Elemendi prantsuskeelne nimetus (azote), mis juurdus ka vene keeles, pakuti välja 18. sajandil. Lavoisier, olles moodustanud selle kreeka eitavast eesliitest "a" ja sõnast "zoe" - elu (sama tüvi sõnades zooloogia ja selle tuletiste mass - loomaaed, zoogeograafia jne), s.o. "lämmastik" tähendab "elutu", "ei toeta elu". Sama päritolu ja selle elemendi saksakeelne nimi Stickstoff - lämmatav aine. Tüvi "aso" esineb ka keemilistes terminites "asiid", "asoühend", "asiin" jne. Ja ladina nitrogenium ja inglise lämmastik pärinevad heebrea sõnast "neter" (kreeka "nitron", ladina nitrum) ; nii et iidsetel aegadel nimetati looduslikku leelist soodaks ja hiljem soolapeetriks. Nimetus "lämmastik" pole päris tabav: kuigi gaasiline lämmastik ei sobi hingamiseks, on see element eluks hädavajalik. Kõigi elusolendite koostis sisaldab suhteliselt väikest arvu elemente ja üks olulisemaid neist on lämmastik, valkudes - umbes 17% lämmastikust. Lämmastik sisaldub ka DNA ja RNA molekulide koostises, mis tagavad pärilikkuse.

Maal on palju lämmastikku, kuid selle peamised varud on koondunud atmosfääri. Kuid tänu NєN kolmiksideme suurele tugevusele (942 kJ/mol, mis on peaaegu 4 korda suurem Cl-Cl sideme energiast) on lämmastiku molekul väga tugev ja selle reaktsioonivõime madal. Selle tulemusena ei suuda ükski loom ega taim õhust gaasilist lämmastikku absorbeerida. Kust nad saavad selle elemendi, mida nad vajavad valkude ja muude keha oluliste komponentide sünteesiks? Loomad saavad lämmastikku taimede ja teiste loomade söömisest. Taimed eraldavad mullast lämmastikku koos teiste toitainetega ja vaid vähesed kaunviljad suudavad õhust lämmastikku omastada – ja seda mitte iseenesest, vaid tänu juurtel elavatele mügarbakteritele.

Peamiseks lämmastikuallikaks pinnases on bioloogiline lämmastiku sidumine ehk õhulämmastiku sidumine ja selle muundamine mikroorganismide poolt taimede poolt omastatavateks vormideks. Mikroorganismid võivad mullas elada iseseisvalt või olla sümbioosis ("koosluses") mõne taimega, peamiselt kaunviljadega - ristik, hernes, oad, lutsern jne. Nende taimede juurtele "asuvad" bakterid - spetsiaalsetes sõlmedes; neid nimetatakse sageli sõlmebakteriteks. Need mikroorganismid sisaldavad keerulist ensüümi lämmastikku, mis on võimeline redutseerima lämmastiku ammoniaagiks. Seejärel muudetakse ammoniaak teiste ensüümsüsteemide abil muudeks lämmastikuühenditeks, mida taimed omastavad. Vabalt elavad bakterid seovad aastas kuni 50 kg lämmastikku 1 ha kohta ja mügarbakterid - veel 150 kg ning eriti soodsates tingimustes kuni 500 kg!

Teine loodusliku lämmastiku allikas mullas on välk. Igas sekundis sähvatab maakeral keskmiselt 100 välku. Ja kuigi igaüks neist kestab vaid murdosa sekundist, ulatub nende elektrienergia koguvõimsus 4 miljardi kilovatini. Temperatuuri järsk tõus välgukanalis - kuni 20 000 ° C põhjustab lämmastiku- ja hapnikumolekulide hävimise koos lämmastikoksiidi NO moodustumisega. Seejärel oksüdeeritakse see õhuhapniku toimel dioksiidiks: 2NO + O 2  2NO 2. Dioksiid, reageerides õhuniiskusega liigse hapnikuga, muutub lämmastikhappeks: 4NO 2 + 2H 2 O + O 2  4HNO 3. Nende transformatsioonide tulemusena tekib atmosfääris ligikaudu 2 miljonit tonni lämmastikhapet päevas ehk üle 700 miljoni tonni aastas. Nõrk lämmastikhappe lahus langeb vihmaga maapinnale. Seda "taevahappe" kogust on huvitav võrrelda selle tööstusliku toodanguga; lämmastikhappe tootmine on üks suurimaid tootmisrajatisi. Selgub, et siin on inimene loodusest kaugel: maailma lämmastikhappe toodang on umbes 30 miljonit tonni.Lämmastikmolekulide lõhenemise tõttu välgu toimel langeb aastas umbes 15 kg lämmastikhapet igale maapinna hektarile, sh. mäed ja kõrbed, mered ja ookeanid. Pinnas muutub see hape oma sooladeks - nitraatideks, mida taimed suurepäraselt omastavad.

Näib, et "äikese lämmastik" pole põllukultuuride jaoks nii oluline, kuid ristik ja muud kaunviljad katavad vaid väikese osa maapinnast. Välk hakkas atmosfääris sädelema miljardeid aastaid tagasi, ammu enne lämmastikku siduvate bakterite ilmumist. Seega mängisid nad olulist rolli atmosfääri lämmastiku sidumisel. Näiteks ainuüksi viimase kahe aastatuhande jooksul on välk muutnud väetiseks 2 triljonit tonni lämmastikku – umbes 0,1% selle koguhulgast õhus!

Liebig vs Malthus. 1798. aastal avaldas inglise majandusteadlane Thomas Malthus (1766–1834) oma kuulsa raamatu Rahvastiku kogemus. Selles tõi ta välja, et rahvaarv kipub plahvatuslikult kasvama, s.t. nagu 1, 2, 4, 8, 16... Samas saavad samade ajaperioodide elatusvahendid ka kõige soodsamates tingimustes kasvada ainult aritmeetilises progressioonis, s.t. nagu 1, 2, 3, 4... Näiteks selle teooria järgi saab toidutootmine kasvada ainult läbi põllumaade laiendamise, põllumaa parema harimise jne. Malthuse teooriast järeldub, et tulevikus ähvardab inimkonda nälg. 1887. aastal kinnitas seda järeldust inglise teadlane Thomas Huxley (1825–1897), Charles Darwini sõber ja tema õpetuste populariseerija.

Inimkonna "nälgimise" vältimiseks oli vaja järsult tõsta põllumajanduse tootlikkust ja selleks oli vaja lahendada taimede toitumise kõige olulisem probleem. Tõenäoliselt viis esimese sellesuunalise katse 1630. aastate alguses läbi üks oma aja suurimaid teadlasi, Hollandi arst ja alkeemik Jan Baptiste van Helmont (1579–1644). Ta otsustas kontrollida, kust taimed toitaineid saavad – kas veest või mullast. Van Helmont võttis 200 naela (umbes 80 kg) kuiva mulda, valas selle suurde potti, istutas maasse pajuoksa ja asus seda usinalt vihmaveega kastma. Oks juurdus ja hakkas kasvama, muutudes järk-järgult puuks. See kogemus kestis täpselt viis aastat. Selgus, et selle aja jooksul võttis taim juurde 164 naela 3 untsi (umbes 66 kg), samal ajal kui maa "kaotas" vaid 3 untsi, s.o. alla 100 g Seetõttu järeldas Van Helmont, et taimed võtavad toitaineid ainult veest.

Hilisemad uuringud näivad selle järelduse ümber lükavat: lõppude lõpuks pole vees süsinikku, mis moodustab suurema osa taimedest! Sellest järeldub, et taimed sõna otseses mõttes "toituvad õhust", absorbeerides sellest süsihappegaasi - sama, mille Van Helmont oli just avastanud ja nimetas seda isegi "metsaõhuks". Seda nimetust ei antud gaasile sugugi sellepärast, et seda metsades on palju, vaid tänu sellele, et see tekib söe põlemisel ...

Taimede "õhutoitumise" küsimus töötati välja 18. sajandi lõpus. Šveitsi botaanik ja füsioloog Jean Senebier (1742–1809). Ta tõestas eksperimentaalselt, et süsihappegaas laguneb taimede lehtedes, samal ajal eraldub hapnik ja süsinik jääb taime sisse. Kuid mõned teadlased vaidlesid sellele seisukohale teravalt vastu, kaitstes "huumusteooriat", mille kohaselt taimed toituvad peamiselt pinnasest ekstraheeritud orgaanilistest ainetest. Seda näis kinnitavat igivana põlluharimise tava: huumusrikas, sõnnikuga hästi väetatud muld andis suurema saagi...

Huumuse teooria ei võtnud aga arvesse mineraalide rolli, mis on taimedele hädavajalikud. Taimed ammutavad neid aineid mullast suurtes kogustes ja koristamisel kantakse need põldudelt minema. Esmakordselt juhtis sellele asjaolule ja ka mineraalide pinnasesse tagasi viimise vajadusele tähelepanu Saksa keemik Justus Liebig. 1840. aastal avaldas ta raamatu Orgaaniline keemia, mida kasutatakse põllumajanduses ja füsioloogias, milles ta kirjutas eelkõige: "Tuleb aeg, mil iga põld, vastavalt sellele istutatavale taimele, väetatakse oma keemiatehastes valmistatud väetisega."

Alguses suhtuti Liebigi ideedesse vaenulikult. "See on kõige häbematum raamat, mis kunagi minu kätte on sattunud," kirjutas selle kohta Tübingeni ülikooli botaanikaprofessor Hugo Mol (1805–1872). “Täiesti mõttetu raamat,” kordas kuulus saksa kirjanik Fritz Reuter (1810–1874), kes mõnda aega tegeles põllumajandusega. Saksa ajalehed hakkasid avaldama solvavaid kirju ja karikatuure Liebigi ja tema taimede mineraalse toitumise teooria kohta. Osaliselt oli selles süüdi Liebig ise, kes algul arvas ekslikult, et mineraalväetised peaksid sisaldama ainult kaaliumit ja fosforit, samas kui kolmanda vajaliku komponendi - lämmastiku - suudavad taimed ise õhust omastada.

Liebigi vea põhjuseks oli ilmselt kuulsa prantsuse põllumajanduskeemiku Jean Baptiste Boussingault (1802–1887) katsete väär tõlgendamine. 1838. aastal istutas ta osade taimede kaalutud seemned mulda, mis ei sisaldanud lämmastikväetisi ja 3 kuu pärast kaalus idud. Nisul ja kaeral jäi mass praktiliselt muutumatuks, ristikul ja hernes aga suurenes oluliselt (hernes näiteks 47-lt 100 mg-le). Sellest tehti vale järeldus, et mõned taimed suudavad lämmastikku otse õhust omastada. Tollal ei teatud kaunviljade juurtel elavatest ja õhulämmastikku püüdvatest mügarbakteritest midagi. Selle tulemusena andsid esimesed katsed kasutada kõikjal ainult kaaliumfosforväetisi negatiivse tulemuse. Liebigil oli julgust oma viga avalikult tunnistada. Tema teooria võitis lõpuks. Tulemuseks oli põllumajanduse juurutamine 19. sajandi teisel poolel. keemilised väetised ja taimede ehitamine nende tootmiseks.

lämmastikukriis.

