую   теорию брожения и гниения. Одна из его работ, доставившая ему много неприятностей, оказалась позже весьма значимой. Анализируя золу сожженных растений, он установил, что в ее состав входят калий, фосфор, кальций и другие элементы. Рассуждения Либиха были просты и логичны: единственный источник этих элементов для растения –   почва,   которая   постепенно   обедняется   после   многократно собранных урожаев. Следовательно, нужные элементы необходимо добавлять в почву для увеличения ее плодородия. Основные взгляды он изложил в книге «Органическая химия в приложении к земледелию и физиологии» (1840). Истины,   которые   нам   кажутся   совершенно   очевидными,   вызвали   у   ряда ученых резкий протест и возмущение. «Это самая бесстыдная книга из всех, которые когда­либо попадали мне в руки», – писал о ней профессор ботаники Тюбингенского университета Г.Моль. «Совершенно бессмысленная книга», – вторил ему известный немецкий писатель Ф.Рейтер, занимавшийся некоторое время   сельским   хозяйством.   Немецкие   газеты   начали   помещать оскорбительные письма и карикатуры на Либиха и его теорию минерального питания растений. Ситуация осложнялась тем, что ожидаемой эффективности калийно­фосфорные удобрения, предложенные Либихом, во многих случаях не показали. Дело в том, что эти удобрения не содержали еще одного очень важного элемента – азота. Как вначале полагал Либих, азот растения усваивают из воздуха так же, как кислород  и углерод. К  чести  Либиха   следует  сказать,  что  у  него  хватило мужества   признать   свою   ошибку,  он   сумел  ее   обнаружить   и   впоследствии исправить.   Постепенно   его   взгляды   стали   общепризнанными,   что   вскоре привело к появлению заводов по производству минеральных удобрений.Интересно,   что   ошибка   Либиха   была   в   некоторой   степени   частичной, поскольку   существуют   растения  (например,  горох,  клевер   и   соя),  которые могут   усваивать   атмосферный   азот   с   помощью   микроорганизмов, развивающихся   на   корнях   этих   растений.   Такие   бактерии,   называемые азотофиксирующими, умеют в мягких условиях, при обычной температуре и давлении   превращать   атмосферный   азот   в   химические   соединения. Естественно,   что   со   временем   азотофиксирующие   бактерии   оказалась   в центре внимания биохимиков, о чем речь впереди. В канале молнии происходит реакция азота с кислородом Второй,   не   менее   важный   процесс   связывания   атмосферного   азота –   это электрические разряды в молниях. Каждую секунду по всему миру в землю ударяют до 100 молний. При высоких температурах в электрическом разряде (в канале молнии температура достигает 20000 °С) азот взаимодействует с кислородом   воздуха,   образуя   оксид   азота   NO,   который   далее   окисляется атмосферным кислородом до диоксида: 2NO + O2 —> 2NO2.Затем диоксид, соединяясь с водой и солями в почве, переходит в нитриты и нитраты.   Ежегодно   молнии   дают   несколько   миллионов   тонн   азотистых удобрений – четверть всего образующегося в природе связанного азота. Именно эти два источника связанного азота – азотофиксирующие бактерии и молнии –   позволяют   растениям   существовать   и   развиваться.   Кроме   того, опадающие   листья   и   ветви   образуют   перегной,   в   котором   сохраняется запасенный   растениями   азот.   Благодаря   этому   леса   могут   существовать неограниченно долго без дополнительных удобрений. Ситуация   меняется,   когда   урожай   вывозят   с   полей.   По   приблизительным подсчетам,   ежегодно   на   земном   шаре   вместе   с   сельскохозяйственной продукцией   вывозят   около   100   млн   т   связанного   азота.   Столь   громадный дефицит не могут восполнить природные процессы, о которых было сказано выше. Воздадим   должное   Юстусу   Либиху:   история   химии   ко   всем   его многочисленным   заслугам   причисляет   также   создание   им   новой   науки – агрохимии, в основе которой лежит необходимость применения удобрений.