Fosfori- ja kaaliumväetistega erilisi probleeme polnud: kaaliumi- ja fosforiühendeid leidub maa soolestikus ohtralt. Hoopis teistsugune oli olukord lämmastikuga: põllumajanduse intensiivistumisega, mis pidi toitma Maa kiiresti kasvavat rahvastikku, ei tulnud looduslikud allikad enam toime mulla lämmastikuvarude täiendamisega. Kiiresti oli vaja leida "seotud" lämmastiku allikad. Keemikud suutsid õhulämmastikust sünteesida mõningaid ühendeid, näiteks liitiumnitriidi Li 3 N. Kuid sel viisil oli võimalik saada gramme, parimal juhul kilogramme ainet, samal ajal kui vaja oli miljoneid tonne!

Paljude sajandite jooksul oli peaaegu ainsaks seotud lämmastiku allikaks sool. See sõna pärineb ladinakeelsest sõnast sal - sool ja nitrum, sõna-sõnalt - "leeliseline sool": neil päevil polnud ainete koostist teada. Praegu nimetatakse salpeetrit mõningateks lämmastikhappe sooladeks – nitraatideks. Salpeetrit seostatakse inimkonna ajaloo mitmete dramaatiliste verstapostidega. Iidsetest aegadest oli teada ainult nn India soolapeetrit - kaaliumnitraati KNO 3. See haruldane mineraal toodi Indiast, samas kui Euroopas puudusid looduslikud soolaallikad. India salpeetrit kasutati eranditult püssirohu tootmiseks. Iga sajandiga nõuti üha rohkem püssirohtu, imporditud salpeetrit ei jätkunud ja see oli väga kallis.

Aja jooksul õppisid nad erinevatest lämmastikku sisaldavatest orgaanilistest jääkidest saama spetsiaalsetes "nitraatides" soola. Päris palju lämmastikku näiteks valkudes. Kui kuivad jäägid lihtsalt põletada, oksüdeeritakse neis sisalduv lämmastik suures osas N 2 gaasiks. Kuid kui need puutuvad kokku lagunemisega, muutub lämmastik nitrifitseerivate bakterite mõjul nitraatideks, mida vanasti leostati spetsiaalsetes hunnikutes - hunnikutes ja salpeetrit nimetati hunnikuks. Nad tegid seda nii. Segati erinevaid orgaanilisi jäätmeid - sõnnikut, loomasisikondi, muda, raba läga jne. Sinna lisandus ka prügi, lupja, tuhka. See kohutav segu kallati aukudesse või tehti hunnikuteks ja valati ohtralt uriini või läga. Võite ette kujutada, milline lõhn sellest lavastusest tuli! Ühe-kahe aasta jooksul toimunud lagunemisprotsesside tõttu saadi 6 kg lisanditest puhastatud "salpeetrimullast" 1 kg soola. Enim salpeetrit saadi Prantsusmaal: valitsus premeeris heldelt neid, kes selle ebameeldiva tootmisega tegelesid.

Tänu Liebigi pingutustele sai selgeks, et salpeetrit läheb vaja põllumajanduses ja seda palju suuremates kogustes kui püssirohu tootmiseks. Vana saamise viis oli selleks täiesti sobimatu.

Tšiili salpeet.

Alates 1830. aastast algas Tšiili salpeetri, rikkaima loodusliku lämmastikuallika maardlate arendamine. Tšiilis on tohutuid piirkondi, kus kunagi ei saja, näiteks Atacama kõrb, mis asub Cordillerade jalamil umbes 1000 m kõrgusel merepinnast. Taimsete ja loomsete orgaaniliste jäänuste (peamiselt lindude väljaheited - guano) aastatuhandete jooksul toimunud lagunemisprotsesside tulemusena tekkisid Atacamas ainulaadsed salpetri ladestused. Need asuvad 40–50 km kaugusel ookeani rannikust. Kui need lademed arenema hakati, ulatusid need umbes 200 km pikkuse ja 3 km laiuse ribana kihi paksusega 30 cm kuni 3 m. Nõgudes paksenesid kihid oluliselt ja meenutasid kuivanud järvi. Nagu analüüsid on näidanud, on Tšiili soolpeter naatriumnitraat sulfaadi ja naatriumkloriidi, savi ja liiva lisanditega; mõnikord leitakse salpeetrist lagunemata guano jäänuseid. Tšiili salpetri huvitav omadus on naatriumjodaadi NaIO 3 olemasolu selles.

Tavaliselt oli kivim pehme ja kergesti maapinnast eemaldatav, kuid mõnikord olid salpeetri ladestused nii tihedad, et nende eraldamiseks tuli teha lõhkamine. Pärast kivimi lahustamist kuumas vees lahus filtreeriti ja jahutati. Samal ajal sadas välja puhast naatriumnitraati, mis müüdi väetisena. Ülejäänud lahusest ekstraheeriti jood. 19. sajandil Tšiilist sai peamine soolapiima tarnija. Maardlate areng oli 19. sajandil Tšiili kaevandustööstuses esikohal.

Kaaliumnitraadi saamiseks Tšiili nitraadist kasutati reaktsiooni NaNO 3 + KCl ® NaCl + KNO 3. Selline reaktsioon on võimalik selle toodete lahustuvuse järsu erinevuse tõttu erinevatel temperatuuridel. NaCl lahustuvus (grammides 100 g vee kohta) muutub ainult 39,8 g-lt 100 ° C juures 35,7 g-ni 0 ° C juures, samas kui KNO 3 lahustuvus samadel temperatuuridel on väga erinev ja on 246 ja 13,3 G! Seetõttu, kui segate kokku kuumad kontsentreeritud NaNO 3 ja KCl lahused ning seejärel jahutate segu, siis sadestub märkimisväärne osa KNO 3 -st ja peaaegu kogu NaCl jääb lahusesse.

Aastakümneid on Tšiili salpeet – looduslik naatriumnitraat – rahuldanud inimeste vajadusi. Kuid niipea, kui ilmnes selle mineraali ainulaadne tähtsus maailma põllumajandusele, hakkasid nad arvutama, kui kaua see ainulaadne looduse kingitus inimkonnale kestab. Esimesed hinnangud olid üsna optimistlikud - 1885. aastal määrati soolavaruks 90 miljonit tonni. Selgus, et taimede "lämmastikunälgimise" pärast ei saa veel palju aastaid muretseda. Kuid need arvutused ei võtnud arvesse rahvastiku kiiret kasvu ega põllumajandustootmise tempot kogu maailmas.

Malthuse ajal eksporditi Tšiili salpeetrit vaid 1000 tonni aastas; 1887. aastal jõudis see 500 tuhande tonnini aastas ja 20. sajandi alguses. miljonites! Tšiili salpeetri varud lõppesid kiiresti, samas kui nõudlus nitraatide järele kasvas erakordselt kiiresti. Olukorda raskendas asjaolu, et salpeetrit tarbis suurtes kogustes ka sõjatööstus; püssirohi 19. sajandi lõpus sisaldas 74–75% kaaliumnitraati. Lämmastikväetiste saamiseks oli vaja välja töötada uued meetodid, mille allikaks sai olla ainult atmosfääriõhk.

"Lämmastikunälja" ületamine.

20. sajandi alguses tööstuslikuks lämmastiku sidumiseks on pakutud tsüaanamiidmeetodit. Esiteks saadi kaltsiumkarbiid lubja ja kivisöe segu kuumutamisel: CaO + 3C ® CaC 2 + CO. Kõrgel temperatuuril reageerib karbiid õhulämmastikuga, moodustades kaltsiumtsüaanamiidi: CaC 2 + N 2 ® CaCN 2 + C. See ühend osutus sobivaks väetisena mitte kõikidele põllukultuuridele, seetõttu saadi sellest ammoniaaki esmakordselt ülekuumendatud veeauru toime: CaCN 2 + 3H 2 O ® CaCO 3 + 2NH 3 ning ammooniumsulfaat saadi juba ammoniaagist ja väävelhappest.

Norra keemikud läksid hoopis teistmoodi, kasutades odavat kohalikku elektrit (Norras on palju hüdroelektrijaamu). Nad reprodutseerisid tegelikult loomulikku lämmastiku sidumise protsessi, juhtides niisket õhku läbi elektrikaare. Samal ajal saadi õhust umbes 1% lämmastikhapet, mis lubjaga interaktsioonil muudeti kaltsiumnitraadiks Ca(NO 3) 2. Pole üllatav, et seda ainet nimetati Norra salpetriks.

Mõlemad meetodid olid aga liiga kallid. Säästlikuma lämmastiku sidumise meetodi töötas aastatel 1907–1909 välja saksa keemik Fritz Haber (1868–1934); see meetod muudab lämmastiku otse ammoniaagiks; ammoniaagi muutmine nitraatideks ja muudeks lämmastikuühenditeks ei olnud enam keeruline.

Praegu toodetakse lämmastikväetisi kümneid miljoneid tonne aastas. Sõltuvalt keemilisest koostisest on need erinevat tüüpi. Ammoniaak ja ammooniumväetised sisaldavad lämmastikku oksüdatsiooniastmes -3. See on vedel ammoniaak, selle vesilahus (ammooniumvesi), ammooniumsulfaat. Ioonid NH 4 + oksüdeeritakse nitrifitseerivate bakterite toimel pinnases nitraadiioonideks, mida taimed hästi omastavad. Nitraatväetiste hulka kuuluvad KNO 3 ja Ca(NO 3) 2 . Ammooniumnitraatväetised hõlmavad peamiselt ammooniumnitraati NH 4 NO 3, mis sisaldab nii ammoniaaki kui ka nitraatlämmastikku. Kõige kontsentreeritum tahke lämmastikväetis on karbamiid (uurea), mis sisaldab 46% lämmastikku. Loodusliku soola osatähtsus lämmastikku sisaldavate ühendite maailmas ei ületa 1%.

Rakendus.

Uute, sealhulgas geneetiliselt muundatud taimesortide aretamine, põllumajandustehnoloogia täiustatud meetodid ei välista kunstväetiste kasutamise vajadust. Lõppude lõpuks kaotavad põllud iga koristamisega olulise osa toitaineid, sealhulgas lämmastikku. Pikaajaliste vaatluste kohaselt suurendab iga tonn lämmastikku lämmastikväetistes nisu saagikust 12-25%, peedi - 120-160%, kartuli - 120%. Meie riigis on viimase poole sajandi jooksul lämmastikväetiste tootmine lämmastikväetise tehastes kümnekordistunud.

Ilja Leensonne

Kõik teavad, et lämmastik on inertne. Tihti kurdame selleks elemendi nr 7 üle, mis on loomulik: selle suhtelise inertsuse eest tuleb maksta liiga kõrget hinda, kulutada liiga palju energiat, vaeva ja raha selle elutähtsateks ühenditeks muutmisele.

Kuid teisest küljest, kui lämmastik poleks nii inertne, toimuksid atmosfääris lämmastiku reaktsioonid hapnikuga ja elu meie planeedil sellisel kujul, nagu see eksisteerib, muutuks võimatuks. Taimed, loomad, sina ja mina lämbuksime sõna otseses mõttes elule vastuvõetamatute oksiidide ja hapete voogudesse. Ja "selle kõige jaoks" püüame muuta õhulämmastikust suurima võimaliku osa oksiidideks ja lämmastikhappeks. See on üks elemendi nr 7 paradoksidest. (Siin on autoril oht saada süüdistatud triviaalsuses, sest lämmastiku paradoksaalsus või õigemini selle omadused on muutunud sõnakõlksuks. Ja ometi ...)

Lämmastik on erakordne element. Mõnikord tundub, et mida rohkem me sellest teada saame, seda arusaamatumaks see muutub. Elemendi nr 7 omaduste ebaühtlus kajastus isegi selle nimes, sest see eksitas isegi nii hiilgavaid keemikuid nagu Antoine Laurent Lavoisier. Just Lavoisier soovitas lämmastikku nimetada lämmastikuks pärast seda, kui ta polnud esimene ega ka viimane, kes sai ja uuris seda õhuosa, mis ei toeta hingamist ja põlemist. Lavoisieri järgi tähendab "lämmastik" "elutu" ja see sõna on tuletatud kreekakeelsest sõnast "a" - eitus ja "zoe" - elu.

Termin "lämmastik" eksisteeris alkeemikute leksikonis, kust prantsuse teadlane selle laenas. See tähendas teatud "filosoofilist algust", omamoodi kabalistlikku loitsu. Eksperdid ütlevad, et sõna "lämmastik" dešifreerimise võti on Apokalüpsise lõpufraas: "Ma olen alfa ja oomega, algus ja lõpp, esimene ja viimane ..." Keskajal kolm keelt ​Eriti austatud on: ladina, kreeka ja heebrea keel. Ja sõna "lämmastik" koostasid alkeemikud nende kolme tähestiku esimesest tähest "a" (a, alfa, aleph) ja viimastest tähtedest: "zet", "omega" ja "tov". Seega tähendas see salapärane sünteetiline sõna "kõigi alguste algust ja lõppu".

Lavoisieri kaasaegne ja kaasmaalane J. Chaptal soovitas ilma pikema jututa nimetada elementi nr 7 ladina-kreeka hübriidnimeks "nitrogenium", mis tähendab "salpetri sünnitamist". Salpeter - nitraatsoolad, iidsetest aegadest tuntud ained. (Neist räägime hiljem.) Peab ütlema, et termin "lämmastik" juurdus ainult vene ja prantsuse keeles. Inglise keeles on element number 7 "Nitrogen", saksa keeles - "Stockton" (lämmatav aine). Keemiline sümbol N on austusavaldus Shaptali lämmastikule.

Kes avastas lämmastiku

Lämmastiku avastamine on omistatud tähelepanuväärse Šoti teadlase Joseph Blacki õpilasele Daniel Rutherfordile, kes 1772. aastal avaldas oma väitekirja "Nn fikseeritud ja mefiitsest õhust". Must sai kuulsaks katsetega "fikseeritud õhuga" - süsinikdioksiidiga. Ta avastas, et pärast süsihappegaasi fikseerimist (leelisega sidumist) jääb järele "mittefikseeritav õhk", mida nimetati "mefiitseks" - rikutud -, kuna see ei toetanud põlemist ja hingamist. Selle "õhu" uurimine Black pakkus Rutherfordi väitekirja tööks.

Umbes samal ajal hankisid lämmastikku K. Scheele, J. Priestley, G. Cavendish ja viimane uuris, nagu tema laboriandmetest järeldub, seda gaasi enne Rutherfordi, kuid nagu alati, ei kiirustanud ta avaldama tema töö tulemusi. Kõigil neil silmapaistvatel teadlastel oli aga väga ebamäärane ettekujutus nende avastatud aine olemusest. Nad olid flogistoni teooria kindlad pooldajad ja seostasid "mefiitse õhu" omadusi selle kujuteldava ainega. Ainult Lavoisier, kes juhtis rünnakut flogistoni vastu, veenis ennast ja veenis teisi, et gaas, mida ta nimetas "elutuks", on lihtne aine, nagu hapnik ...

Universaalne katalüsaator?

Võib vaid aimata, mida tähendab "kõigi alguste algus ja lõpp" alkeemilises "lämmastikus". Aga ühte elemendiga nr 7 seotud "algust" võib tõsiselt võtta. Lämmastik ja elu on lahutamatud mõisted. Vähemalt alati, kui bioloogid, keemikud, astrofüüsikud püüavad mõista elu "alguse algust", kohtavad nad kindlasti lämmastikku.

Maapealsete keemiliste elementide aatomid sünnivad tähtede sügavuses. Just sealt, öövalgustitest ja päevavalgustitest saavad alguse meie maise elu alged. Seda asjaolu pidas silmas inglise astrofüüsik W. Fowler, öeldes, et "me kõik ... oleme tükk tähetolmust" ...

Lämmastiku tähe "tolm" tekib termotuumaprotsesside kõige keerulisemas ahelas, mille algetapp on vesiniku muundamine heeliumiks. See on mitmeastmeline reaktsioon, mis peaks toimuma kahel viisil. Üks neist, mida nimetatakse süsinik-lämmastiku tsükliks, on kõige otsesemalt seotud elemendiga number 7. See tsükkel algab siis, kui täheaines on lisaks vesiniku tuumadele - prootonitele juba süsinik. Süsinik-12 tuum, olles lisanud veel ühe prootoni, muutub ebastabiilseks lämmastik-13 tuumaks:

12 6 C + 1 1 H → 13 7 N + γ.

Kuid pärast positroni emiteerimist muutub lämmastik taas süsinikuks - moodustub raskem isotoop 13 C:

13 7 N → 13 6 C + e + + γ.

Selline tuum, olles võtnud lisaprootoni, muutub Maa atmosfääris levinuima isotoobi - 14 N - tuumaks.

13 6 C + 1 1 H → 14 7 N + γ.

Paraku saadetakse ainult osa sellest lämmastikust teekonnale läbi universumi. Prootonite toimel muutub lämmastik-14 hapnikuks-15 ja see omakorda, eraldades positroni ja gamma kvanti, muutub teiseks maapealseks lämmastiku isotoobiks - 15 N:

14 7 N + 1 1 H → 15 8 O + γ;

15 8 O → 15 7 N + e + + γ.

Maapealne lämmastik-15 on stabiilne, kuid isegi tähe sisemuses on see tuumalagunemise all; pärast seda, kui 15 N tuum võtab vastu teise prootoni, ei toimu mitte ainult hapniku 16O moodustumine, vaid ka teine ​​​​tuumareaktsioon:

15 7 N + 1 1 H → 12 6 C + 4 2 He.

Selles muundumiste ahelas on lämmastik üks vaheproduktidest. Kuulus inglise astrofüüsik R.J. Theiler kirjutab: „14 N on isotoop, mida pole lihtne konstrueerida. Lämmastik moodustub süsinik-lämmastiku tsüklis ja kuigi see muutub hiljem tagasi süsinikuks, siis kui protsess kulgeb paigal, on aines lämmastikku rohkem kui süsinikku. See näib olevat 14 N peamine allikas...

Mõõdukalt keerulises süsiniku-lämmastiku tsüklis saab jälgida uudishimulikke mustreid. Süsinik 12 C mängib selles omamoodi katalüsaatori rolli. Otsustage ise, lõppkokkuvõttes ei muutu 12C tuumade arv. Lämmastik, mis ilmub protsessi alguses, kaob lõpus ... Ja kui süsinik selles tsüklis on katalüsaator, siis lämmastik on selgelt autokatalüsaator, st reaktsiooni produkt, mis katalüüsib selle edasisi vaheetappe.

Ei ole juhus, et siin hakkasime rääkima elemendi nr 7 katalüütilistest omadustest. Kuid kas tähtede lämmastik on säilitanud selle omaduse ka elusaines? Eluprotsesside katalüsaatoriteks on ensüümid ja kõik need, nagu ka enamik hormoone ja vitamiine, sisaldavad lämmastikku.

Lämmastik Maa atmosfääris

Elu võlgneb paljuski lämmastikule, kuid lämmastik, vähemalt õhulämmastik, ei võlgne oma päritolu mitte niivõrd Päikesele, kuivõrd eluprotsessidele. Elemendi nr 7 sisalduse vahel litosfääris (0,01%) ja atmosfääris (75,6% massist või 78,09% mahust) on silmatorkav lahknevus. Üldiselt elame hapnikuga mõõdukalt rikastatud lämmastikuatmosfääris.

Vahepeal pole vaba lämmastikku leitud ei teistelt Päikesesüsteemi planeetidelt ega ka komeetide või muude külmakosmoseobjektide koostisest. Seal on selle ühendid ja radikaalid - CN *, NH *, NH * 2, NH * 3, kuid lämmastikku pole. Tõsi, Veenuse atmosfääris on registreeritud umbes 2% lämmastikku, kuid see arv vajab veel kinnitamist. Arvatakse, et elementi nr 7 ei olnud ka Maa esmases atmosfääris. Kus ta siis õhus on?

Ilmselt koosnes meie planeedi atmosfäär algselt maa sooltes tekkinud lenduvatest ainetest: H 2, H 2 O, CO 2, CH 4, NH 3. Vaba lämmastik, kui see tekkis vulkaanilise tegevuse tulemusena, muutus ammoniaagiks. Tingimused selleks olid kõige sobivamad: vesiniku liig, kõrgendatud temperatuur – Maa pind pole veel jahtunud. Mida siis tähendab see, et lämmastik oli esmakordselt atmosfääris ammoniaagi kujul? Ilmselt nii. Meenutagem seda fakti.

Siis aga tekkis elu... Vladimir Ivanovitš Vernadski väitis, et "maa gaasikest, meie õhk, on elu looming". Just elu käivitas hämmastava fotosünteesi mehhanismi. Selle protsessi üks lõpptooteid - vaba hapnik hakkas aktiivselt ühinema ammoniaagiga, vabastades molekulaarset lämmastikku:

CO2 + 2H2O → fotosüntees→ HSON + H2O + O2;

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O.

Hapnik ja lämmastik, nagu teada, tavatingimustes üksteisega ei reageeri, mis võimaldas maa õhul säilitada kompositsiooni "status quo". Pange tähele, et märkimisväärne osa ammoniaagist võis hüdrosfääri moodustumise ajal vees lahustuda.

Tänapäeval on põhiliseks atmosfääri sattuva N 2 allikaks vulkaanilised gaasid.

Kui purustate kolmikside...

Olles hävitanud seotud aktiivse lämmastiku ammendamatud varud, on metsloomad silmitsi lämmastiku sidumise probleemiga. Vabas molekulaarses olekus, nagu me teame, osutus see väga inertseks. Selle põhjuseks on selle molekuli keemiline kolmikside: N≡N.

Tavaliselt on sellise paljususega sidemed ebastabiilsed. Tuletage meelde klassikalist atsetüleeni näidet: HC = CH. Selle molekuli kolmikside on väga habras, mis seletab selle gaasi uskumatut keemilist aktiivsust. Kuid lämmastikus on siin selge anomaalia: selle kolmikside moodustab kõigist teadaolevatest kaheaatomilistest molekulidest stabiilseima. Selle ühenduse katkestamine nõuab palju pingutusi. Näiteks ammoniaagi tööstuslik süntees nõuab rõhku üle 200 atm. ja temperatuurid üle 500°C ja isegi kohustuslik katalüsaatorite olemasolu... Lahendades lämmastiku sidumise probleemi, tuli loodusel kehtestada pidev lämmastikuühendite tootmine äikesemeetodil.

Statistika ütleb, et meie planeedi atmosfääri lööb aastas üle kolme miljardi välgu. Üksikute tühjenduste võimsus ulatub 200 miljoni kilovatini, samas kui õhku soojendatakse (loomulikult kohapeal) kuni 20 tuhande kraadini. Sellisel koletul temperatuuril lagunevad hapniku ja lämmastiku molekulid aatomiteks, mis üksteisega kergesti reageerides moodustavad hapra lämmastikoksiidi:

N2 + O2 → 2NO.

Kiire jahtumise tõttu (välklahendus kestab kümnetuhandiksekundi) lämmastikoksiid ei lagune ja oksüdeerub õhuhapniku toimel vabalt stabiilsemaks dioksiidiks:

2NO + O 2 → 2NO 2.

Atmosfääri niiskuse ja vihmapiiskade juuresolekul muutub lämmastikdioksiid lämmastikhappeks:

3NO 2 + H 2 O → 2HNO 3 + NO.

Niisiis, olles sattunud värske äikesevihma alla, saame võimaluse ujuda nõrgas lämmastikhappe lahuses. Mulda tungides moodustab atmosfääri lämmastikhape oma ainetega erinevaid looduslikke väetisi. Lämmastik fikseeritakse atmosfääris ka fotokeemiliste vahenditega: neelanud valguskvanti, läheb N2-molekul ergastatud, aktiveeritud olekusse ja on võimeline ühinema hapnikuga ...

Bakterid ja lämmastik

Mullast satuvad lämmastikuühendid taimedesse. Lisaks: "hobused söövad kaera" ja kiskjad söövad taimtoidulisi. Toiduahel on aineringe, sealhulgas element number 7. Samal ajal muutub lämmastiku olemasolu vorm, see sisaldub üha keerukamate ja sageli väga aktiivsete ühendite koostises. Kuid mitte ainult "tormist sündinud" lämmastik ei liigu läbi toiduahela.

Isegi antiikajal märgati, et mõned taimed, eriti kaunviljad, on võimelised suurendama mulla viljakust.

“... Või kui aasta vahetub, külvata kuldvilju
Kus ta põllult saaki koristas kaunadest,
Või kus kasvas väikeseviljaline vikk mõru lupiiniga ... "

Saage aru: see on rohupõllumajandussüsteem! Need read on võetud Vergiliuse luuletusest, mis on kirjutatud umbes kaks tuhat aastat tagasi.

Võib-olla esimene, kes mõtles sellele, miks kaunviljad annavad teraviljasaagi tõusu, oli prantsuse agrokeemik J. Bussingault. 1838. aastal leidis ta, et kaunviljad rikastavad mulda lämmastikuga. Teravili (ja paljud teised taimed) kurnavad maad, võttes eelkõige kogu sama lämmastiku. Boussengo väitis, et kaunviljade lehed imavad õhust lämmastikku, kuid see oli eksiarvamus. Tollal ei osatud arvata, et asi pole taimedes endis, vaid spetsiaalsetes mikroorganismides, mis põhjustavad nende juurtele sõlmede teket. Sümbioosis kaunviljadega seovad need organismid õhulämmastikku. See on nüüd tõde...

Tänapäeval teatakse üsna palju erinevaid lämmastikufiksaatoreid: bakterid, aktinomütseedid, pärm- ja hallitusseened, sinivetikad. Ja nad kõik varustavad taimi lämmastikuga. Kuid küsimus on: kuidas mikroorganismid lagundavad inertset N 2 molekuli ilma eriliste energiakuludeta? Ja miks mõnel neist on see kõigi elusolendite jaoks kõige kasulikum võime, teistel aga mitte? Pikka aega jäi see saladuseks. Vaikne, ilma äikese ja välguta, avastati alles hiljuti elemendi nr 7 bioloogilise fikseerimise mehhanism. On tõestatud, et elementaarse lämmastiku tee elusainesse sai võimalikuks tänu redutseerimisprotsessidele, mille käigus lämmastik muundub ammoniaagiks. Võtmerolli mängib ensüüm lämmastik. Selle raua- ja molübdeeniühendeid sisaldavad keskused aktiveerivad lämmastiku, et "dokkida" vesinikuga, mis on eelnevalt aktiveeritud teise ensüümi poolt. Niisiis saadakse inertsest lämmastikust väga aktiivne ammoniaak - esimene stabiilne bioloogilise lämmastiku sidumise produkt.

Siin on, kuidas see välja tuleb! Esmalt muutsid eluprotsessid primaarse atmosfääri ammoniaagi lämmastikuks ja seejärel muutis elu lämmastiku taas ammoniaagiks. Kas loodusel tasus selle teemal "odasid murda"? Muidugi, sest nii tekkis elemendi nr 7 tsükkel.

Salpeetri lademed ja rahvastiku kasv

Loomulik lämmastiku sidumine välgu- ja mullabakterite poolt annab aastas umbes 150 miljonit tonni selle elemendi ühendeid. Kuid mitte kogu seotud lämmastik ei osale tsüklis. Osa sellest eemaldatakse protsessist ja ladestatakse salpeetri ladestustena. Rikkaim selline sahver oli Tšiili Atacama kõrb Kordillerade jalamil. Siin pole aastaid sadanud. Kuid aeg-ajalt sajab mägede nõlvadele tugevat paduvihma, mis uhub minema mullaühendid. Aastatuhandete jooksul kandsid veevoolud alla lahustunud soolasid, mille hulgas oli soolapeetrit kõige rohkem. Vesi aurustus, soolad jäid... Nii tekkis maailma suurim lämmastikuühendite maardla.

Teine kuulus saksa keemik Johann Rudolf Glauber, kes elas 17. sajandil, märkis lämmastikusoolade erakordset tähtsust taimede arengus. Oma kirjutistes, mõtiskledes lämmastikku sisaldavate ainete ringluse üle looduses, kasutas ta selliseid väljendeid nagu "lämmastikmuldade mahlad" ja "soolpeeter - viljakuse sool".

Kuid looduslikku salpeetrit hakati väetisena kasutama alles eelmise sajandi alguses, kui hakati arendama Tšiili maardlaid. Sel ajal oli see ainus oluline seotud lämmastiku allikas, millest näis sõltuvat inimkonna heaolu. Lämmastikutööstus ei tulnud siis kõne allagi.

1824. aastal kuulutas inglise preester Thomas Malthus välja oma kurikuulsa doktriini, et rahvaarv kasvab palju kiiremini kui toiduainete tootmine. Tol ajal eksporditi Tšiili salpeetrit vaid umbes 1000 tonni aastas. Aastal 1887 ennustas Malthuse kaasmaalane kuulus teadlane Thomas Huxley tsivilisatsiooni peatset lõppu "lämmastikunälja" tõttu, mis peaks saabuma pärast Tšiili salpeetri leiukohtade väljaarendamist (selleks ajaks oli selle toodang juba üle 500 tuhande tonni aastas).

Üksteist aastat hiljem ütles teine ​​kuulus teadlane Sir William Crookes Briti Teaduse Edendamise Ühingule, et vähem kui poole sajandi pärast toimub toidukrahh, kui rahvaarv ei vähene. Ta põhjendas oma kurba prognoosi ka sellega, et "peatselt ammenduvad Tšiili soolamaardlad täielikult" koos kõigi sellest tulenevate tagajärgedega.

Need ennustused ei täitunud – inimkond ei surnud, vaid omandas elemendi nr 7 kunstliku fikseerimise. Veelgi enam, tänapäeval moodustab loodusliku salpeetri osa maailma lämmastikku sisaldavate ainete toodangust vaid 1,5%.

Kuidas seoti lämmastikku

Lämmastikuühendeid on inimestel õnnestunud saada juba pikka aega. Sama salpeetrit valmistati spetsiaalsetes kuurides - salpeetris, kuid see meetod oli väga primitiivne. Salpeetrit valmistatakse sõnnikuhunnikutest, tuhast, väljaheidetest, nahakraapidest, verest, kartulipealsetest. Nende kahe aasta jooksul kastetakse hunnikuid uriiniga ja pööratakse ümber, misjärel moodustub neile soolakate, ”selline salpeetri tootmise kirjeldus on ühes vanas raamatus.

Kivisüsi, mis sisaldab kuni 3% lämmastikku, võib olla ka lämmastikuühendite allikas. Seotud lämmastik! Seda lämmastikku hakati eraldama kivisöe koksimise käigus, püüdes kinni ammoniaagi fraktsiooni ja viies selle läbi väävelhappe.

Lõpptoode on ammooniumsulfaat. Aga see, üldiselt, puru. On isegi raske ette kujutada, kuidas meie tsivilisatsioon areneks, kui see ei lahendaks õigeaegselt atmosfäärilämmastiku tööstuslikult vastuvõetava fikseerimise probleemi.

Scheele oli esimene, kes sidus õhulämmastikku. Aastal 1775 sai ta naatriumtsüaniidi, kuumutades soodat söega lämmastikuatmosfääris:

Na 2CO 3 + 4C + N 2 → 2NaCN + 3CO.

1780. aastal leidis Priestley, et vee kohal ümberpööratud anumas sisalduva õhu maht väheneb, kui sellest läbi lastakse elektrisäde ja vesi omandab nõrga happe omadused. See katse oli, nagu me teame (Priestley ei teadnud), lämmastiku sidumise loomuliku mehhanismi mudel. Neli aastat hiljem avastas Cavendish, kes lasi leelisega klaastorusse suletud õhu kaudu elektrilahendust, sealt salpetri.

Ja kuigi kõik need katsed ei saanud tol ajal laboritest kaugemale jõuda, näitavad need tööstuslike lämmastiku sidumise meetodite prototüüpi - tsüaanamiidi ja kaar, mis ilmusid 19. ... 20. sajandi vahetusel.

Tsüaanamiidi meetodi patenteerisid 1895. aastal Saksa teadlased A. Frank ja N. Caro. Selle meetodi kohaselt seostus lämmastik kaltsiumkarbiidiga kuumutamisel kaltsiumtsüanamiidiga:

CaC 2 + N 2 → Ca(CN) 2.

1901. aastal pani Franki poeg, kes esitas idee, et kaltsiumtsüaanamiid võiks olla hea väetis, sisuliselt aluse selle aine tootmisele. Fikseeritud lämmastikutööstuse kasvu soodustas odava elektri tekkimine. Kõige lootustandvam viis õhulämmastiku fikseerimiseks XIX sajandi lõpus. peeti kaareks, kasutades elektrilahendust. Vahetult pärast Niagara elektrijaama ehitamist käivitasid ameeriklased läheduses (1902. aastal) esimese kaarejaama. Kolm aastat hiljem võeti Norras kasutusele kaareinstallatsioon, mille töötasid välja teoreetik ja virmaliste uurimise spetsialist H. Birkeland ning praktiline insener S. Eide. Seda tüüpi taimed on laialt levinud; soolapeetrit, mida nad valmistasid, nimetati Norraks. Elektrikulu oli aga selles protsessis ülikõrge ja moodustas 70 tuhat kilovatti/tunnis seotud lämmastiku tonni kohta ning ainult 3% sellest energiast kasutati otse fikseerimiseks.

Läbi ammoniaagi

Eespool loetletud lämmastiku sidumise meetodid olid vaid lähenemised meetodile, mis ilmus vahetult enne Esimest maailmasõda. Just tema kohta märkis Ameerika teaduse populariseerija E. Slosson väga vaimukalt: „Alati on räägitud, et inglased domineerivad merel ja prantslased - maismaal, sakslastele jääb aga ainult õhk. Näis, et sakslased võtsid seda nalja tõsiselt ja hakkasid õhukuningriiki kasutama brittide ja prantslaste ründamiseks ... Keiseril ... oli terve tsepeliinide laevastik ja lämmastiku sidumise meetod, mida ükski teine ​​rahvas ei teadnud. Tsepeliinid lõhkesid nagu turvapadjad, kuid lämmastikku siduvad tehased jätkasid tööd ja muutsid Saksamaa Tšiilist sõltumatuks mitte ainult sõja-aastatel, vaid ka rahuajal.

Slossonil polnud päris õigus, kui ta ütles, et lämmastiku ammoniaagiks sidumise meetodit ei tunta mujal kui Saksamaal. Selle protsessi teoreetilise aluse panid Prantsuse ja Briti teadlased. 1784. aastal tegi kuulus C. Berthollet kindlaks ammoniaagi koostise ja soovitas selle aine sünteesi- ja lagunemisreaktsioonide keemilist tasakaalu. Viis aastat hiljem tegi inglane W. Austin esimese katse sünteesida NH 3 lämmastikust ja vesinikust. Ja lõpuks, prantsuse keemik A. Le Chatelier, olles selgelt sõnastanud liikuva tasakaalu põhimõtte, sünteesis esimesena ammoniaagi. Samal ajal kasutas ta kõrget survet ja katalüsaatoreid - käsnjas plaatina ja raud. 1901. aastal patenteeris Le Chatelier selle meetodi.

Ammoniaagi sünteesi uurimusi tegid sajandi alguses ka E. Perman ja G. Atkins Inglismaal. Need teadlased kasutasid oma katsetes katalüsaatoritena erinevaid metalle, eriti vaske, niklit ja koobaltit ...

Kuid Saksamaal õnnestus esmakordselt tööstuslikus mastaabis ammoniaagi süntees vesinikust ja lämmastikust. See on kuulsa keemiku Fritz Haberi teene. 1918. aastal pälvis ta Nobeli keemiaauhinna.

Saksa teadlase välja töötatud NH 3 tootmise tehnoloogia erines oluliselt teistest tolleaegsetest tööstusharudest. Siin rakendati esimest korda suletud tsükli põhimõtet pidevalt töötavate seadmete ja energia taaskasutamisega. Ammoniaagi sünteesi tehnoloogia lõpliku väljatöötamise viis lõpule Haberi kolleeg ja sõber K. Bosch, kes pälvis 1931. aastal ka Nobeli preemia kõrgel rõhul keemilise sünteesi meetodite väljatöötamise eest.

Looduse teel

Ammoniaagi süntees on muutunud elemendi nr 7 loomuliku fikseerimise teiseks mudeliks. Tuletage meelde, et mikroorganismid seovad lämmastikku NH 3 -s. Kõigi Haber-Boschi protsessi eelistega näeb see loomulikuga võrreldes ebatäiuslik ja tülikas välja!

"Atmosfääri lämmastiku bioloogiline fikseerimine ... oli omamoodi paradoks, pidev väljakutse keemikutele, omamoodi demonstratsioon meie teadmiste ebapiisavuse kohta." Need sõnad kuuluvad nõukogude keemikutele M.E. Volpin ja A.E. Shilov, kes püüdis molekulaarset lämmastikku fikseerida kergetes tingimustes.

Alguses esines ebaõnnestumisi. Kuid 1964. aastal tehti NSV Liidu Teaduste Akadeemia Organoelementide Ühendite Instituudis Volpini laboris avastus: siirdemetallide - titaani, vanaadiumi, kroomi, molübdeeni ja raua - ühendite juuresolekul element nr. 7 aktiveerub ja moodustab normaalsetes tingimustes kompleksühendeid, mis lagunevad vee toimel ammoniaagiks. Just need metallid toimivad lämmastikku siduvates ensüümides lämmastiku sidumiskeskustena ja suurepärased katalüsaatorid ammoniaagi tootmisel.

Varsti pärast seda said Kanada teadlased A. Allen ja K. Zenof, uurides hüdrasiini N 2 H 2 reaktsiooni ruteeniumtrikloriidiga, keemilise kompleksi, milles jällegi pehmetes tingimustes osutus lämmastik seotuks. See tulemus oli nii vastuolus tavapäraste ideedega, et ajakirja, kuhu teadlased saatsid oma artikli sensatsioonilise sõnumiga, toimetajad keeldusid seda avaldamast. Hiljem õnnestus nõukogude teadlastel saada pehmetes tingimustes lämmastikku sisaldavaid orgaanilisi aineid. Õhulämmastiku pehme keemilise fikseerimise tööstuslikest meetoditest on veel vara rääkida, kuid tehtud edusammud võimaldavad ennustada eelseisvat revolutsiooni elemendi nr 7 fikseerimise tehnoloogias.

Kaasaegne teadus ei ole unustanud vanu meetodeid lämmastikuühendite saamiseks oksiidide kaudu. Siin on põhilised jõupingutused suunatud selliste tehnoloogiliste protsesside arendamisele, mis kiirendavad N 2 molekuli lõhenemist aatomiteks. Lämmastiku oksüdatsiooni kõige lootustandvamad valdkonnad on õhu põletamine spetsiaalsetes ahjudes, plasmapõletite kasutamine ja kiirendatud elektronkiire kasutamine nendel eesmärkidel.

Miks karta?

Tänapäeval pole põhjust karta, et inimkond kogeks kunagi lämmastikuühendite puudust. Elemendi #7 tööstuslik fikseerimine edeneb uskumatul kiirusel. Kui 60ndate lõpus oli fikseeritud lämmastiku toodang maailmas 30 miljonit tonni, siis järgmise sajandi alguseks ulatub see suure tõenäosusega miljardi tonnini!

Sellised õnnestumised ei ole mitte ainult julgustavad, vaid tekitavad ka muret. Fakt on see, et N 2 kunstlik fikseerimine ja tohutul hulgal lämmastikku sisaldavate ainete viimine pinnasesse on inimese kõige jämedam ja olulisem sekkumine ainete loomulikku ringlusse. Tänapäeval pole lämmastikväetised mitte ainult viljakust soodustavad ained, vaid ka keskkonna saasteained. Need uhutakse pinnasest välja jõgedesse ja järvedesse, põhjustavad veehoidlate kahjulikku õitsemist ja kanduvad õhuvoolude poolt pikkade vahemaade taha...

Mineraalväetistes sisalduvast lämmastikust läheb kuni 13% põhjavette. Lämmastikuühendid, eriti nitraadid, on inimestele kahjulikud ja võivad põhjustada mürgistust. Siin on teie jaoks lämmastiku söötja!

Maailma Terviseorganisatsioon (WHO) on võtnud vastu nitraatide maksimaalse lubatud kontsentratsiooni joogivees: 22 mg/l parasvöötme ja 10 mg/l troopilistes piirkondades. NSV Liidus reguleerivad sanitaarstandardid nitraatide sisaldust reservuaaride vees vastavalt "troopilistele" standarditele - mitte rohkem kui 10 mg / l. Selgub, et nitraadid on "kahe teraga" vahend ...

4. oktoobril 1957 sekkus inimkond taas elemendi nr 7 tsüklisse, saates kosmosesse lämmastikuga täidetud "palli" – esimese tehissatelliidi ...

Mendelejev lämmastiku kohta

“Kuigi kõige aktiivsem, s.o. meid ümbritseva õhu kõige kergemini ja sageli keemiliselt aktiivsem osa on hapnik, kuid selle suurim mass nii mahu kui kaalu järgi otsustades on lämmastik; nimelt moodustab gaasiline lämmastik rohkem kui 3/4, kuigi vähem kui 4/5 õhu mahust. Ja kuna lämmastik on hapnikust vaid veidi kergem, moodustab lämmastiku massisisaldus õhus umbes 3/4 kogu selle massist. Nii märkimisväärses koguses õhku sattudes ei oma lämmastik ilmselt atmosfääris erilist rolli, mille keemilise toime määrab peamiselt hapnikusisaldus selles. Õige ettekujutuse lämmastikust saab aga alles siis, kui saame teada, et loomad ei saa puhtas hapnikus kaua elada, nad isegi surevad ning et õhu lämmastik moodustab küll aeglaselt ja vähehaaval erinevaid ühendeid, millest osa mängivad olulist rolli looduses, eriti organismide elus.

Kus kasutatakse lämmastikku?

Lämmastik on kõigist gaasidest odavaim, tavatingimustes keemiliselt inertne. Seda kasutatakse laialdaselt keemiatehnoloogias mitteoksüdeeriva keskkonna loomiseks. Kergesti oksüdeeruvaid ühendeid hoitakse laborites lämmastiku atmosfääris. Silmapaistvad maalid asetatakse mõnikord (hoius või transportimise ajal) lämmastikuga täidetud hermeetilistesse ümbristesse, et kaitsta värvi niiskuse ja õhu keemiliselt aktiivsete komponentide eest.

Lämmastik mängib olulist rolli metallurgias ja metallitöötlemises. Erinevad sulas olekus metallid reageerivad lämmastiku olemasolule erinevalt. Näiteks vask on lämmastiku suhtes absoluutselt inertne, seetõttu keevitatakse vasktooted sageli selle gaasi joas. Magneesium, vastupidi, annab õhus põletamisel ühendeid mitte ainult hapniku, vaid ka lämmastikuga. Seega ei ole magneesiumitoodetega töötamiseks kõrgel temperatuuril lämmastikukeskkond kohaldatav. Titaanpinna küllastumine lämmastikuga annab metallile suurema tugevuse ja kulumiskindluse – see moodustab väga tugeva ja keemiliselt inertse titaannitriidi. See reaktsioon toimub ainult kõrgetel temperatuuridel.

Tavalistel temperatuuridel reageerib lämmastik aktiivselt ainult ühe metalli, liitiumiga.

Suurim kogus lämmastikku läheb ammoniaagi tootmiseks.

lämmastiku narkoos

Laialt levinud arvamus lämmastiku füsioloogilise inertsuse kohta ei ole täiesti õige. Lämmastik on normaalsetes tingimustes füsioloogiliselt inertne.

Suurenenud rõhu korral, näiteks sukeldumisel, suureneb lahustunud lämmastiku kontsentratsioon keha valkudes ja eriti rasvkudedes. See viib nn lämmastiku narkoosini. Sukelduja jääb justkui purju: liigutuste koordinatsioon on häiritud, teadvus on segaduses. Asjaolus, et selle põhjuseks on lämmastik, veendusid teadlased lõpuks pärast katseid, kus tuukriülikonda juhiti tavalise õhu asemel heeliumi-hapniku segu. Samal ajal kadusid ka anesteesia sümptomid.

ruumi ammoniaak

Päikesesüsteemi suured planeedid Saturn ja Jupiter koosnevad astronoomide arvates osaliselt tahkest ammoniaagist. Ammoniaak külmub -78°C juures, samas kui näiteks Jupiteri pinnal on keskmine temperatuur 138°C.

Ammoniaak ja ammoonium

Lämmastiku suures perekonnas on kummaline ühend - ammoonium NH 4. Vabal kujul ei leidu seda kuskil ja soolades mängib see leelismetalli rolli. Nime "ammoonium" pakkus 1808. aastal välja kuulus inglise keemik Humphrey Davy. Ladinakeelne sõna ammoonium tähendas kunagi: ammooniumi soola. Ammoniaak on piirkond Liibüas. Seal asus Egiptuse jumala Ammoni tempel, kelle järgi kutsuti kogu piirkonda. Ammoniaagis on ammooniumisoolasid (peamiselt ammoniaaki) ammu saadud kaamelisõnniku põletamisel. Soolade lagunemisel tekkis gaas, mida nüüd nimetatakse ammoniaagiks.

Alates 1787. aastast (samal aastal, mil võeti kasutusele termin "lämmastik") on keemilise nomenklatuuri komisjon andnud sellele gaasile nime ammoniaak (ammoniaak). Vene keemik Ya.D. See nimi tundus Zahharovile liiga pikk ja 1801. aastal jättis ta sellest kaks tähte välja. Nii tekkis ammoniaak.

Naerugaas

Viiest lämmastikoksiidist on kaks – oksiid (NO) ja dioksiid (NO 2) – leidnud laialdast tööstuslikku kasutust. Ülejäänud kahte – dilämmastikanhüdriidi (N 2 O 3) ja lämmastikanhüdriidi (N 2 O 5) – laborites sageli ei leidu. Viies on dilämmastikoksiid (N 2 O). Sellel on väga omapärane füsioloogiline toime, mille pärast nimetatakse seda sageli naerugaasiks.

Silmapaistev inglise keemik Humphrey Davy korraldas selle gaasi abil eriseansse. Üks Davy kaasaegne kirjeldas dilämmastikoksiidi mõju järgmiselt: "Mõned härrad hüppasid laudadele ja toolidele, teised said keele lahti, teised näitasid üles äärmist kalduvust kaklema."

Swift naeris asjata

Väljapaistev satiirik Jonathan Swift irvitas meelsasti kaasaegse teaduse viljatuse üle. Gulliveri reisides on Lagado Akadeemia kirjelduses selline koht: „Tema käsutuses oli kaks suurt tuba, mis olid täis kõige hämmastavamaid kurioosumeid; tema alluvuses töötas viiskümmend abilist. Mõned kondenseerisid õhu kuivaks tihedaks aineks, eraldades sellest soola ... "

Nüüd on õhust saadav salpeet täiesti reaalne asi. Ammooniumnitraat NH 4 NO 3 on tõepoolest valmistatud õhust ja veest.

Bakterid seovad lämmastikku

Idee, et mõned mikroorganismid suudavad siduda õhulämmastikku, väljendas esmakordselt vene füüsik P. Kossovitš. Vene biokeemik S.N. Winogradsky oli esimene, kes eraldas mullast ühte tüüpi lämmastikku siduvaid baktereid.

Taimed on valivad

Dmitri Nikolajevitš Prjanišnikov leidis, et taim eelistab valikuvõimaluse korral ammoniaaklämmastikku nitraadile. (Nitraadid on lämmastikhappe soolad).

Oluline oksüdeerija

Lämmastikhape HNO 3 on üks olulisemaid keemiatööstuses kasutatavaid oksüdeerivaid aineid. Esimene, kes selle valmistas, toimides väävelhappega soolapeetriga, oli 17. sajandi üks suurimaid keemikuid. Johann Rudolf Glauber.

Praegu lämmastikhappe abil saadavate ühendite hulgas on palju hädavajalikke aineid: väetised, värvained, polümeersed materjalid, lõhkeained.

Kahekordne roll

Mõned põllumajanduskeemias kasutatavad lämmastikku sisaldavad ühendid täidavad kahekordset funktsiooni. Näiteks kaltsiumtsüaanamiidi kasutavad puuvillakasvatajad defoliantina – aine, mis põhjustab lehtede langemist enne saagikoristust. Kuid see ühend toimib ka väetisena.

Lämmastik pestitsiidides

Mitte kõik ained, sealhulgas lämmastik, ei aita kaasa ühegi taime arengule. Fenoksüäädik- ja triklorofenoksüäädikhappe amiinisoolad on herbitsiidid. Esimene pärsib umbrohu kasvu teraviljapõldudel, teist kasutatakse põllumaa puhastamiseks - see hävitab väikesed puud ja põõsad.

Polümeerid: bioloogilistest anorgaanilisteni

Lämmastikuaatomid on osa paljudest looduslikest ja sünteetilistest polümeeridest – valgust nailonini. Lisaks on lämmastik süsinikuvabade anorgaaniliste polümeeride oluline element. Anorgaanilise kummi – polüfosfonitriilkloriidi – molekulid on suletud tsüklid, mis koosnevad vahelduvatest lämmastiku- ja fosforiaatomitest, mida ümbritsevad klooriioonid. Anorgaaniliste polümeeride hulka kuuluvad ka mõnede metallide nitriidid, sealhulgas kõige kõvema aine - borasoon.

Ainevahetus

Lämmastik on üks organogeensetest elementidest (s.o millest koosnevad põhiliselt kõik elundid ja koed), mille massiosa inimkehas on kuni 2,5%. Lämmastik on selliste ainete nagu (ja seega peptiidid ja valgud), nukleotiidide, hemoglobiini, mõnede hormoonide ja vahendajate lahutamatu osa.

Lämmastiku bioloogiline roll

Puhtal (elementaarne) lämmastik ei oma iseenesest mingit bioloogilist rolli. Lämmastiku bioloogiline roll tuleneb selle ühenditest. Nii et aminohapete koostises moodustab see peptiide ja (kõigi elusorganismide kõige olulisem komponent); nukleotiidide osana moodustab see DNA ja RNA (mille kaudu edastatakse kogu teave rakusiseselt ja pärilikkuse teel); hemoglobiini osana osaleb see hapniku transportimisel kopsudest elunditesse ja kudedesse.

Mõned hormoonid on ka aminohapete derivaadid ja sisaldavad seetõttu ka lämmastikku (insuliin, glükagoon, türoksiin, adrenaliin jne). Mõned vahendajad, mille abil närvirakud “suhtlevad”, sisaldavad ka lämmastikuaatomit (atsetüülkoliin).

Sellised ühendid nagu lämmastikoksiid (II) ja selle allikad (näiteks nitroglütseriin - rõhku vähendav ravim) toimivad veresoonte silelihastele, tagades selle lõõgastumise ja üldiselt vasodilatatsiooni (viib rõhu languseni).

Dieedi lämmastikuallikad

Vaatamata lämmastiku kättesaadavusele elusorganismidele (see moodustab peaaegu 80% meie planeedi atmosfäärist), ei suuda inimkeha sellisel (elementaarsel) kujul lämmastikku omastada. Lämmastik siseneb inimkehasse peamiselt valkude, peptiidide ja aminohapete (taimsete ja loomsete) koostises, samuti selliste lämmastikku sisaldavate ühendite koostises nagu: nukleotiidid, puriinid jne.

lämmastiku puudus

Nähtusena ei täheldata kunagi lämmastikupuudust. Kuna keha ei vaja seda elementaarsel kujul, ei teki sellest tulenevalt kunagi puudust. Erinevalt lämmastikust endast on seda sisaldavate ainete (eelkõige valkude) puudus üsna sagedane nähtus.

Lämmastikupuuduse põhjused

• irratsionaalne toitumine, mis sisaldab ebapiisavat valku või aminohappelise koostisega valku (valgunälg);
• Valkude seedimise rikkumine seedetraktis;
• Aminohapete imendumise rikkumine soolestikus;
• Düstroofia ja maksatsirroos;
• pärilikud ainevahetushäired;
• Koevalkude tõhustatud lagunemine;
• Lämmastiku metabolismi regulatsiooni rikkumine.

Lämmastikupuuduse tagajärjed

• Arvukad häired, mis peegeldavad valkude, aminohapete, lämmastikku sisaldavate ühendite ja lämmastikuga seotud bioelementide metabolismi häireid (düstroofia, tursed, mitmesugused immuunpuudulikkused, apaatia, kehaline passiivsus, vaimne ja füüsiline alaareng jne).

liigne lämmastik

Nagu defitsiiti, ei täheldata kunagi ka lämmastiku kui nähtuse ülejääki – rääkida saab vaid seda sisaldavate ainete liiast. Kõige ohtlikum on see, kui lämmastik satub inimkehasse märkimisväärses koguses toksiliste ainete, näiteks nitraatide ja nitritite osana.

Liigse lämmastiku põhjused

• Tasakaalustamata valkude ja aminohapete toitumine (viimaste suurendamise suunas);
• Lämmastiku tarbimine toiduainete toksiliste komponentidega (peamiselt nitraadid ja nitritid);
• Lämmastiku tarbimine erineva päritoluga mürgiste ainetega (oksiidid, ammoniaak, lämmastikhape, tsüaniidid jne).

Liigse lämmastiku tagajärjed

• Suurenenud neerude ja maksa koormus;
• Vastumeelsus valgulise toidu vastu;
• Toksiliste lämmastikku sisaldavate ainetega mürgistuse kliinilised tunnused.

Materjali koostas: Aleksei Stepanov, ökoloog

Enne otse lämmastikväetistele üleminekut peate sellest aru saama kõige olulisem lämmastikuallikas taimede toitumises on ennekõike muld ise. Taimede varustamine mulla lämmastikuga erinevate mulla-kliimavööndite spetsiifilistes tingimustes ei ole sama. Sellega seoses on suundumus mulla lämmastikuvarude suurenemisele suunaga podsoolse tsooni vaesematelt muldadelt suhteliselt lämmastikurikaste paksude ja tavaliste tšernozemide poole. Kerged liivased ja liivased mullad on äärmiselt lämmastikuvaesed.

Peamised lämmastikuvarud mullas on koondunud selle huumusesse, mis sisaldab umbes 5% lämmastikku. Seega, mida suurem on huumusesisaldus mullas ja mida võimsam on sellega immutatud mullakiht, seda parem on saagi varustamine lämmastikuga. Huumus on väga stabiilne aine; ja selle lagunemine mikroorganismide poolt koos mineraalsoolade vabanemisega kulgeb äärmiselt aeglaselt. Seetõttu moodustavad taimedele kättesaadavad veeslahustuvad mineraalsed ühendid mulla kogusisaldusest vaid umbes 1% lämmastikust.

Mulla orgaaniline lämmastik on taimedele kättesaadav alles pärast selle mineraliseerumist.– mulla mikroorganismide poolt läbiviidav protsess, kasutades energiaallikana mulla orgaanilist ainet. Orgaanilise lämmastiku mineraliseerumise intensiivsus sõltub ka muldade füüsikalistest ja keemilistest omadustest, niiskuse, temperatuuri, aeratsiooni jm tingimustest.

Samuti võib lämmastik tulla atmosfäärist koos sademetega ja otse õhust, nn lämmastikufiksaatorite abil: mõned bakterid, seened ja vetikad. Kuid seda lämmastikku on suhteliselt vähe ja see võib mängida rolli lämmastiku toitumises, kuna see koguneb paljude aastate jooksul mitteharitavatele ja puutumata maadele.

Lämmastik taimede elus

Mitte kõik taimsed orgaanilised ained ei sisalda lämmastikku. Seda ei ole näiteks kõige tavalisemas ühendis - kiudainetes, see puudub suhkrutes, tärklises, õlides, mida taim sünteesib. Kuid aminohapete ja nendest moodustunud valkude koostises on lämmastik tingimata olemas. See sisaldub ka nukleiinhapetes, mis on elusrakkude tähtsuselt teine ​​​​aine, mis on eriti oluline valkude ehitamisel ja mis kannavad keha pärilikke omadusi. Elusad katalüsaatorid – ensüümid – on samuti valgukehad. Lämmastik sisaldub klorofüllis, ilma milleta ei suuda taimed päikeseenergiat omastada. Lämmastik sisaldub lipoidides, alkaloidides ja paljudes teistes taimedes esinevates orgaanilistes ühendites.

Vegetatiivsetest organitest on lämmastikku kõige rohkem noortes lehtedes, kuid nende vananedes liigub lämmastik äsja tärkavatele noortele lehtedele ja võrsetele. Edaspidi toimub pärast õite ja viljade tolmeldamist lämmastikuühendite liikumine suguelunditesse üha enam, kus need akumuleeruvad valkude kujul. Seemnete valmimise ajaks on vegetatiivsed organid oluliselt lämmastikust tühjad.

Kuid kui taimed saavad liigset lämmastikku, koguneb see palju kõigisse organitesse; samal ajal täheldatakse vegetatiivse massi kiiret arengut, mis lükkab küpsemist edasi ja võib vähendada soovitud toodete osa kultiveeritud saagi kogusaagis.

Tavaline lämmastikuga toitumine mitte ainult ei suurenda saaki, vaid parandab ka selle kvaliteeti. See väljendub proteiinisisalduse ja väärtuslikumate valkude sisalduse suurenemises.

Tavaliselt kasvavad lämmastikuga varustatavad põllukultuurid kiiresti, nende lehed eristuvad intensiivse tumerohelise värvuse ja suurte mõõtmetega. Vastupidi, lämmastikupuudus pidurdab taime kõigi organite kasvu, lehed on helerohelised (vähe on klorofülli, mis ei teki taime halva lämmastikuga varustatuse tõttu) ja on sageli väikesed. . Saak langeb, seemnete valgusisaldus väheneb. Seetõttu on orgaanilise lämmastiku puudumisel mullas vajadus tagada taimede normaalne lämmastikuga toitumine väetiste abil põllumajanduse jaoks väga oluline ülesanne.

Lämmastikväetiste laotamine ja kulunormid

Lämmastikväetiste kasutuselevõtuga suureneb peaaegu kõigi põllukultuuride saagikus. Põllumajanduses ja aianduses kasutatakse lämmastikväetisi kõikjal: köögiviljakultuuride jaoks, puuvilja- ja marjakultuuride jaoks, viljapuude, põõsaste, viinamarjade, maasikate, dekoratiivtaimede, lillede (, pojengide, tulpide jne) jaoks. istikud ja muruplatsid.

Rakendusmäärad

• Viljapuuaedade ja viljapuuaedade puhul tuleks kartuli-, köögivilja-, puuvilja- ja marja- ning lillekultuuride põhikasutamise keskmiseks doosiks lugeda 0,6–0,9 kg lämmastikku 100 m² kohta.
• Kartuli-, köögivilja- ja lillekultuuride pealtväetamisel - 0,15–0,2 kg lämmastikku 100 m² kohta, puuvilja- ja marjakultuuride puhul 0,2–0,3 kg lämmastikku 100 m² kohta.
• Lahuse valmistamiseks võtta 15-30 g lämmastikku 10 liitri vee kohta, kui lahus jaotatakse 10² võrra.
• Lehestiku pealisväetamiseks kasutatakse 0,25–5% lahuseid (25–50 g 10 liitri vee kohta), kui jaotada 100–200 m² pinnale.

Kõik väärtused on antud, võtmata arvesse lämmastiku protsenti igas väetisetüübis, väetiseks teisendamiseks tuleb see jagada lämmastiku protsendiga väetises ja korrutada 100-ga.

Lämmastikväetiste hulka kuuluvad mineraal- ja orgaanilised väetised, esmalt kaaluge mineraalseid lämmastikväetisi.

Mineraalsete lämmastikväetiste tüübid

Kogu lämmastikväetise tootmise saab ühendada 3 rühma:

1. Ammoniaakväetised (nt ammooniumsulfaat, ammooniumkloriid);
2. Nitraatväetised (näiteks kaltsium- või naatriumnitraat);
3. Amiidväetised (näiteks uurea).

Lisaks toodetakse väetisi, mis sisaldavad lämmastikku samaaegselt ammoniaagi ja nitraadi kujul (näiteks ammooniumnitraat).

Lämmastikväetiste tootmise peamine valik:

Lämmastikväetise tüüp	Lämmastiku sisaldus
Ammoniaak
Veevaba ammoniaak	82,3%
ammoniaagi vesi	20,5%
Ammooniumsulfaat	20,5-21,0%
Ammooniumkloriid	24-25%
Nitraat
naatriumnitraat	16,4%
kaltsiumnitraat	13,5-15,5%
Ammooniumnitraat
Ammooniumnitraat	34-35%
Lubja ammooniumnitraat	20,5%
Ammooniumnitraadil põhinev ammoniaak	34,4-41,0%
Kaltsiumnitraadil põhinev ammoniaak	30,5-31,6%
ammooniumsulfonitraat	25,5-26,5%
amiid
kaltsiumtsüaanamiid	18-21%
Uurea	42,0-46,2%
Karbamiid-formaldehüüd ja metüleen-uurea (aeglase toimega)	38-42%
Karbamiidipõhised ammoniaadid	37-40%

Lämmastik-fosfor-kaaliumväetised

Sageli on vajalik kasutada lämmastikväetisi koos fosfori ja väetistega. Näiteks on seal ammooniumnitraadi, superfosfaadi ja luu- või dolomiidijahu segu. Taime arengu eri faasides vajab ta aga erinevas vahekorras väetisi. Näiteks, õitsemise ajal võib liigne lämmastik lõppsaaki ainult halvendada. Loomulikult vajab taim neid kolme kõige olulisemat toitainet, kuid taime optimaalseks arenguks vajalikke makro- ja mikroelemente on teisigi. Nii et lämmastik-fosfor-kaaliumväetised pole imerohi.

Allpool on toodud mineraalsete lämmastikväetiste klassifikatsioon:

Ammoniaak ja ammooniumnitraatväetised

Ammooniumnitraat

(NH4NO3) suure jõudlusega väetis, sisaldab umbes 34-35% lämmastikku. Seda saab kasutada nii peamise sissejuhatuse kui ka pealispinna jaoks. Ammooniumnitraat on ballastivaba väetis, mis on eriti efektiivne halvasti niisutatud piirkondades, kui mullalahuse kontsentratsioon on kõrge. Vesistes piirkondades on ammooniumnitraat vähem efektiivne, seda on võimalik uhtuda põhjavette koos sademetega. Kergetel liivastel muldadel ei tohi sügisel väetist anda.

Peenkristalliline ammooniumnitraat paakub kiiresti, seetõttu tuleb seda hoida siseruumides, niiskusele kättesaamatus kohas ja veekindlas anumas. Enne pinnasesse kandmist on vaja jahvatada, et mitte tekitada väetise suurenenud kontsentratsiooniga taskuid.

Segamisel on vaja segule lisada ca 15% neutraliseerivat ainet, selliseks aineks võib olla kriit, peenlubi, dolomiit. Segu valmistamisel on vaja esmalt lisada superfosfaadile neutraliseeriv aine.

Iseenesest suurendab ammooniumnitraat oma toime tõttu mulla happesust. Kasutamise alguses ei pruugi mõju olla märgatav, kuid pikemas perspektiivis happesus suureneb. Seetõttu soovitame ammooniumnitraadile lisada neutraliseerivat ainet 1 kg umbes 0,7 kg neutraliseeriva aine kohta nagu kriit, lubi, dolomiit, viimane on eriti hea kergetel liivastel muldadel, kuna sisaldab magneesiumi.

Hetkel puhast ammooniumnitraati jaemüügist ei leia, küll aga on valmis segusid. Eelnevast lähtuvalt on hea variant 60% ammooniumnitraadi ja 40% neutraliseeriva aine segu, sellises segus saadakse umbes 20% lämmastikku.

Ammooniumsulfaat

Ammooniumsulfaat (NH4)2SO4 sisaldab umbes 20,5% lämmastikku.

Ammooniumsulfaadi lämmastik on taimedele kättesaadav ja pinnases hästi fikseeritud, kuna sisaldab lämmastikku katiooni kujul, mis on mullalahuses vähem liikuv. Seetõttu võib seda väetist anda ka sügisel, kartmata suuri lämmastikukadusid, mis on tingitud leostumisest madalamatesse horisontidesse või põhjavette. Sobib väga hästi põhiliseks pealekandmiseks, aga sobib ka pealispinnaks.

Sellel on hapestav toime, seetõttu, nagu ammooniumnitraadi puhul, tuleb 1 kg kohta lisada 1,15 kg neutraliseerivat ainet: kriit, peenlubi, dolomiit kergetel liivastel muldadel.

Võrreldes ammooniumnitraadiga on see kergelt niisutatud, vähem nõudlik säilitustingimuste suhtes. Seda ei tohi aga segada leeliseliste väetistega nagu lendtuhk, räbujäätmed, kustutatud lubi, sest võimalikud on lämmastikukadud.

Teaduslike uuringute kohaselt annab ammooniumsulfaat kartuli all kasutamisel suurepäraseid tulemusi.

ammooniumsulfonitraat

Ammooniumsulfonitraat on ammooniumnitraatväetis, mis sisaldab umbes 26% lämmastikku, 18% ammoniaaki ja 8% nitraadi kujul. Ammooniumnitraadi ja ammooniumsulfaadi sulam. Potentsiaalne happesus on kõrge. Podsoolsetel muldadel tuleb järgida samu ettevaatusabinõusid, mis ammooniumnitraadi puhul.

Ammooniumkloriid

Ammooniumkloriid (NH4Cl) - valge või kollane pulber, peenkristalliline, sisaldab umbes 25% lämmastikku. Ammooniumkloriidil on head füüsikalised omadused: praktiliselt ei paakne, hajub hästi ja kinnistub pinnases. Ammooniumkloriidi lämmastik on taimedele kergesti kättesaadav.

Sellel väetisel on aga üks oluline puudus: 100 kg lämmastiku kohta satub pinnasesse umbes 250 kg kloori mis on taimedele kahjulik. Seetõttu saab seda väetist anda ainult põhiliselt ja sügisel, nii et kahjulik kloor langeb alushorisontidesse, kuid selle meetodi puhul on lämmastikukadud igal juhul vältimatud. Ammooniumkloriidi on soovitav kasutada alusterikastel muldadel.

Nitraatväetised

naatriumnitraat

Naatriumnitraat (NaNO3) on väga tõhus väetis, see on läbipaistvad kristallid, lämmastikusisaldus on umbes 16%. Naatriumnitraat imendub taimedesse väga hästi, leeliseline väetis, mis annab happelisel pinnasel kasutamisel eelise ammoniaagi tüüpi väetiste ees. Naatriumnitraati ei saa sügisel valmistada, sest toimub märkimisväärne lämmastiku leostumine väetisest põhjavette. Naatriumnitraat sobib väga hästi pealtväetamiseks ja külvamisel kasutamiseks. Teaduslikud uuringud näitavad, et naatriumnitraat annab peedile kandmisel suurepäraseid tulemusi.

kaltsiumnitraat

Kaltsiumnitraat (Ca(NO3)2) - sisaldab suhteliselt vähe lämmastikku, umbes 15%. Suurepärane mitte-tšernozemi vööndi muldadele, kuna see on aluseline. Kaltsiumnitraadi süstemaatilisel kasutamisel paranevad happeliste podsoolsete muldade omadused. Väetis on ladustamisel nõudlik, niisutab ja paakub kiiresti, enne kasutamist on vaja purustada.

Amiidväetised

Uurea

(CO(NH2)2) on ülitõhus ballastivaba väetis, mis sisaldab 46% lämmastikku. Võite kohata sellist nimetust nagu uurea - see on karbamiidi teine ​​nimi. Karbamiid laguneb pinnases järk-järgult, kuid see on üsna liikuv ja seda ei soovitata sügisel sulgeda. Potentsiaalne happesus on lähedane ammooniumnitraadi omale, nii et happelisele pinnasele kandmisel tuleb kasutada neutraliseerivaid aineid. Karbamiid laguneb pinnases ensüümi ureaasi toimel, mida leidub piisavas koguses peaaegu kõigis muldades. Kui aga kasutada mineraalväetisi koos orgaaniliste väetistega, siis seda probleemi ei teki.

Karbamiid on suurepärane leheväetis. Võrreldes ammooniumnitraadiga ei kõrveta see lehti ja annab suurepäraseid tulemusi. Kevadiseks ja pealispinnaks kasutamiseks sobib suurepäraselt ka karbamiid, kuid 1 kg uurea lämmastiku hind on rohkem kui 1 kg ammooniumnitraatlämmastikku.

Granuleeritud karbamiidi tootmisel ilmub taimedele kahjulik aine - biureet. Selle sisaldus ei tohiks ületada 3%.

Vedelad lämmastikväetised

Vedelväetiste eelised on järgmised:

• Madalam kulu lämmastikuühiku kohta;
• Parem seeditavus taimede poolt;
• Pikem kestus;
• Ühtlase jaotamise võimalus.

Vedelväetiste puudused:

• Raskused ladustamisel (ei tohiks kodus hoida) ja transportimisel;
• Kui see tabab lehti, põhjustavad need põletusi;
• Vajadus valmistamiseks spetsiaalsete tööriistade järele.

Vedel ammoniaak (NH3) on terava lõhnaga gaas, mis sisaldab umbes 82% lämmastikku. Aurustub kiiresti, kokkupuutel teiste kehadega, jahutab neid. Sellel on tugev aururõhk. Edukaks pealekandmiseks on vaja mulda süvistada vähemalt 8 cm sügavusele. et väetis ei aurustuks. Samuti on ammoniaagivesi - vedela ammoniaagi vees lahustumise tulemus. Sisaldab umbes 20% lämmastikku.

Orgaanilised lämmastikväetised

Lämmastikku leidub vähesel määral (0,5-1%) kõikides sõnnikuliikides, enim (1-2,5%) pardi-, kana- ja tuvide väljaheites, kuid see on ka kõige mürgisem.

Looduslikke orgaanilisi lämmastikväetisi saab valmistada ka oma kätega: kompostihunnikutes (eriti peal) on veidi lämmastikku (kuni 1,5%), olmejäätmete kompostis on samuti kuni 1,5% lämmastikku. Roheline mass (lupiin, magus ristik, vikk, ristik) sisaldavad umbes 0,4-0,7% lämmastikku, roheline lehestik sisaldab 1-1,2%, järvemuda (1,7-2,5%).

aga orgaaniliste väetiste kasutamine ainsa lämmastikuallikana on irratsionaalne, kuna see võib halvendada mulla kvaliteeti, näiteks hapestada seda ega tekita taimedele vajalikku lämmastikutoitumust. Sellegipoolest on mõistlik kasutada mineraalsete lämmastikväetiste ja orgaaniliste väetiste kompleksi.

Orgaanilistes väetistes sisaldub lämmastikku väikeses koguses. 0,5-1% lämmastikku sisaldab igat tüüpi sõnnikut. Lindude väljaheited 1-2,5% lämmastikku. Suurim protsent lämmastikku leidub pardi-, kana- ja tuvisõnnikus, kuid see on ka kõige mürgisem. Maksimaalne lämmastiku kogus sisaldab vermikomposti kuni 3%.

Looduslikke orgaanilisi lämmastikväetisi saab valmistada ka oma kätega: kompostihunnikutes (eriti turbabaasil) on teatud kogus lämmastikku (kuni 1,5%), olmejäätmete kompostis on samuti kuni 1,5% lämmastikku. Roheline mass (lupiin, magus ristik, vikk, ristik) sisaldavad umbes 0,4-0,7% lämmastikku, roheline lehestik sisaldab 1-1,2%, järvemuda (1,7-2,5%).

Komposti "parandamiseks" on soovitatav kasutada mitmeid taimi, mis sisaldavad mädanemisprotsesside arengut pidurdavaid aineid. Nende hulka kuuluvad lehtsinep, mitmesugused piparmündid, nõgesed, raudrohi (see on rikas lahustuva kaaliumi poolest), mädarõigas.

Mulleinist saab valmistada suure lämmastikusisaldusega orgaanilist väetist. Selleks pange mullein tünni, täites tünni kolmandiku võrra, täitke see veega ja laske 1-2 nädalat käärida. Seejärel lahjenda veega 3-4 korda ja kasta taimi. Eelkastmine. Sa suudad seda. Mis tahes väetise kasutuselevõtt hapestab mulda, seetõttu on vaja teha tuhka, dolomiidijahu, lubi.

Kuid samal ajal ei ole soovitatav tuhaga lämmastikväetisi läbi viia. Sest selle kombinatsiooniga muutub lämmastik ammoniaagiks ja aurustub kiiresti.

Mis on orgaaniline lämmastik taimede toitmiseks?

Looduslikud lämmastikväetised ja nende lämmastikusisaldus.

• sõnnik - kuni 1% (hobune - 0,3-0,8%, sealiha - 0,3-1,0%, mullein - 0,1-0,7%);
• biohuumus ehk vermikompost - kuni 3%
• huumus - kuni 1%;
• väljaheited (lind, tuvi, part) - kuni 2,5%;
• turbaga kompost - kuni 1,5%;
• olmejäätmed - kuni 1,5%;
• roheline lehestik - kuni 1,2%;
• roheline mass - kuni 0,7%;
• järvemuda - kuni 2,5%.

Orgaanilised lämmastikväetised pidurdavad nitraatide kogunemist pinnasesse, kuid andke neid ettevaatlikult. Sõnniku (komposti) pinnasesse viimisega kaasneb lämmastiku eraldumine kuni 2 g/kg 3-4 kuu jooksul. Taimed omastavad seda kergesti.

Veel veidi statistikat, ühes tonnis poollagunenud väetises on 15 kg ammooniumnitraati, 12,5 kg kaaliumkloriidi ja sama palju superfosfaati.

Igal aastal kuni 40 gr. seotud lämmastikku. Lisaks on õhulämmastikku töötlev mulla mikrofloora võimeline rikastama mulda lämmastikuga koguses 50–100 grammi saja ruutmeetri kohta. Ainult spetsiaalsed lämmastikku siduvad taimed suudavad anda mulda rohkem seotud lämmastikku.

Looduslikuks orgaanilise lämmastiku allikaks võivad olla kattekultuuridena kasutatavad lämmastikku siduvad taimed. Teatud taimed, nagu oad ja ristik, lupiin, lutsern ja paljud teised, salvestavad lämmastikku oma juuresõlmedesse. Need sõlmed vabastavad lämmastikku pinnasesse järk-järgult taime eluea jooksul ja kui taim sureb, suurendab järelejäänud lämmastik mulla üldist viljakust. Selliseid taimi nimetatakse haljasväetiseks ja üldiselt.

Teie saidile aastas istutatud herneste või ubade kudumine suudab mulda koguda 700 grammi lämmastikku. Ristiku kudumine - 130 grammi. Lupiin - 170 grammi ja lutsern - 280 grammi.

Nende taimede külvamine pärast saagikoristust ja taimejäätmete eemaldamine kasvukohalt rikastab mulda lämmastikuga.

Piimavadak kui orgaaniline lämmastiku, fosfori ja kaaliumi allikas.

Taimedele kõige kättesaadavam lämmastikväetis on vadak. Selles sisalduva valgusisalduse tõttu, mis taimede kastmise käigus vadaku lisamisega satub mulda. Ja seal eraldub mulla mikrofloora mõjul lämmastik, mis muutub taimedele kättesaadavaks. See tähendab, et taimede lämmastikväetamine toimub sel viisil.

Sellise söötmise läbiviimiseks on vaja lahjendada 1 liiter vadakut 10 liitris vees. Ja kastke taimi 1 liiter seerumit, mis on lahjendatud 10 korda taime kohta.

Kui lisate esmalt 40 ml apteegi ammoniaaki 1 liitrile seerumile. See ammoniaak reageerib piimhappega, mille tulemuseks on ammooniumlaktaat.

Sarnast lahendust regulaarselt kasutades ei saa me mõjutada mulla happesust, mis on väga hea. Kuna me ei lisaks vadakule ammoniaaki. Siis sagedase vadaku kasutamisega taimede juurte toitmiseks suureneks paratamatult mulla happesus.

Lisaks sisaldab vadak ise suures koguses mineraalaineid. Iga 100 grammi vadakut sisaldab:

• 78 milligrammi fosforit;
• 143 milligrammi kaaliumi;
• 103 milligrammi kaltsiumi.

Samuti sisaldab see väikestes kogustes magneesiumi ja naatriumi.

comfrey officinalis

Tööstuslikul töötlemisel saadud looduslikud lämmastikväetised.

Verejahu on kuivatatud verest valmistatud mahetoode, mis sisaldab 13 protsenti üldlämmastikku. See on väga suur lämmastiku protsent väetises. Verejahu saate kasutada lämmastikväetisena, piserdades seda mulla pinnale ja valades ülevalt vett, et aidata verejahu imenduda. Samuti võite verejahu segada otse veega ja kasutada seda vedelväetisena.

Verejahu on eriti hea lämmastikuallikas viljaka mulla armastajatele, nagu salat ja mais, kuna see toimib kiiresti.
Verejahu saab kasutada komposti komponendina või muude orgaaniliste materjalide lagunemise kiirendajana, kuna see katalüüsib lagunemisprotsesse.

Sojajahu on mulla mikroorganismide jaoks lämmastiktoiteallikas. Kui sojajahu lagundatakse mulla mikrofloora toimel, muutub mineraliseeritud lämmastik taimedele kättesaadavaks. Seda saab kasutada ka komposti koostisosana koos kalajahuga. Mis pärast mineraliseerumist muutub mitte ainult lämmastiku, vaid ka mitmete mikroelementide allikaks.

Lämmastikväetised Video: