Elementin ranskalainen nimi (atsote), joka juurtui myös venäjäksi, ehdotettiin 1700-luvulla. Lavoisier, joka on muodostanut sen kreikkalaisesta negatiivisesta etuliitteestä "a" ja sanasta "zoe" - elämä (sama juuri sanoissa zoologia ja sen johdannaisten massa - eläintarha, eläingeografia jne.), ts. "typpi" tarkoittaa "elotonta", "ei tue elämää". Samaa alkuperää ja tämän elementin saksalainen nimi Stickstoff - tukehtuva aine. Juuri "azo" esiintyy myös kemiallisissa termeissä "atsidi", "atsoyhdiste", "atsiini" jne. Ja latinalainen nitrogenium ja englanninkielinen typpi ovat peräisin heprean sanasta "neter" (kreikaksi "nitron", latinaksi nitrum). ; joten muinaisina aikoina he kutsuivat luonnollista alkalia soodaksi ja myöhemmin salpetiksi. Nimi "typpi" ei ole aivan osuva: vaikka kaasumainen typpi ei sovellu hengittämiseen, tämä alkuaine on ehdottoman välttämätön elämälle. Kaikkien elävien olentojen koostumus sisältää suhteellisen pienen määrän alkuaineita, ja yksi tärkeimmistä niistä on typpi, proteiineissa - noin 17% typestä. Typpeä sisältyy myös DNA- ja RNA-molekyylien koostumukseen, mikä varmistaa perinnöllisyyden.

Maapallolla on paljon typpeä, mutta sen päävarat ovat keskittyneet ilmakehään. Kuitenkin johtuen NєN-kolmoissidoksen suuresta lujuudesta (942 kJ/mol, mikä on lähes 4 kertaa Cl–Cl-sidoksen energia), typpimolekyyli on erittäin vahva ja sen reaktiivisuus alhainen. Tämän seurauksena mikään eläin tai kasvi ei pysty imemään typpikaasua ilmasta. Mistä he saavat tämän elementin, jota he tarvitsevat proteiinien ja muiden kehon olennaisten komponenttien synteesiin? Eläimet saavat typen syödessään kasveja ja muita eläimiä. Kasvit ottavat typpeä muiden ravinteiden ohella maaperästä, ja vain harvat palkokasvit pystyvät imemään typpeä ilmasta - eikä itsestään, vaan juurillaan elävien kyhmybakteerien ansiosta.

Pääasiallinen typen lähde maaperässä on biologinen typen sitoutuminen eli ilmakehän typen sitoutuminen ja sen muuntaminen mikro-organismien toimesta kasveille assimiloituviin muotoihin. Mikro-organismit voivat elää maaperässä yksinään tai olla symbioosissa ("yhteisö") joidenkin kasvien kanssa, pääasiassa palkokasvien kanssa - apila, herneet, pavut, sinimailas jne. Bakteerit "astuvat" näiden kasvien juurille - erityisissä kyhmyissä; niitä kutsutaan usein kyhmybakteeriksi. Nämä mikro-organismit sisältävät monimutkaisen entsyymin, nitrogenaasin, joka pystyy pelkistämään typen ammoniakiksi. Sitten ammoniakki muuttuu muiden entsyymijärjestelmien avulla muiksi typpiyhdisteiksi, jotka kasvit imevät. Vapaasti elävät bakteerit sitovat jopa 50 kg typpeä vuodessa 1 hehtaaria kohden ja kyhmybakteerit - vielä 150 kg ja erityisen suotuisissa olosuhteissa - jopa 500 kg!

Toinen luonnollisen typen lähde maaperässä on salama. Joka sekunti maapallolla välähtää keskimäärin 100 salamaa. Ja vaikka jokainen niistä kestää vain sekunnin murto-osan, niiden kokonaissähköteho on 4 miljardia kilowattia. Jyrkkä lämpötilan nousu salamakanavassa - jopa 20 000 ° C johtaa typpi- ja happimolekyylien tuhoutumiseen typpioksidin NO muodostumisen myötä. Sitten se hapetetaan ilmakehän hapen vaikutuksesta dioksidiksi: 2NO + O 2  2NO 2. Dioksidi, joka reagoi ylimääräisen hapen kanssa ilman kosteuden kanssa, muuttuu typpihapoksi: 4NO 2 + 2H 2 O + O 2  4HNO 3. Näiden muutosten seurauksena ilmakehässä muodostuu päivittäin noin 2 miljoonaa tonnia typpihappoa eli yli 700 miljoonaa tonnia vuodessa. Heikko typpihappoliuos putoaa maahan sateen mukana. Tätä "taivaallisen hapon" määrää on mielenkiintoista verrata sen teolliseen tuotantoon; typpihapon tuotanto on yksi suurimmista tuotantolaitoksista. Osoittautuu, että täällä ihminen on kaukana luonnosta: maailman typpihapon tuotanto on noin 30 miljoonaa tonnia.Typpimolekyylien salaman aiheuttaman halkeamisen vuoksi jokaiselle maanpinnan hehtaarille putoaa vuosittain noin 15 kg typpihappoa, mukaan lukien vuoret ja aavikot, meret ja valtameret. Maaperässä tämä happo muuttuu suoloiksi - nitraateiksi, jotka kasvit imeytyvät täydellisesti.

Vaikuttaa siltä, ​​​​että "ukkonen typpi" ei ole niin tärkeä viljelykasveille, mutta apila ja muut palkokasvit peittävät vain pienen osan maan pinnasta. Salama alkoi välähtää ilmakehässä miljardeja vuosia sitten, kauan ennen typpeä sitovien bakteerien ilmestymistä. Joten niillä oli merkittävä rooli ilmakehän typen kiinnittymisessä. Esimerkiksi pelkästään viimeisen kahden vuosituhannen aikana salama on muuttanut 2 biljoonaa tonnia typpeä lannoitteeksi – noin 0,1 % sen kokonaismäärästä ilmassa!

Liebig vs. Malthus. Vuonna 1798 englantilainen taloustieteilijä Thomas Malthus (1766–1834) julkaisi kuuluisan kirjansa Kokemus väestöstä. Siinä hän huomautti, että väestöllä on taipumus kasvaa eksponentiaalisesti, ts. kuten 1, 2, 4, 8, 16... Samaan aikaan toimeentulovarat samojen ajanjaksojen ajaksi, jopa edullisimmissa olosuhteissa, voivat kasvaa vain aritmeettisessa progressiossa, ts. kuten 1, 2, 3, 4... Esimerkiksi tämän teorian mukaan elintarviketuotanto voi kasvaa vain laajentamalla maatalousmaata, paremmin viljelemällä peltoa ja niin edelleen. Malthuksen teoriasta seurasi, että ihmiskuntaa uhkaa tulevaisuudessa nälänhätä. Vuonna 1887 tämän päätelmän vahvisti englantilainen tiedemies Thomas Huxley (1825–1897), Charles Darwinin ystävä ja hänen opetustensa popularisoija.

Ihmiskunnan "nälänhädän" välttämiseksi oli tarpeen lisätä jyrkästi maatalouden tuottavuutta, ja tätä varten oli tarpeen ratkaista kasvien ravitsemuksen tärkein ongelma. Ensimmäisen kokeen tähän suuntaan teki luultavasti 1630-luvun alussa yksi aikansa suurimmista tiedemiehistä, hollantilainen lääkäri ja alkemisti Jan Baptiste van Helmont (1579–1644). Hän päätti tarkistaa, mistä kasvit saavat ravinteitaan - vedestä vai maaperästä. Van Helmont otti 200 puntaa (noin 80 kg) kuivaa maata, kaatoi sen suureen ruukkuun, istutti pajunoksan maahan ja alkoi kastella sitä ahkerasti sadevedellä. Oksa juurtui ja alkoi kasvaa, muuttuen vähitellen puuksi. Tämä kokemus kesti tasan viisi vuotta. Kävi ilmi, että tänä aikana kasvi nousi 164 paunaa 3 unssia (noin 66 kg), kun taas maa "menetti" vain 3 unssia, ts. alle 100 g. Siksi Van Helmont päätteli, että kasvit ottavat ravinteita vain vedestä.

Myöhemmät tutkimukset näyttävät kumonneen tämän päätelmän: loppujen lopuksi vedessä ei ole hiiltä, ​​joka muodostaa suurimman osan kasveista! Tästä seurasi, että kasvit kirjaimellisesti "ruokkivat ilmaa" absorboivat siitä hiilidioksidia - saman, jonka Van Helmont oli juuri löytänyt ja jopa kutsunut sitä "metsäilmaksi". Tämä nimi ei annettu kaasulle ollenkaan, koska sitä on paljon metsissä, vaan vain siksi, että se muodostuu hiilen palamisen aikana ...

Kysymys kasvien "ilmaravinnosta" kehitettiin 1700-luvun lopulla. Sveitsiläinen kasvitieteilijä ja fysiologi Jean Senebier (1742–1809). Hän osoitti kokeellisesti, että hiilidioksidi hajoaa kasvien lehdissä, kun taas happea vapautuu ja hiili jää kasviin. Mutta jotkut tutkijat vastustivat jyrkästi tätä näkemystä puolustaen "humusteoriaa", jonka mukaan kasvit syövät pääasiassa maaperästä uutettuja orgaanisia aineita. Tämän näytti vahvistavan ikivanha viljelykäytäntö: humusrikas maaperä, joka oli hyvin lannan lannoitettu, lisäsi satoa...

Humusteoriassa ei kuitenkaan otettu huomioon mineraalien roolia, jotka ovat kasveille ehdottoman välttämättömiä. Kasvit ottavat näitä aineita maaperästä suuria määriä, ja sadonkorjuun yhteydessä ne viedään pois pelloilta. Saksalainen kemisti Justus Liebig huomautti ensimmäistä kertaa tämän seikan, samoin kuin tarpeen palauttaa mineraaleja maaperään. Vuonna 1840 hän julkaisi kirjan Orgaaninen kemia sovellettuina maatalouteen ja fysiologiaan, jossa hän kirjoitti erityisesti: "Tulee aika, jolloin jokainen pelto, sille istutettavan kasvin mukaan, lannoitetaan omalla kemiantehtaissa valmistetulla lannoitteella."

Aluksi Liebigin ajatukset kohtasivat vihamielisyyttä. "Tämä on häpeämättömin kirja, joka on koskaan päätynyt käsiini", kirjoitti Tübingenin yliopiston kasvitieteen professori Hugo Mol (1805–1872). "Täysin merkityksetön kirja", toisti kuuluisa saksalainen kirjailija Fritz Reuter (1810–1874), joka harjoitti jonkin aikaa maataloutta. Saksalaiset sanomalehdet alkoivat julkaista loukkaavia kirjeitä ja sarjakuvia Liebigistä ja hänen teoriastaan ​​kasvien kivennäisravitsemuksesta. Liebig itse oli osittain syyllinen tähän, joka aluksi uskoi virheellisesti, että kivennäislannoitteiden tulisi sisältää vain kaliumia ja fosforia, kun taas kolmannen välttämättömän komponentin - typen - kasvit voivat itse imeä ilmasta.

Liebigin virhe johtui luultavasti kuuluisan ranskalaisen maatalouskemistin Jean Baptiste Boussingault'n (1802–1887) kokeiden väärästä tulkinnasta. Vuonna 1838 hän istutti joidenkin kasvien punnitut siemenet maaperään, joka ei sisältänyt typpilannoitteita, ja 3 kuukauden kuluttua hän punnitti ituja. Vehnässä ja kaulassa massa pysyi käytännössä ennallaan, kun taas apilalla ja herneellä se kasvoi merkittävästi (herneillä esim. 47 mg:sta 100 mg:aan). Tästä tehtiin virheellinen johtopäätös, että jotkut kasvit voivat imeä typpeä suoraan ilmasta. Tuohon aikaan palkokasvien juurissa elävistä ja ilmakehän typpeä vangitsevista kyhmybakteereista ei tiedetty mitään. Tämän seurauksena ensimmäiset yritykset levittää vain kaliumfosforilannoitteita kaikkialla antoivat negatiivisen tuloksen. Liebigillä oli rohkeutta myöntää avoimesti virheensä. Hänen teoriansa voitti lopulta. Tuloksena oli maatalouden käyttöönotto 1800-luvun jälkipuoliskolla. kemialliset lannoitteet ja laitosten rakentaminen niiden tuotantoa varten.

typpikriisi.

Fosfori- ja kaliumlannoitteiden kanssa ei ollut erityisiä ongelmia: kalium- ja fosforiyhdisteitä löytyy runsaasti maan suolistosta. Typen kanssa tilanne oli täysin erilainen: maatalouden tehostuessa, jonka piti ruokkia maapallon nopeasti kasvavaa väestöä, luonnolliset lähteet eivät enää pystyneet selviytymään maaperän typpivarantojen täydentämisestä. "Sitoutuneen" typen lähteitä oli kiireellisesti löydettävä. Kemistit pystyivät syntetisoimaan joitain yhdisteitä, esimerkiksi litiumnitridi Li 3 N, alkaen ilmakehän typestä. Mutta tällä tavalla oli mahdollista saada grammaa, parhaimmillaan kilogrammaa ainetta, kun taas tarvittiin miljoonia tonneja!

Useiden vuosisatojen ajan lähes ainoa sitoutuneen typen lähde oli suola. Tämä sana tulee latinan sanasta sal - suola ja nitrum, kirjaimellisesti - "emäksinen suola": niinä päivinä aineiden koostumusta ei tiedetty. Tällä hetkellä salaattia kutsutaan joiksikin typpihapon suoloiksi - nitraateiksi. Saltpeteriin liittyy useita dramaattisia virstanpylväitä ihmiskunnan historiassa. Muinaisista ajoista lähtien tunnettiin vain niin kutsuttu intialainen salpiteri - kaliumnitraatti KNO 3. Tämä harvinainen mineraali tuotiin Intiasta, kun taas Euroopassa ei ollut luonnollisia suolalähteitä. Intialaista salpietaria käytettiin yksinomaan ruudin valmistukseen. Ruutia tarvittiin yhä enemmän joka vuosisata, eikä tuontisalaattia ollut tarpeeksi, ja se oli erittäin kallista.

Ajan myötä he oppivat saamaan suolapisarat erityisissä "nitraateissa" erilaisista orgaanisista jäämistä, jotka sisältävät typpeä. Melko paljon typpeä esimerkiksi proteiineissa. Jos kuivat jäännökset yksinkertaisesti poltetaan, niiden sisältämä typpi hapettuu suurelta osin N2-kaasuksi. Mutta jos ne ovat alttiina hajoamiselle, typpi muuttuu nitrifioivien bakteerien vaikutuksesta nitraateiksi, jotka huuhtoutuivat ennen vanhaan erityisissä kasoissa - kasoissa, ja salpeteria kutsuttiin kasaksi. He tekivät sen näin. Sekoitettiin erilaisia ​​orgaanisia jätteitä - lantaa, eläinten sisälmyksiä, lietettä, suolietettä jne. Sinne lisättiin myös roskat, kalkki, tuhka. Tämä kauhea seos kaadettiin kuoppiin tai siitä tehtiin kasoja ja kaadettiin runsaasti virtsaa tai lietettä. Voitte kuvitella mikä tuoksu tästä tuotannosta tuli! Yhden tai kahden vuoden kuluessa tapahtuneiden hajoamisprosessien vuoksi 6 kg:sta epäpuhtauksista puhdistettua "saupaattimaata" saatiin 1 kg suolaa. Eniten suolaa saatiin Ranskassa: hallitus palkitsi anteliaasti ne, jotka osallistuivat tähän epämiellyttävään tuotantoon.

Liebigin ponnistelujen ansiosta kävi selväksi, että salaattia tarvittaisiin maataloudessa ja paljon suurempia määriä kuin ruudin valmistukseen. Vanha tapa hankkia se oli täysin sopimaton tähän.

Chilen salaatti.

Vuodesta 1830 lähtien Chilen salpeterin, rikkaimman luonnollisen typenlähteen, esiintymien kehitys alkoi. Chilessä on laajoja alueita, joilla ei koskaan sada, kuten Atacaman autiomaa, joka sijaitsee Cordilleran juurella noin 1000 metrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella. Kasvien ja eläinten orgaanisten jäänteiden (pääasiassa lintujen ulosteet - guano) vuosituhansia kestäneiden hajoamisprosessien seurauksena Atacamaan muodostui ainutlaatuisia salpeteriesiintymiä. Ne sijaitsevat 40–50 km päässä valtameren rannikolta. Kun nämä esiintymät alkoivat kehittyä, ne venyivät noin 200 km pitkäksi ja 3 km leveäksi kaistaleeksi, jonka kerrospaksuus oli 30 cm - 3 m. Altaissa kerrokset paksuuntuivat merkittävästi ja muistuttivat kuivuneita järviä. Kuten analyysit ovat osoittaneet, chilen suola on natriumnitraattia, jossa on sulfaattia ja natriumkloridia, savea ja hiekkaa; joskus suolapisarista löytyy hajoamattomia guanon jäänteitä. Mielenkiintoinen ominaisuus chileläisessä salpetarissa on natriumjodaatti NaIO 3:n läsnäolo siinä.

Yleensä kivi oli pehmeää ja helposti poistettavaa maasta, mutta toisinaan salpetarikerrostumat olivat niin tiheitä, että niiden poistaminen vaati räjäytystyötä. Kun kivi oli liuennut kuumaan veteen, liuos suodatettiin ja jäähdytettiin. Samaan aikaan saostui puhdasta natriumnitraattia, joka myytiin lannoitteeksi. Jäljelle jääneestä liuoksesta uutettiin jodi. 1800-luvulla Chilestä tuli pääasiallinen salpeterin toimittaja. Esiintymien kehittäminen oli Chilen kaivosteollisuuden ensimmäinen paikka 1800-luvulla.

Kaliumnitraatin saamiseksi Chilen nitraatista käytettiin reaktiota NaNO 3 + KCl® NaCl + KNO 3. Tällainen reaktio on mahdollista, koska sen tuotteiden liukoisuus on jyrkkä eri lämpötiloissa. NaCl:n liukoisuus (grammoina 100 g:ssa vettä) muuttuu vain 39,8 g:sta 100 °C:ssa 35,7 g:aan 0 °C:ssa, kun taas KNO 3:n liukoisuus samoissa lämpötiloissa vaihtelee suuresti ja on 246 ja 13,3 G! Siksi, jos sekoitat kuumia väkeviä NaNO 3:n ja KCl:n liuoksia ja jäähdytät sitten seosta, merkittävä osa KNO 3:sta saostuu ja melkein kaikki NaCl jää liuokseen.

Chilen suola - luonnollinen natriumnitraatti - on vuosikymmeniä tyydyttänyt ihmisten tarpeet. Mutta heti kun tämän mineraalin ainutlaatuinen merkitys maailman maataloudelle paljastettiin, he alkoivat laskea, kuinka kauan tämä ainutlaatuinen luonnonlahja kestäisi ihmiskuntaa. Ensimmäiset arviot olivat varsin optimistisia - vuonna 1885 salpietarivarannon määräksi määriteltiin 90 miljoonaa tonnia. Kävi ilmi, ettei kasvien "typpinälkään" voitu murehtia enää montaa vuotta. Mutta näissä laskelmissa ei otettu huomioon väestön nopeaa kasvua ja maataloustuotannon tahtia ympäri maailmaa.

Malthuksen aikana Chilen salpeterin vienti oli vain 1000 tonnia vuodessa; vuonna 1887 se saavutti 500 tuhatta tonnia vuodessa ja 1900-luvun alussa. luku on miljoonia! Chilen salpietarivarastot loppuivat nopeasti, kun taas nitraattien kysyntä kasvoi poikkeuksellisen nopeasti. Tilannetta pahensi se, että myös sotateollisuus kulutti suuria määriä suolapihkaa; ruuti 1800-luvun lopulla sisälsi 74–75 % kaliumnitraattia. Oli tarpeen kehittää uusia menetelmiä typpilannoitteiden saamiseksi, ja vain ilmakehän ilma saattoi olla niiden lähde.

"typen nälän" voittaminen.

1900-luvun alussa teolliseen typen kiinnitykseen on ehdotettu syanamidimenetelmää. Ensin kalsiumkarbidia saatiin kuumentamalla kalkin ja hiilen seosta: CaO + 3C ® CaC 2 + CO. Korkeissa lämpötiloissa karbidi reagoi ilmakehän typen kanssa muodostaen kalsiumsyanamidia: CaC 2 + N 2 ® CaCN 2 + C. Tämä yhdiste osoittautui sopivaksi lannoitteeksi ei kaikille viljelykasveille, joten siitä saatiin ensin ammoniakkia. tulistetun vesihöyryn vaikutus: CaCN 2 + 3H 2 O ® CaCO 3 + 2NH 3, ja ammoniumsulfaattia saatiin jo ammoniakista ja rikkihaposta.

Norjalaiset kemistit menivät täysin eri tavalla käyttämällä halpaa paikallissähköä (Norjassa on monia vesivoimaloita). Ne itse asiassa toistivat luonnollisen typen kiinnittymisprosessin johtamalla kosteaa ilmaa sähkökaaren läpi. Samaan aikaan ilmasta saatiin noin 1 % typpihappoa, joka muuttui kalsiumnitraatiksi Ca(NO 3) 2 vuorovaikutuksessa kalkin kanssa. Ei ole yllättävää, että tätä ainetta kutsuttiin norjalaiseksi salpetiksi.

Molemmat menetelmät olivat kuitenkin liian kalliita. Taloudellisimman menetelmän typen kiinnittämiseen kehitti vuosina 1907–1909 saksalainen kemisti Fritz Haber (1868–1934); tämä menetelmä muuttaa typen suoraan ammoniakiksi; ammoniakin muuttaminen nitraateiksi ja muiksi typpiyhdisteiksi ei ollut enää vaikeaa.

Tällä hetkellä typpilannoitteiden tuotanto on kymmeniä miljoonia tonneja vuodessa. Kemiallisesta koostumuksesta riippuen ne ovat erilaisia. Ammoniakki ja ammoniumlannoitteet sisältävät typpeä hapetustilassa -3. Tämä on nestemäistä ammoniakkia, sen vesiliuosta (ammoniumvesi), ammoniumsulfaattia. Nitrifioivien bakteerien vaikutuksesta ionit NH 4 + hapettuvat maaperässä nitraatti-ioneiksi, jotka kasvit imeytyvät hyvin. Nitraattilannoitteita ovat KNO 3 ja Ca(NO 3) 2 . Ammoniumnitraattilannoitteet sisältävät pääasiassa ammoniumnitraattia NH 4 NO 3:a, joka sisältää sekä ammoniakkia että nitraattityppeä. Tiivistetyin kiinteä typpilannoite on karbamidi (urea), joka sisältää 46 % typpeä. Luonnollisen suolan osuus maailman typpipitoisten yhdisteiden tuotannosta ei ylitä yhtä prosenttia.

Sovellus.

Uusien kasvilajikkeiden, myös muuntogeenisten, jalostus, parannetut maataloustekniikan menetelmät eivät poista keinolannoitteiden käyttöä. Jokaisella sadonkorjuulla pelloilta kuitenkin häviää merkittävä osa ravinteita, myös typpeä. Pitkäaikaisten havaintojen mukaan jokainen tonni typpeä typpilannoitteissa lisää vehnän satoa 12-25%, juurikkaiden - 120-160%, perunoiden - 120%. Maassamme viimeisen puolen vuosisadan aikana typpilannoitteiden tuotanto typpilannoitetehtailla on kymmenkertaistunut.

Ilja Leensonne

Kaikki tietävät, että typpi on inerttiä. Usein valitetaan tästä elementistä nro 7, mikä on luonnollista: joudumme maksamaan liian korkeaa hintaa sen suhteellisen inertsyydestä, joudumme käyttämään liikaa energiaa, vaivaa ja rahaa sen muuntamiseen elintärkeiksi yhdisteiksi.

Mutta toisaalta, jos typpi ei olisi niin inerttiä, ilmakehässä tapahtuisi typen reaktioita hapen kanssa ja elämä planeetallamme tulisi mahdottomaksi sellaisissa muodoissa kuin se on. Kasvit, eläimet, sinä ja minä tukehtuisimme kirjaimellisesti oksidien ja happojen virtoihin, joita elämä ei voi hyväksyä. Ja "kaiken sen vuoksi" pyrimme muuntamaan suurimman mahdollisen osan ilmakehän typestä oksideiksi ja typpihapoksi. Tämä on yksi elementin #7 paradokseista. (Tässä on vaarana, että kirjoittajaa syytetään triviaalisuudesta, koska typen paradoksaalisuudesta tai pikemminkin sen ominaisuuksista on tullut sivusana. Ja silti...)

Typpi on poikkeuksellinen alkuaine. Joskus näyttää siltä, ​​että mitä enemmän opimme siitä, sitä käsittämättömämmäksi se tulee. Alkuaineen nro 7 ominaisuuksien epäjohdonmukaisuus näkyi jopa sen nimessä, sillä se vei harhaan jopa niin loistavan kemistin kuin Antoine Laurent Lavoisier. Lavoisier ehdotti typen kutsumista typeksi, kun hän ei ollut ensimmäinen eikä viimeinen, joka hankki ja tutki ilman osan, joka ei tue hengitystä ja palamista. Lavoisier'n mukaan "typpi" tarkoittaa "elotonta", ja sana on johdettu kreikan sanoista "a" - negaatio ja "zoe" - elämä.

Termi "typpi" oli olemassa alkemistien sanakirjassa, josta ranskalainen tiedemies lainasi sen. Se tarkoitti tiettyä "filosofista alkua", eräänlaista kabalistista loitsua. Asiantuntijat sanovat, että avain sanan "typpi" tulkitsemiseen on Apokalypsin viimeinen lause: "Olen alfa ja omega, alku ja loppu, ensimmäinen ja viimeinen..." Keskiajalla kolme kieltä ​Erityisesti arvostettuja: latina, kreikka ja heprea. Ja sana "typpi" koostui alkemistien ensimmäisestä kirjaimesta "a" (a, alfa, aleph) ja viimeisistä kirjaimista: "zet", "omega" ja "tov" näistä kolmesta aakkosesta. Näin ollen tämä salaperäinen synteettinen sana tarkoitti "kaikkien alkujen alkua ja loppua".

Lavoisier'n aikalainen ja maanmies J. Chaptal ehdotti ilman pitkiä puheita, että elementtiä nro 7 kutsuttaisiin latinalais-kreikkalaiseksi hybridinimeksi "nitrogenium", joka tarkoittaa "salpetterin synnyttämistä". Salpeter - nitraattisuolat, aineet, jotka tunnetaan muinaisista ajoista lähtien. (Puhumme niistä myöhemmin.) On sanottava, että termi "typpi" juurtui vain venäjäksi ja ranskaksi. Englanniksi elementti numero 7 on "Typpi", saksaksi - "Stockton" (tukeutuva aine). Kemiallinen symboli N on kunnianosoitus Shaptalin typelle.

Kuka löysi typen

Typen löytö johtuu merkittävän skotlantilaisen tiedemiehen Joseph Blackin opiskelijan Daniel Rutherfordin ansioista, joka vuonna 1772 julkaisi väitöskirjansa "Ns. kiinteästä ja mefiittisestä ilmasta". Musta tuli kuuluisaksi kokeistaan ​​"kiinteällä ilmalla" - hiilidioksidilla. Hän havaitsi, että hiilidioksidin kiinnittämisen (sitomisen alkalilla) jälkeen jäljelle jää "kiinnittymätöntä ilmaa", jota kutsuttiin "mefiittiseksi" - pilaantuneeksi - koska se ei tukenut palamista ja hengitystä. Tämän "ilman" Blackin tutkimus tarjosi Rutherfordille väitöskirjatyöksi.

Samoihin aikoihin typpeä hankkivat K. Scheele, J. Priestley, G. Cavendish, ja jälkimmäinen tutki tätä kaasua laboratoriotietojen perusteella ennen Rutherfordia, mutta kuten aina, hänellä ei ollut kiirettä julkaista työnsä tuloksia. Kaikilla näillä merkittävillä tiedemiehillä oli kuitenkin hyvin epämääräinen käsitys löytämänsä aineen luonteesta. He olivat flogistoniteorian vankkumattomia kannattajia ja liittivät "mefiittisen ilman" ominaisuudet tähän kuvitteelliseen aineeseen. Vain Lavoisier, joka johti hyökkäystä flogistoniin, vakuutti itsensä ja vakuutti muut, että kaasu, jota hän kutsui "elottomaksi", on yksinkertainen aine, kuten happi ...

Universaali katalyytti?

Voidaan vain arvata, mitä "kaikkien alkujen alku ja loppu" tarkoittaa alkemiallisessa "typessä". Mutta yksi elementtiin nro 7 liittyvistä "alkuista" voidaan ottaa vakavasti. Typpi ja elämä ovat erottamattomia käsitteitä. Ainakin aina kun biologit, kemistit, astrofyysikot yrittävät ymmärtää elämän "alkujen alkua", he varmasti kohtaavat typen.

Maan kemiallisten alkuaineiden atomit syntyvät tähtien syvyyksissä. Sieltä, yö- ja päivävalaisimista, maallisen elämämme alkuperä alkaa. Englantilainen astrofyysikko W. Fowler tarkoitti tätä seikkaa sanoessaan, että "me kaikki ... olemme palan tähtien pölyä" ...

Typen tähtien "pöly" syntyy monimutkaisimmassa lämpöydinprosessien ketjussa, jonka alkuvaihe on vedyn muuntaminen heliumiksi. Tämä on monivaiheinen reaktio, jonka oletetaan etenevän kahdella tavalla. Yksi niistä, nimeltään hiili-typpikierto, liittyy suorimmin alkuaineeseen numero 7. Tämä sykli alkaa, kun tähtiaineessa on vetyytimien - protonien - lisäksi jo hiiltä. Hiili-12-ydin, lisättyään vielä yhden protonin, muuttuu epästabiiliksi typpi-13-ytimeksi:

12 6 C + 1 1 H → 13 7 N + y.

Mutta kun typpi on emittoinut positronia, siitä tulee jälleen hiiltä - muodostuu raskaampi isotooppi 13 C:

13 7 N → 13 6 C + e + + γ.

Tällainen ydin, joka on ottanut ylimääräisen protonin, muuttuu maapallon ilmakehän yleisimmän isotoopin ytimeksi - 14 N.

13 6 C + 1 1 H → 14 7 N + y.

Valitettavasti vain osa tästä typestä lähetetään matkalle maailmankaikkeuden läpi. Protonien vaikutuksesta typpi-14 muuttuu happi-15:ksi, ja se puolestaan ​​​​positronia ja gamma-kvanttia lähettäen muuttuu toiseksi maanpäälliseksi typen isotoopiksi - 15 N:

14 7 N + 1 1 H → 15 8 O + y;

15 8 O → 15 7 N + e + + γ.

Maan typpi-15 on stabiilia, mutta jopa tähden sisällä se on alttiina ydinhajoamiselle; sen jälkeen, kun 15 N ydin hyväksyy toisen protonin, ei tapahdu vain hapen 16O muodostumista, vaan myös toinen ydinreaktio:

15 7 N + 1 1 H → 12 6 C + 4 2 He.

Tässä muutosketjussa typpi on yksi välituotteista. Kuuluisa englantilainen astrofyysikko R.J. Theiler kirjoittaa: "14 N on isotooppi, jota ei ole helppo rakentaa. Typpi muodostuu hiili-typpi-kierrossa, ja vaikka se myöhemmin muuttuu takaisin hiileksi, niin jos prosessi etenee paikallaan, aineessa on enemmän typpeä kuin hiiltä. Tämä näyttää olevan 14 N:n päälähde...

Kummallisia kuvioita voidaan jäljittää kohtalaisen monimutkaisessa hiili-typpikierrossa. Hiili 12 C toimii siinä eräänlaisena katalyyttinä. Päätelkää itse, loppujen lopuksi 12C ytimien lukumäärässä ei ole muutosta. Prosessin alussa ilmaantuva typpi katoaa lopussa... Ja jos hiili tässä syklissä on katalyytti, niin typpi on selvästi autokatalyytti, eli reaktion tuote, joka katalysoi sen muita välivaiheita.

Ei ole sattumaa, että aloimme täällä puhumaan elementin nro 7 katalyyttisistä ominaisuuksista. Mutta onko tähtien typpi säilyttänyt tämän ominaisuuden myös elävässä aineessa? Elinprosessien katalysaattoreita ovat entsyymit, ja ne kaikki, kuten myös useimmat hormonit ja vitamiinit, sisältävät typpeä.

Typpi maapallon ilmakehässä

Elämä on paljon velkaa typelle, mutta typpi, ainakin ilmakehän typpi, ei ole niinkään Auringon kuin elämänprosessien velkaa. Alkuaineen nro 7 pitoisuuden välillä litosfäärissä (0,01 %) ja ilmakehässä (75,6 massaprosenttia tai 78,09 tilavuusprosenttia) on silmiinpistävä ero. Yleensä elämme typpiilmakehässä, joka on kohtalaisesti rikastettu hapella.

Samaan aikaan ei muilta aurinkokunnan planeetoilta eikä komeettojen tai muiden kylmän avaruuden esineiden koostumuksesta ole löydetty vapaata typpeä. On sen yhdisteitä ja radikaaleja - CN *, NH *, NH * 2, NH * 3, mutta typpeä ei ole. Totta, noin 2% typestä on kirjattu Venuksen ilmakehään, mutta tämä luku on vielä vahvistettava. Uskotaan, ettei myöskään maapallon primaarisessa ilmakehässä ollut alkuainetta nro 7. Missä hän sitten on ilmassa?

Ilmeisesti planeettamme ilmakehä koostui alun perin haihtuvista aineista, jotka muodostuivat maan suolistossa: H 2, H 2 O, CO 2, CH 4, NH 3. Vapaa typpi, jos se tuli ulos tulivuoren toiminnan tuotteena, muuttui ammoniakiksi. Olosuhteet tähän olivat sopivimmat: vedyn ylimäärä, kohonneet lämpötilat - maan pinta ei ole vielä jäähtynyt. Mitä se tarkoittaa, että typpi oli ensin ilmakehässä ammoniakin muodossa? Ilmeisesti niin. Muistetaan tämä tosiasia.

Mutta sitten elämä syntyi... Vladimir Ivanovitš Vernadski väitti, että "maan kaasukuori, ilmamme, on elämän luonti". Se oli elämä, joka käynnisti hämmästyttävän fotosynteesin mekanismin. Yksi tämän prosessin lopputuotteista - vapaa happi alkoi aktiivisesti yhdistyä ammoniakin kanssa vapauttaen molekyylityppeä:

CO 2 + 2H 2O → fotosynteesi→ HSON + H20 + O2;

4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H20.

Happi ja typpi, kuten tiedetään, eivät reagoi keskenään normaaleissa olosuhteissa, mikä antoi maapallon ilmalle mahdollisuuden säilyttää koostumuksen "status quo". Huomaa, että merkittävä osa ammoniakista on voinut liueta veteen hydrosfäärin muodostumisen aikana.

Nykyään pääasiallinen ilmakehään pääsevän N2:n lähde on vulkaaniset kaasut.

Jos katkaiset kolmoissidoksen...

Tuhottuaan ehtymättömät sitoutuneen aktiivisen typen varannot, villieläinten on kohdannut typen sitomisen ongelma. Vapaassa molekyylitilassa, kuten tiedämme, se osoittautui erittäin inertiksi. Syynä tähän on sen molekyylin kolmoiskemiallinen sidos: N≡N.

Yleensä tällaiset sidokset ovat epävakaita. Muista klassinen esimerkki asetyleenista: HC = CH. Sen molekyylin kolmoissidos on erittäin hauras, mikä selittää tämän kaasun uskomattoman kemiallisen aktiivisuuden. Mutta typellä on tässä selvä poikkeama: sen kolmoissidos muodostaa stabiilimman kaikista tunnetuista diatomisista molekyyleistä. Tämän yhteyden katkaiseminen vaatii paljon vaivaa. Esimerkiksi ammoniakin teollinen synteesi vaatii yli 200 atm painetta. ja yli 500°C lämpötilat ja jopa pakollinen katalyyttien läsnäolo... Ratkaistiin typen kiinnittymisongelma, luonnon täytyi saada aikaan jatkuva typpiyhdisteiden tuotanto ukkosmyrskymenetelmällä.

Tilastojen mukaan planeettamme ilmakehään iskee vuosittain yli kolme miljardia salamaa. Yksittäisten purkausten teho saavuttaa 200 miljoonaa kilowattia, kun taas ilma lämmitetään (tietysti paikallisesti) 20 000 asteeseen. Tällaisessa hirveässä lämpötilassa hapen ja typen molekyylit hajoavat atomeiksi, jotka helposti reagoivat keskenään muodostavat hauraan typpioksidin:

N2 + O2 → 2NO.

Nopean jäähtymisen ansiosta (salamapurkaus kestää 10 tuhannesosaa) typpioksidi ei hajoa ja hapettuu vapaasti ilman hapen vaikutuksesta vakaammaksi dioksidiksi:

2NO + O 2 → 2NO 2.

Ilman kosteuden ja sadepisaroiden läsnä ollessa typpidioksidi muuttuu typpihapoksi:

3NO 2 + H 2O → 2HNO 3 + NO.

Joten, kun olemme pudonneet tuoreen ukkosen alle, saamme mahdollisuuden uida heikon typpihappoliuoksessa. Maaperään tunkeutuessaan ilmakehän typpihappo muodostaa aineineen erilaisia ​​luonnollisia lannoitteita. Typpi kiinnittyy myös ilmakehään fotokemiallisin keinoin: absorboituaan valokvantin N2-molekyyli siirtyy virittyneeseen, aktivoituun tilaan ja pystyy yhdistymään hapen kanssa ...

Bakteerit ja typpi

Maaperästä typpiyhdisteitä pääsee kasveihin. Lisäksi: "hevoset syövät kauraa" ja saalistajat syövät kasvinsyöjiä. Ravintoketju on aineen kiertokulku, johon kuuluu alkuaine numero 7. Samaan aikaan typen olemassaolon muoto muuttuu, se sisältyy yhä monimutkaisempien ja usein erittäin aktiivisten yhdisteiden koostumukseen. Mutta se ei ole vain "myrskyn synnyttämä" typpi, joka kulkee ravintoketjun läpi.

Jo antiikissa havaittiin, että jotkut kasvit, erityisesti palkokasvit, pystyvät lisäämään maaperän hedelmällisyyttä.

”... Tai vuoden vaihtuessa kylvä kultaviljaa
Siellä hän korjasi sadon pellolta, palkoista kahisen,
Tai missä kasvoi pienihedelmäinen virna katkeralla lupiinilla..."

Ota selvää: tämä on nurmiviljelyjärjestelmä! Nämä rivit ovat peräisin Vergiliusin runosta, joka on kirjoitettu noin kaksituhatta vuotta sitten.

Ehkä ensimmäinen, joka mietti sitä, miksi palkokasvit lisäävät viljasatoa, oli ranskalainen agrokemisti J. Bussingault. Vuonna 1838 hän havaitsi, että palkokasvit rikastavat maaperää typellä. Viljat (ja monet muut kasvit) kuluttavat maata ja ottavat erityisesti kaiken saman typen. Boussengo ehdotti, että palkokasvien lehdet imevät typpeä ilmasta, mutta tämä oli väärinkäsitys. Tuolloin oli mahdotonta olettaa, että asia ei olisi itse kasveissa, vaan erityisissä mikro-organismeissa, jotka aiheuttavat kyhmyjen muodostumisen niiden juurille. Symbioosissa palkokasvien kanssa nämä organismit sitovat ilmakehän typpeä. Tämä on nyt totuus...

Nykyään tunnetaan melko paljon erilaisia ​​typen kiinnittäjiä: bakteereja, aktinomykeettejä, hiiva- ja homesieniä, sinileviä. Ja ne kaikki toimittavat typpeä kasveille. Mutta kysymys kuuluu: kuinka mikro-organismit hajottavat inertin N2-molekyylin ilman erityisiä energiakustannuksia? Ja miksi joillakin heistä on tämä hyödyllisin kyky kaikille eläville olennoille, kun taas toisilla ei ole? Pitkään se pysyi mysteerinä. Hiljainen, ilman ukkosta ja salamaa, elementin nro 7 biologisen kiinnittymisen mekanismi löydettiin vasta äskettäin. On todistettu, että alkuainetypen polku elävään aineeseen tuli mahdolliseksi pelkistysprosessien ansiosta, jonka aikana typpi muuttuu ammoniakiksi. Avainroolissa on entsyymi typpigenaasi. Sen keskukset, jotka sisältävät raudan ja molybdeenin yhdisteitä, aktivoivat typen "telakoimiseksi" vedyn kanssa, joka on aiemmin aktivoitu toisella entsyymillä. Joten inertistä typestä saadaan erittäin aktiivista ammoniakkia - biologisen typen sitomisen ensimmäinen vakaa tuote.

Näin se käy! Ensin elämänprosessit muuttivat primaarisen ilmakehän ammoniakin typeksi, ja sitten elämä taas muutti typen ammoniakiksi. Oliko luonnon sen arvoista "murtaa keihää" tässä? Tietenkin, koska näin syntyi elementin nro 7 kierto.

Salpietariesiintymät ja väestönkasvu

Salaman ja maaperän bakteerien aiheuttama typen luonnollinen sitominen tuottaa vuosittain noin 150 miljoonaa tonnia tämän alkuaineen yhdisteitä. Kaikki sitoutunut typpi ei kuitenkaan ole mukana kierrossa. Osa siitä poistetaan prosessista ja kerrostetaan salaattiesiintyminä. Rikkain tällainen ruokakomero oli Chilen Atacaman autiomaa Cordilleran juurella. Täällä ei ole satanut vuosiin. Mutta toisinaan vuorten rinteille sataa rankkoja sateita, jotka huuhtelevat pois maaperän yhdisteet. Vuosituhansien ajan vesivirtaukset kuljettivat alas liuenneita suoloja, joista eniten oli suolaa. Vesi haihtui, suolat jäivät... Näin syntyi maailman suurin typpiyhdisteesiintymä.

Toinen kuuluisa saksalainen kemisti Johann Rudolf Glauber, joka eli 1600-luvulla, totesi typpisuolojen poikkeuksellisen merkityksen kasvien kehitykselle. Kirjoituksissaan pohtiessaan typpipitoisten aineiden kiertokulkua luonnossa hän käytti sellaisia ​​ilmaisuja kuin "typpipitoiset maaperämehut" ja "suolapippuri - hedelmällisyyden suola".

Mutta luonnollista salpetaria alettiin käyttää lannoitteena vasta viime vuosisadan alussa, kun Chilen esiintymiä alettiin kehittää. Se oli tuolloin ainoa merkittävä sitoutuneen typen lähde, josta ihmiskunnan hyvinvointi näytti riippuvan. Typpiteollisuus ei tuolloin tullut kysymykseenkään.

Vuonna 1824 englantilainen pappi Thomas Malthus julisti surullisen oppinsa, jonka mukaan väestö kasvaa paljon nopeammin kuin ruoan tuotanto. Tuolloin Chilen salpeterin vienti oli vain noin 1000 tonnia vuodessa. Vuonna 1887 Malthusin maanmies, kuuluisa tiedemies Thomas Huxley ennusti sivilisaation lähestyvän lopun "typen nälän" vuoksi, jonka pitäisi tulla Chilen salpietariesiintymien kehittymisen jälkeen (sen tuotanto oli siihen mennessä jo yli 500 tuhatta tonnia vuodessa).

Yksitoista vuotta myöhemmin toinen kuuluisa tiedemies, Sir William Crookes, kertoi British Society for the Advancement of Sciencelle, että alle puolen vuosisadan kuluttua tapahtuisi ruokaromahdus, jos väestö ei vähene. Hän perusteli myös surullista ennustettaan sillä tosiasialla, että "pian Chilen salpietariesiintymät loppuvat täydellisesti" kaikkine seurauksineen.

Nämä ennustukset eivät toteutuneet - ihmiskunta ei kuollut, vaan hallitsee elementin nro 7 keinotekoisen kiinnityksen. Lisäksi luonnollisen suolan osuus on nykyään vain 1,5 % maailman typpeä sisältävien aineiden tuotannosta.

Kuinka typpi sidottiin

Ihmiset ovat voineet saada typpiyhdisteitä jo pitkään. Samaa salaattia valmistettiin erityisissä vajaissa - salpietari, mutta tämä menetelmä oli hyvin alkeellinen. Salaattia valmistetaan kasoista lantaa, tuhkaa, jätöksiä, ihon raapuja, verta, perunan latvoja. Näiden kahden vuoden ajan kasoja kastellaan virtsalla ja käännetään ympäri, minkä jälkeen niihin muodostuu suolapinnoite, "sellainen kuvaus salaattituotannosta on eräässä vanhassa kirjassa.

Hiili, joka sisältää jopa 3 % typpeä, voi toimia myös typpiyhdisteiden lähteenä. Sitoutunut typpi! Tätä typpeä alettiin eristää hiilen koksauksen aikana, jolloin ammoniakkifraktio vangittiin ja se johdettiin rikkihapon läpi.

Lopputuote on ammoniumsulfaatti. Mutta tämä on yleensä murusia. On jopa vaikea kuvitella, kuinka sivilisaatiomme kehittyisi, jos se ei ratkaisisi teollisesti hyväksyttävää ilmakehän typen sitoutumisen ongelmaa ajoissa.

Scheele oli ensimmäinen, joka sitoi ilmakehän typpeä. Vuonna 1775 hän sai natriumsyanidia kuumentamalla soodaa hiilen kanssa typpiatmosfäärissä:

Na2CO3 + 4C + N2 → 2NaCN + 3CO.

Vuonna 1780 Priestley havaitsi, että veden päälle käännetyn astian sisältämän ilman tilavuus pienenee, jos sen läpi johdetaan sähkökipinä, ja vesi saa heikon hapon ominaisuudet. Tämä koe oli, kuten tiedämme (Priestley ei tiennyt), malli typen kiinnittymisen luonnollisesta mekanismista. Neljä vuotta myöhemmin Cavendish, joka kuljetti sähköpurkauksen lasiputkeen suljetun ilman läpi alkalilla, löysi sieltä salpeterin.

Ja vaikka kaikki nämä kokeet eivät voineet mennä tuolloin laboratorioiden ulkopuolelle, ne osoittavat prototyypin typen sitomiseen teollisista menetelmistä - syanamidista ja kaaresta, jotka ilmestyivät 1800-1900-luvun vaihteessa.

Syanamidimenetelmän patentoivat vuonna 1895 saksalaiset tutkijat A. Frank ja N. Caro. Tämän menetelmän mukaan typpi, kun sitä kuumennettiin kalsiumkarbidilla, sitoutui kalsiumsyanamidiin:

CaC 2 + N 2 → Ca(CN) 2.

Vuonna 1901 Frankin poika, joka esitti ajatuksen, että kalsiumsyanamidi voisi toimia hyvänä lannoitteena, loi olennaisesti perustan tämän aineen tuotannolle. Kiinteän typen teollisuuden kasvua edesauttoi halvan sähkön ilmaantuminen. Lupaavin tapa kiinnittää ilmakehän typpeä XIX vuosisadan lopussa. katsottiin kaareksi käyttämällä sähköpurkausta. Pian Niagaran voimalaitoksen rakentamisen jälkeen amerikkalaiset käynnistivät lähistöllä (vuonna 1902) ensimmäisen kaarivoimalan. Kolme vuotta myöhemmin Norjassa otettiin käyttöön kaariinstallaatio, jonka ovat kehittäneet teoreetikko ja revontulien tutkimuksen asiantuntija H. Birkeland ja käytännön insinööri S. Eide. Tämän tyyppiset kasvit ovat yleisiä; heidän tuottamaaan suolapippuria kutsuttiin norjalaiseksi. Kuitenkin sähkön kulutus tässä prosessissa oli erittäin korkea ja oli 70 tuhatta kilowattia/tunti sitoutunutta typpeä kohti, ja vain 3 % tästä energiasta käytettiin suoraan kiinnitykseen.

Ammoniakin kautta

Edellä luetellut typensidontamenetelmät olivat vain lähestymistapoja menetelmälle, joka ilmestyi vähän ennen ensimmäistä maailmansotaa. Hänestä amerikkalainen tieteen popularisoija E. Slosson huomautti hyvin nokkelasti: "Aina on sanottu, että britit hallitsevat merta ja ranskalaiset maalla, kun taas saksalaisille jää vain ilma. Saksalaiset näyttivät ottavan tämän vitsin vakavasti ja alkoivat käyttää ilmavaltakuntaa hyökätäkseen brittejä ja ranskalaisia ​​vastaan... Keisarilla... hallussaan kokonainen zeppeliinilaivasto ja typen sitomismenetelmä, jota mikään muu kansa ei tuntenut. Zeppeliinit puhkesivat kuin turvatyynyt, mutta typen kiinnityslaitokset jatkoivat toimintaansa ja tekivät Saksasta riippumattoman Chilestä paitsi sotavuosina, myös rauhan aikana.

Slosson ei ollut aivan oikeassa sanoessaan, että menetelmää typen kiinnittämiseksi ammoniakiksi ei tunneta muualla kuin Saksassa. Tämän prosessin teoreettiset perustat loivat ranskalaiset ja brittiläiset tiedemiehet. Vuonna 1784 kuuluisa C. Berthollet määritti ammoniakin koostumuksen ja ehdotti tämän aineen synteesin ja hajoamisen reaktioiden kemiallista tasapainoa. Viisi vuotta myöhemmin englantilainen W. Austin teki ensimmäisen yrityksen syntetisoida NH 3:a typestä ja vedystä. Ja lopuksi ranskalainen kemisti A. Le Chatelier, joka muotoili selkeästi liikkuvan tasapainon periaatteen, oli ensimmäinen, joka syntetisoi ammoniakkia. Samaan aikaan hän käytti korkeaa painetta ja katalyyttejä - sienimäistä platinaa ja rautaa. Vuonna 1901 Le Chatelier patentoi tämän menetelmän.

Ammoniakin synteesiä tutkivat vuosisadan alussa myös E. Perman ja G. Atkins Englannissa. Nämä tutkijat käyttivät kokeissaan erilaisia ​​metalleja katalyytteinä, erityisesti kuparia, nikkeliä ja kobolttia ...

Mutta ammoniakin synteesin luominen vedystä ja typestä teollisessa mittakaavassa onnistui ensimmäistä kertaa Saksassa. Tämä on kuuluisan kemistin Fritz Haberin ansio. Vuonna 1918 hänelle myönnettiin kemian Nobelin palkinto.

Saksalaisen tiedemiehen kehittämä NH 3:n tuotantotekniikka oli hyvin erilainen kuin muut tuon ajan teollisuudenalat. Tässä sovellettiin ensimmäistä kertaa suljetun syklin periaatetta jatkuvasti toimivilla laitteilla ja energian talteenotolla. Ammoniakin synteesin teknologian lopullisen kehityksen sai päätökseen Haberin kollega ja ystävä K. Bosch, jolle myönnettiin myös Nobel-palkinto vuonna 1931 kemiallisten synteesimenetelmien kehittämisestä korkeissa paineissa.

Luonnon polulla

Ammoniakin synteesistä on tullut toinen malli elementin nro 7 luonnolliselle kiinnittymiselle. Muista, että mikro-organismit sitovat typpeä NH 3:ssa. Kaikilla Haber-Boschin prosessin eduilla se näyttää epätäydelliseltä ja hankalalta luonnolliseen prosessiin verrattuna!

"Ilmakehän typen biologinen kiinnittyminen... oli eräänlainen paradoksi, jatkuva haaste kemisteille, eräänlainen osoitus tietomme riittämättömyydestä." Nämä sanat kuuluvat Neuvostoliiton kemisteille M.E. Volpin ja A.E. Shilov, joka yritti kiinnittää molekyylin typpeä lievissä olosuhteissa.

Aluksi tuli epäonnistumisia. Mutta vuonna 1964 Neuvostoliiton tiedeakatemian organoelementtiyhdisteiden instituutissa Volpinin laboratoriossa tehtiin löytö: siirtymämetalliyhdisteiden - titaanin, vanadiinin, kromin, molybdeenin ja raudan - läsnäollessa - alkuaine nro. 7 aktivoituu ja muodostaa normaaleissa olosuhteissa monimutkaisia ​​yhdisteitä, jotka hajoavat veden vaikutuksesta ammoniakiksi. Juuri nämä metallit toimivat typen kiinnityskeskuksina typpeä sitovissa entsyymeissä ja erinomaisina katalyytteinä ammoniakin tuotannossa.

Pian sen jälkeen kanadalaiset tiedemiehet A. Allen ja K. Zenof, tutkiessaan hydratsiini N 2 H 2:n reaktiota ruteenitrikloridin kanssa, saivat kemiallisen kompleksin, jossa taas lievissä olosuhteissa typpi osoittautui sitoutuneeksi. Tämä tulos oli niin vastoin tavallisia ajatuksia, että lehden toimittajat, jonne tutkijat lähettivät artikkelinsa sensaatiomaisella viestillä, kieltäytyivät julkaisemasta sitä. Myöhemmin Neuvostoliiton tutkijat onnistuivat saamaan typpeä sisältäviä orgaanisia aineita lievissä olosuhteissa. On vielä liian aikaista puhua teollisista menetelmistä ilmakehän typen lievään kemialliseen kiinnittämiseen, mutta saavutettu edistys antaa meille mahdollisuuden ennakoida tulevaa vallankumousta kiinnityselementin #7 tekniikassa.

Nykyaikainen tiede ei ole unohtanut vanhoja menetelmiä typpiyhdisteiden saamiseksi oksidien kautta. Tässä pääasialliset ponnistelut kohdistuvat sellaisten teknisten prosessien kehittämiseen, jotka nopeuttavat N2-molekyylin hajoamista atomeiksi. Typen hapettumisen lupaavimpia alueita ovat ilman poltto erikoisuuneissa, plasmapolttimien käyttö ja kiihdytetyn elektronisuihkun käyttö näihin tarkoituksiin.

Miksi pelätä?

Nykyään ei ole mitään syytä pelätä, että ihmiskunta koskaan joutuisi kokemaan typpiyhdisteiden puutetta. Elementin #7 teollinen kiinnitys etenee uskomatonta vauhtia. Jos 60-luvun lopussa maailman sidotun typen tuotanto oli 30 miljoonaa tonnia, niin ensi vuosisadan alkuun mennessä se nousee todennäköisesti miljardiin tonniin!

Tällaiset onnistumiset eivät ole vain rohkaisevia, vaan myös huolestuttavia. Tosiasia on, että N 2:n keinotekoinen kiinnittäminen ja valtavan määrän typpeä sisältävien aineiden vieminen maaperään on karkein ja merkittävin ihmisen puuttuminen aineiden luonnolliseen kiertoon. Nykyään typpilannoitteet eivät ole vain hedelmällisyyttä edistäviä aineita, vaan myös ympäristön saasteita. Ne huuhtoutuvat maaperästä jokiin ja järviin, aiheuttavat haitallista altaiden kukintaa ja kulkeutuvat ilmavirtojen mukana pitkiä matkoja...

Jopa 13 % kivennäislannoitteiden sisältämästä typestä menee pohjaveteen. Typpiyhdisteet, erityisesti nitraatit, ovat haitallisia ihmisille ja voivat aiheuttaa myrkytyksen. Tässä on typen syöttölaite sinulle!

Maailman terveysjärjestö (WHO) on hyväksynyt juomaveden suurimman sallitun nitraattipitoisuuden: 22 mg/l lauhkeilla leveysasteilla ja 10 mg/l tropiikissa. Neuvostoliitossa terveysstandardit säätelevät nitraattipitoisuutta altaiden vedessä "trooppisten" standardien mukaisesti - enintään 10 mg / l. Osoittautuu, että nitraatit ovat "kaksiteräinen" lääke ...

4. lokakuuta 1957 ihmiskunta puuttui jälleen elementin nro 7 kiertokulkuun laukaisemalla avaruuteen typellä täytetyn "pallon" - ensimmäisen keinotekoisen satelliitin ...

Mendelejev typestä

”Vaikka aktiivisin, ts. helpoin ja usein kemiallisesti aktiivisin osa ympäröivästä ilmasta on happi, mutta sen suurin massa sekä tilavuuden että painon perusteella on typpi; nimittäin kaasumainen typpi muodostaa yli 3/4, vaikkakin alle 4/5, ilman tilavuudesta. Ja koska typpi on vain hieman kevyempää kuin happi, ilmassa olevan typen painopitoisuus on noin 3/4 sen koko massasta. Ilman koostumukseen joutuessaan näin merkittävässä määrin typellä ei ilmeisesti ole erityisen merkittävää roolia ilmakehässä, jonka kemiallinen vaikutus määräytyy pääasiassa sen happipitoisuuden perusteella. Mutta oikea käsitys typestä saadaan vasta, kun opimme, että eläimet eivät voi elää pitkään puhtaassa hapessa, ne jopa kuolevat ja että ilman typpi, vaikkakin vain hitaasti ja pikkuhiljaa, muodostaa erilaisia ​​yhdisteitä, joista osa niillä on tärkeä rooli luonnossa, erityisesti organismien elämässä.

Missä typpeä käytetään?

Typpi on kaikista kaasuista halvin, kemiallisesti inertti normaaleissa olosuhteissa. Sitä käytetään laajalti kemiallisessa teknologiassa hapettamattomien ympäristöjen luomiseen. Helposti hapettuvia yhdisteitä varastoidaan laboratorioissa typpiatmosfäärissä. Erinomaiset maalaukset sijoitetaan joskus (varastointiin tai kuljetuksen aikana) typellä täytettyihin hermeettisiin koteloihin - suojaamaan maalia kosteudelta ja ilman kemiallisesti aktiivisilta komponenteilta.

Typellä on merkittävä rooli metallurgiassa ja metallintyöstyksessä. Eri metallit sulassa tilassa reagoivat eri tavalla typen läsnäoloon. Esimerkiksi kupari on täysin inerttiä typen suhteen, joten kuparituotteet usein hitsataan tämän kaasun suihkussa. Magnesium päinvastoin, kun se poltetaan ilmassa, se antaa yhdisteitä paitsi hapen, myös typen kanssa. Joten työskenneltäessä magnesiumtuotteiden kanssa korkeissa lämpötiloissa typpiympäristöä ei voida soveltaa. Titaanipinnan typpikyllästys antaa metallille lisää lujuutta ja kulutuskestävyyttä - se muodostaa erittäin vahvan ja kemiallisesti inertin titaaninitridin. Tämä reaktio tapahtuu vain korkeissa lämpötiloissa.

Tavallisissa lämpötiloissa typpi reagoi aktiivisesti vain yhden metallin, litiumin, kanssa.

Suurin määrä typpeä menee ammoniakin tuotantoon.

typpinarkoosi

Laajalle levinnyt mielipide typen fysiologisesta inertsyydestä ei ole täysin oikea. Typpi on fysiologisesti inerttiä normaaleissa olosuhteissa.

Paineen lisääntyessä esimerkiksi sukeltajien sukeltaessa liuenneen typen pitoisuus kehon proteiinissa ja erityisesti rasvakudoksissa kasvaa. Tämä johtaa niin kutsuttuun typpinarkoosiin. Sukeltaja näyttää humalassa: liikkeiden koordinaatio häiriintyy, tajunta hämmentyy. Siitä, että syynä tähän on typpi, tutkijat vakuuttuivat lopulta suoritettuaan kokeita, joissa sukeltajan pukuun syötettiin tavallisen ilman sijasta helium-happiseosta. Samalla anestesian oireet hävisivät.

tilaa ammoniakkia

Aurinkokunnan suuret planeetat Saturnus ja Jupiter koostuvat, kuten tähtitieteilijät uskovat, osittain kiinteästä ammoniakista. Ammoniakki jäätyy -78°C:ssa, kun taas esimerkiksi Jupiterin pinnalla keskilämpötila on 138°C.

Ammoniakki ja ammonium

Suuressa typen perheessä on outo yhdiste - ammonium NH 4. Vapaassa muodossa sitä ei löydy mistään, ja suoloissa sillä on alkalimetallin rooli. Nimen "ammonium" ehdotti vuonna 1808 kuuluisa englantilainen kemisti Humphrey Davy. Latinankielinen sana ammonium tarkoitti kerran: suolaa ammoniumista. Ammoniakki on alue Libyassa. Siellä oli egyptiläisen jumalan Ammonin temppeli, jonka mukaan koko alue kutsuttiin. Ammoniakissa ammoniumsuoloja (pääasiassa ammoniakkia) on jo pitkään saatu polttamalla kamelin lantaa. Suolojen hajoaminen tuotti kaasua, jota nykyään kutsutaan ammoniakiksi.

Vuodesta 1787 (sama vuosi, jolloin termi "typpi" otettiin käyttöön) kemikaalinimikkeistön komissio on antanut tälle kaasulle nimen ammoniakki (ammoniakki). Venäläinen kemisti Ya.D. Tämä nimi vaikutti Zakharovilta liian pitkältä, ja vuonna 1801 hän jätti siitä kaksi kirjainta pois. Näin syntyi ammoniakki.

Ilokaasu

Viidestä typen oksidista kaksi - oksidi (NO) ja dioksidi (NO 2) - ovat löytäneet laajan teollisen käytön. Kahta muuta - typpihappoanhydridiä (N 2 O 3) ja typpihappoanhydridiä (N 2 O 5) - ei usein löydy laboratorioista. Viides on typpioksiduuli (N 2 O). Sillä on hyvin erikoinen fysiologinen vaikutus, minkä vuoksi sitä usein kutsutaan naurukaasuksi.

Erinomainen englantilainen kemisti Humphrey Davy järjesti erikoisistuntoja tämän kaasun avulla. Näin yksi Davyn aikalaisista kuvaili dityppioksidin vaikutusta: "Jotkut herrat hyppäsivät pöydillä ja tuoleilla, toiset pääsivät kielensä irti, toiset osoittivat äärimmäistä taipumusta tappeluun."

Swift nauroi turhaan

Tunnettu satiiri Jonathan Swift pilkkasi mielellään nykytieteen hedelmättömyyttä. Teoksessa Gulliver's Travels, Lagado Academyn kuvauksessa, on tällainen paikka: ”Hänellä oli käytössään kaksi suurta huonetta, jotka olivat täynnä mitä hämmästyttävimmistä uteliaisuuksista; hänen alaisuudessaan työskenteli viisikymmentä avustajaa. Jotkut kondensoivat ilman kuivaksi tiheäksi aineeksi, uuttaen siitä salpeteria ... "

Nyt ilmasta saatu suola on täysin todellinen asia. Ammoniumnitraatti NH 4 NO 3 on todellakin valmistettu ilmasta ja vedestä.

Bakteerit sitovat typpeä

Ajatuksen siitä, että jotkut mikro-organismit voivat sitoa ilmakehän typpeä, ilmaisi ensimmäisenä venäläinen fyysikko P. Kossovich. Venäläinen biokemisti S.N. Winogradsky oli ensimmäinen, joka eristi yhden tyyppisiä typpeä sitovia bakteereja maaperästä.

Kasvit ovat nirsoja

Dmitri Nikolaevich Pryanishnikov havaitsi, että jos kasvi antaa mahdollisuuden valita, se suosii ammoniakkityppeä nitraatin sijaan. (Nitraatit ovat typpihapon suoloja).

Tärkeä hapetin

Typpihappo HNO 3 on yksi tärkeimmistä kemianteollisuuden hapettimista. Ensimmäinen, joka valmisti sen rikkihapolla suolapisaralla, oli yksi 1600-luvun suurimmista kemististä. Johann Rudolf Glauber.

Tällä hetkellä typpihapon avulla saatavien yhdisteiden joukossa on monia ehdottoman välttämättömiä aineita: lannoitteita, väriaineita, polymeerimateriaaleja, räjähteitä.

Kaksoisrooli

Joillakin maatalouskemiassa käytetyillä typpeä sisältävillä yhdisteillä on kaksi tehtävää. Esimerkiksi puuvillanviljelijät käyttävät kalsiumsyanamidia lehtienpoistoaineena, aineena, joka aiheuttaa lehtien putoamisen ennen sadonkorjuuta. Mutta tämä yhdiste toimii myös lannoitteena.

Typpi torjunta-aineissa

Kaikki aineet, mukaan lukien typpi, eivät edistä minkään kasvien kehitystä. Fenoksietikka- ja trikloorifenoksietikkahappojen amiinisuolat ovat rikkakasvien torjunta-aineita. Ensimmäinen estää rikkakasvien kasvua viljakasvien pelloilla, toista käytetään maan raivaamiseen peltoon - se tuhoaa pieniä puita ja pensaita.

Polymeerit: biologisista epäorgaanisiin

Typpiatomit ovat osa monia luonnollisia ja synteettisiä polymeerejä - proteiinista nailoniin. Lisäksi typpi on olennainen osa hiilettömiä, epäorgaanisia polymeerejä. Epäorgaanisen kumin - polyfosfonitriilikloridin - molekyylit ovat suljettuja syklejä, jotka koostuvat vuorottelevista typpi- ja fosforiatomeista, joita ympäröivät kloori-ionit. Epäorgaaniset polymeerit sisältävät myös joidenkin metallien nitridejä, mukaan lukien kovimmat kaikista aineista - boratsoni.

Lannoitteet ovat puutarhurin tärkein ase. Juuri rikastamalla maaperää erilaisilla yhdisteillä voimme luottaa saavamme hyvä vuosisato samalta maalta. Puutarhan kasvit vaativat kuitenkin täyden valikoiman mineraali- ja orgaanisia lisäaineita, ja puutarhurin on navigoitava tässä lajikkeessa melko hyvin. Tänään olemme kiinnostuneita siitä, mitä nämä ryhmät ovat, mitä ne ovat ja mikä vaikutus niillä on kasvien kasvuun ja kehitykseen - tarkastelemme kaikkea tätä yksityiskohtaisesti.

Mikä on typpi

Ensinnäkin sinun on tärkeää tietää, että tämä on yksi yleisimmistä elementeistä planeetallamme. Ilman sitä ei voi olla olemassa elävää organismia, ja tämä koskee myös kasveja. Typpi on tärkeä osa proteiineja ja aminohappoja, nukleiinihappoja. Siksi puutarhurin ensimmäinen käsky sanoo, että hänen on levitettävä säännöllisesti typpilannoitteita. Mikä se on? Puhumme tästä alla, mutta toistaiseksi - hieman enemmän teoriaa. Riittävän määrän typpeä maaperässä lisää satoa, ja sen puute vähentää sitä jyrkästi. Siksi joka vuosi hoidettavat puutarhapalstat tarvitsevat jatkuvaa näiden aineiden käyttöä. On kuitenkin myös muistettava, että ilmeisestä hyödyllisyydestä huolimatta sitä tulee käyttää erittäin säästeliäästi. Tosiasia on, että tämän aineen ylimäärä maaperässä johtaa kasvullisen järjestelmän lisääntymiseen ja hedelmän lähes täydelliseen lopettamiseen.

Miksi kasvit tarvitsevat typpeä?

Tiedämme jo, että hyvää satoa ei voida saada pelkillä maaperän luonnonvaroilla. Siksi on erittäin tärkeää täydentää jatkuvasti ravintoaineita. Miksi typpilannoitus on niin tärkeää? Mitä aineita se tulee olemaan - orgaaninen tai mineraali - jokainen puutarhuri päättää vuodenajasta ja edellisestä pintakäsittelystä riippuen, alla tarkastellaan optimaalista pintakäsittelyaikataulua. Mutta kun puhe ei siitä. Typpi on osa klorofylliä, jota tarvitaan aurinkoenergian imeytymiseen. Myös lipoidit, alkaloidit ja monet muut kasveille tärkeät aineet sisältävät runsaasti typpeä.

Nuoret varret ja lehdet ovat erityisen runsaasti typpeä keväällä, itse kasvin aktiivisen kasvun vaiheessa. Tarvittaessa, kun uusia silmuja, lehtiä ja varsia ilmestyy, ne ryntäävät niihin. Ja pölytyksen jälkeen ne siirtyvät lisääntymiselimiin, joissa ne kerääntyvät proteiinien muodossa. Eli on erittäin tärkeää tuoda typpilannoitteita maaperään ajoissa. Kerromme sinulle yksityiskohtaisesti, mitä nämä aineet ovat, mutta toistaiseksi huomaamme, että jos tätä sääntöä noudatetaan, sadon määrä ja laatu lisääntyvät merkittävästi. Erityisesti hedelmien proteiini muuttuu arvokkaammaksi, ja itse puutarhakasvit kasvavat paljon nopeammin.

Lannoitteiden tyypit

Siirrymme sujuvasti luokitteluun, mikä tarkoittaa, että kerromme lisää typpilannoitteista. "Mitä nämä ovat?" kysyt? Ensinnäkin kokenut puutarhuri muistaa tietysti mineraalin, ja tämä ei ole yllättävää. Loppujen lopuksi tapaamme heidät yleensä erikoisliikkeissä asianmukaisen merkin alla. Lista ei kuitenkaan lopu tähän. On myös orgaanisia typpilannoitteita. Nämä ovat pääasiassa kasvi- ja eläinperäisiä ravinteita. Se voi olla sinulle ilmestys, mutta lanta sisältää noin 1 % typpeä. On muitakin typpilannoitteita. Mitä nämä ovat esim. Kyllä, ainakin komposti, jossa roska- ja turpekeskustelussa saavutetaan harkitsemamme aineen 1,5 % pitoisuus ja jos kompostikuoppaan laitetaan vihreitä lehtiä, niin yllä oleva luku nousee 2,5 %:iin. . Tämä on paljon, mutta on olemassa muita orgaanisia pintasidoksia, jotka helposti peittävät nämä numerot. Nämä ovat lintujen ulosteita, jotka sisältävät vähintään 3 % typpeä. Emme kuitenkaan saa unohtaa, että tällaiset sidokset ovat melko myrkyllisiä, mikä tarkoittaa, että niitä ei pidä kuljettaa pois.

Nestemäiset typpilannoitteet (ammoniakkiryhmä)

Harkitsemme edelleen typpilannoitteita. Kemiallisen alkuaineen nimi - "typpi" - käännetään "elämäksi", josta voimme päätellä, että ilman tällaisia ​​aineita vihreiden istutusten kasvu ja kehitys on yksinkertaisesti mahdotonta. Puhutaanpa ensin tämän lannoitteen nestemäisistä muodoista. Niiden tuotanto on paljon halvempaa kuin kiinteiden analogien tuotanto, mikä tarkoittaa, että voit säästää paljon ostaessasi. Ja niitä on vain kolme tyyppiä, jotka ovat kaikkien kesäasukkaiden saatavilla: nämä ovat vedetön ammoniakki, ammoniakkivesi ja ammoniakki. Niillä kaikilla on erilaiset pitoisuudet, joten on tärkeää selvittää etukäteen, mikä typpilannoitteista on typpirikkaampi kuin muut. Se on kiistatta lisäaine, joka on valmistettu nesteyttämällä ammoniakkia korkeassa paineessa ja sisältää vähintään 82 % pääaineesta.

Nestemäisen typpilannoitteen levittämisen ominaisuudet maaperään

On joitakin vivahteita, jotka on otettava huomioon. Tällaisten pintasidosten levittäminen maaperään on helppoa ja yksinkertaista, mutta typen hävikkiä voi tapahtua useista syistä. Ensinnäkin tämä on vapaan, vedettömän ammoniakin haihdutus. Lisäksi maaperän kolloidit imevät välittömästi typpeä, ja osa lannoitteesta reagoi veden kanssa ja muuttuu ammoniumhydroksidiksi. Tämä lannoite on parasta levittää maaperään syksyllä sen jälkeen, kun se on kyllästetty humuksella, mikä vähentää häviöitä monta kertaa.

Nitraattiryhmä

Nestemäistä muotoa käyttävät melko usein pienet puutarhatilat. Jos puhumme teollisesta mittakaavasta, sinun on lisäksi mietittävä, mitä typpilannoitteita on parempi käyttää. Yksi suosituimmista keinoista on Se on monipuolinen tuote, joka tarjoaa nopean vaikutuksen. Lannoitetta myydään valkoisen vaaleanpunaisena rakeina. Sen typpipitoisuus on 35%, mikä on aivan tarpeeksi, kun otetaan huomioon vaikuttavan aineen korkea säilyvyys maaperässä. Monet puutarhurit vakuuttavat: salpetterin ostaminen riittää, ja sivustollasi ei enää ole pulaa tästä elementistä. Se tuodaan maaperään aikaisin keväällä, koska se on tarpeen juuri nopean käynnistyksen ja kasvien hyvän kehityksen kannalta. Arvioitu kulutus - 25-30 g / 1m 2. Lisäksi voit valmistaa itsenäisesti nestemäisen liuoksen - tätä varten sinun on laimennettava 20 g 10 litraa vettä kohti.

Mitä muita typpilannoitteita on olemassa?

Ammoniumnitraattiryhmä (ammoniumsulfaatti)

Tämä on toinen suosittu lääke, joka näyttää kiteytyneeltä suolalta. Sen typpipitoisuus on hieman pienempi, noin 21 %. Sitä voidaan levittää maaperään sekä keväällä että syksyllä, ja sadon intensiteetistä riippuen voidaan vaihdella yksi tai kaksi kertaa maan rikastuminen vuodessa. Lannoite ei huuhtoudu pois maaperästä, mikä tarkoittaa, että sillä on kestävä vaikutus. Monet puutarhurit ovat havainneet maaperän lievää happamoitumista sen säännöllisessä käytössä. Maaperään on lisättävä 40-50 g mainittua ainetta per 1 m 2.

Amidilannoitteet

Kirkkain edustaja on urea. Tämä on yksi tärkeimmistä typpeä sisältävistä lannoitteista (typpipitoisuus - 46%). Pääsääntöisesti sitä käytetään keväällä, mutta raskaimmilla mailla sitä voidaan levittää myös syksyllä. Ota tätä varten 20 g per 1 m 2. Mutta jos sinun on valmistettava ruiskutusliuos, voit laimentaa 30 - 40 g 10 litraa vettä kohti.

Tämä ei kuitenkaan ole kaikki nykyään olemassa olevat typpilannoitteet. Lista jatkuu urealla ja kalsiumsyanamidilla. On huomattava, että arvokkain, halvin ja edullisin keino on urea. Tämä on erittäin väkevä lannoite, joka voi aiheuttaa palovammoja kasveille, joten sinun on oltava erittäin varovainen levittäessäsi sitä maaperään.

Sovellus

Nyt olet selvittänyt mitkä lannoitteet ovat typpipitoisia, ja voimme keskustella hieman lisää niiden käytöstä kesämökilläsi. Älä unohda, että ruokinnan aika ja määrä riippuu suoraan maaperän tyypistä ja typen puutteesta siinä. On pidettävä mielessä, että kun käytetään suurta määrää typpeä sisältävää lannoitetta, kukinta tapahtuu paljon myöhemmin, eikä hedelmää välttämättä tapahdu ollenkaan. Mitä kasveja on ruokittava typellä? Ehdottomasti kaikki paitsi sinimailas ja apila. Jokaisella kulttuurilla on kuitenkin omat ravitsemustarpeensa, ja tämä on otettava huomioon.

Kasvit, joilla on korkeat typpilannoitteiden vaatimukset

Nämä ovat kaikkien tuttuja ja puutarhapalstoillamme laajasti levinneitä viljelykasveja: kaali ja peruna, kurpitsa ja kesäkurpitsa, paprika ja munakoiso sekä herkullinen raparperi. Niitä kasvatettaessa on tarpeen levittää typpeä sekä ennen istutusta että kasvukauden aikana. Ammoniumnitraattia suositellaan käytettäväksi vähintään 25 g/m2. On välttämätöntä tietää, mitä typpilannoitteet ovat, jos aiot kasvattaa hedelmäkasveja, kuten vadelmia ja karhunvatukoita, mansikoita, kirsikoita ja luumuja. On erittäin tärkeää käyttää näitä lisäaineita täysimääräisesti, jos aiot istuttaa koristedaaliaja ja flokseja, pioneja ja zinniaa, orvokkeja ja liljoja.

Toinen ryhmä: keskimääräinen typen tarve

Näitä ovat tomaatit ja kurkut, punajuuret ja porkkanat, valkosipuli, maissi ja persilja. Hedelmä- ja marjakasveista mainittakoon herukat ja karviaiset sekä omenapuut. Useimmat yksivuotiset kukat voidaan katsoa kuuluvan samaan ryhmään.

Näitä kasveja kasvatettaessa riittää, että typpeä levitetään kerran vuodessa - aikaisin keväällä. Tämä riittää, jotta kasvit tuntevat olonsa mukavaksi. On suositeltavaa levittää enintään 20 g suolapippuria per 1 m 2.

Kolmas ryhmä

Nämä ovat kasveja, joilla on kohtalainen typen tarve. Suositeltu annos on 15 g ammoniumnitraattia 1 m 2:tä kohti. Tämä sisältää kaikki lehtivihannekset, sipulit ja retiisit sekä varhaiset perunat. Tämän ryhmän kirkkaat edustajat ovat kaikki sipulimuotoisia koristekasveja. Lopuksi vaativimpia ovat palkokasvit (vain 7 g lannoitetta per 1 m 2 riittää). Tämä ei ole vain herneitä ja papuja, vaan myös koristekasveja, kuten atsalea, kanerva ja monet muut.

Lannoitusmenetelmät

Jotta nämä aineet toimisivat ajoissa, niitä on käytettävä oikein ja mikä tärkeintä, lisätä ne ajoissa. Tätä varten käytetään erilaisia ​​menetelmiä. Ensimmäinen on leviämässä. Se voidaan tehdä sekä käsin että tämän menetelmän avulla. Tätä menetelmää käytetään ennen kylvöä, koska lannoitteen liukeneminen kestää kauan. Toinen on teippimenetelmä, jossa ammoniumnitraattia tai muuta kivennäistyppilannoitetta levitetään kapeassa nauhassa lähellä kasveja maanpinnalla tai matalaan syvyyteen. Vahvalla puutteella ruiskutusta käytetään hätätoimenpiteenä. Lopuksi lannoitteet ovat nestemäisessä muodossa, mikä tarkoittaa, että voit käyttää tippakastelua.

Kuinka diagnosoida typen puute

Toivomme, että nyt et ole ymmälläsi kysymyksestä "typpilannoitteet - mitä ne ovat?" Sivulla esitetyt valokuvat osoittavat selvemmin tällaisten sidosten koko valikoiman. On kuitenkin erittäin tärkeää ymmärtää, milloin on aika tuoda ne maaperään ja milloin huonon kasvun syy on täysin erilainen. Typen puutteessa havaitaan ensisijaisesti koko kasvin, erityisesti sen lehtien, kasvun estyminen ja kellastuminen. Sinun tulee myös olla huolissaan, jos kasvin väri on muuttunut vaaleankeltaiseksi. Ensimmäinen merkki, jonka pitäisi varoittaa sinua, on vanhojen lehtien reunojen kellastuminen. Sitten ne kuivuvat ja putoavat.

Merkkejä ylimääräisestä typestä

Joskus on vaikeaa erottaa toisistaan, eli ravintoaineiden puute ja ylimäärä. Siksi sinun on aloitettava siitä, mitä ja missä määrin levitit maaperään, samoin kuin kasveistasi. Ensinnäkin ylimääräinen typpi ilmenee siinä, että kasvin vihreä osa muuttuu pehmeäksi ja reheväksi, nopeuttaa sen kasvua, mutta kukinta ja munasarjat ovat yleensä kaukana ajasta jäljessä. Jos typen ylimäärä on merkittävämpi, havaitaan lehtien palovammoja ja sitten niiden täydellinen kuolema. Tämän jälkeen myös juuristo kuolee.

Yhteenvetona

Siten kasvien ravinnon optimoimiseksi voit käyttää orgaanista ainetta (lantaa tai lintujen jätöksiä) tai mineraalilannoitteita, mikä on yleensä kätevämpää. Se voi olla ammoniumnitraattia (typpipitoisuus - 34%) tai ammoniumsulfaattia (21%). Saatat tarvita myös kalsiumia (15 %) ja (16 %). Jos kasveilla on vakava typen puute tai jos aiot istuttaa niitä vaativimpia kasveja, on parasta ottaa urea (46%). Käytä lannoitteita oikeassa suhteessa ja juuri silloin, kun niitä eniten tarvitaan.

Typpi on kemiallinen alkuaine, jonka atominumero on 7. Se on hajuton, mauton ja väritön kaasu.


Näin ollen ihminen ei tunne typen läsnäoloa maan ilmakehässä, kun taas se koostuu tästä aineesta 78 prosentilla. Typpi on yksi yleisimmistä aineista planeetallamme. Voit usein kuulla, että ilman typpeä ei olisi, ja tämä on totta. Loppujen lopuksi proteiiniyhdisteet, jotka muodostavat kaiken elävän, sisältävät välttämättä typpeä.

typpeä luonnossa

Typpeä löytyy ilmakehästä kahdesta atomista koostuvien molekyylien muodossa. Ilmakehän lisäksi typpeä on maan vaipassa ja maaperän humuskerroksessa. Teollisen tuotannon pääasiallinen typen lähde ovat mineraalit.

Kuitenkin viime vuosikymmeninä, kun mineraalivarat alkoivat ehtyä, oli kiireellinen tarve poistaa typpeä ilmasta teollisessa mittakaavassa. Tällä hetkellä tämä ongelma on ratkaistu ja ilmakehästä otetaan valtavia määriä typpeä teollisuuden tarpeisiin.

Typen rooli biologiassa, typen kiertokulku

Maapallolla typpi käy läpi sarjan muutoksia, joihin liittyy sekä bioottisia (elämään liittyviä) että abioottisia tekijöitä. Ilmakehästä ja maaperästä typpi pääsee kasveihin, ei suoraan, vaan mikro-organismien kautta. Typpeä sitovat bakteerit säilyttävät ja prosessoivat typpeä ja muuttavat sen kasvien helposti imeytyväksi muotoon. Kasvien kehossa typpi siirtyy monimutkaisten yhdisteiden, erityisesti proteiinien, koostumukseen.

Ravintoketjua pitkin nämä aineet pääsevät kasvinsyöjien organismeihin ja sitten petoeläimiin. Kaikkien elävien olentojen kuoleman jälkeen typpi pääsee jälleen maaperään, jossa se hajoaa (ammonifikaatio ja denitrifikaatio). Typpi kiinnittyy maaperään, mineraaleihin, veteen, pääsee ilmakehään ja ympyrä toistuu.

Typen käyttö

Typen löytämisen jälkeen (tämä tapahtui 1700-luvulla) itse aineen, sen yhdisteiden ominaisuuksia ja mahdollisuutta käyttää sitä taloudessa tutkittiin hyvin. Koska planeettamme typpivarat ovat valtavat, tätä elementtiä on käytetty erittäin aktiivisesti.


Puhdasta typpeä käytetään nestemäisessä tai kaasumaisessa muodossa. Nestemäisen typen lämpötila on miinus 196 celsiusastetta ja sitä käytetään seuraavilla alueilla:

— lääketieteessä. Nestemäistä typpeä käytetään kylmäaineena kryoterapiatoimenpiteissä eli kylmähoidossa. Pikajäädytystä käytetään erilaisten kasvainten poistamiseen. Kudosnäytteet ja elävät solut (erityisesti siittiöt ja munat) varastoidaan nestetypessä. Matalan lämpötilan avulla voit säästää biomateriaalia pitkään ja sitten sulattaa ja käyttää.

Tieteiskirjailijat ilmaisivat kyvyn varastoida kokonaisia ​​eläviä organismeja nestetyppeen ja tarvittaessa sulattaa ne vahingoittamatta. Todellisuudessa tätä tekniikkaa ei kuitenkaan ole vielä hallittu;

— elintarviketeollisuudessa nestemäistä typpeä käytetään nesteiden täyttämisessä inertin ilmakehän luomiseksi astioihin.

Yleensä typpeä käytetään sovelluksissa, joissa tarvitaan kaasumaista väliainetta ilman happea, esim.

— palontorjuntassa. Typpi syrjäyttää happea, jota ilman palamisprosesseja ei tueta ja palo sammuu.

Kaasumaista typpeä on käytetty seuraavilla teollisuudenaloilla:

— ruoan tuotanto. Typpeä käytetään inerttinä kaasuna pitämään pakatut elintarvikkeet tuoreina;

— öljyteollisuudessa ja kaivosteollisuudessa. Putket ja säiliöt puhdistetaan typellä, se ruiskutetaan kaivoksiin muodostamaan räjähdyssuojattu kaasuympäristö;

— lentokoneiden rakentamisessa alustan renkaat täytetään typellä.

Kaikki yllä oleva koskee puhtaan typen käyttöä, mutta älä unohda, että tämä alkuaine on raaka-aine erilaisten yhdisteiden massan valmistukseen:

- ammoniakki. Erittäin vaativa typpipitoinen aine. Ammoniakkia käytetään lannoitteiden, polymeerien, soodan, typpihapon valmistukseen. Itse sitä käytetään lääketieteessä, jäähdytyslaitteiden valmistuksessa;

— typpilannoitteet;

- räjähteet;

- väriaineet jne.


Typpi ei ole vain yksi yleisimmistä kemiallisista alkuaineista, vaan myös erittäin tarpeellinen komponentti, jota käytetään monilla ihmisen toiminnan aloilla.

Dacha- ja puutarhaliiketoiminnassa typpilannoitteet ovat pääaine, joka tarjoaa kasville hyvän juurien tiivistymisen, uusien lehtien ilmestymisen, kukkien kasvun ja hedelmien kehityksen.

Typen lisäys on erityisen tärkeää hedelmä- ja marjakasveille. Se lisää hedelmien kasvua ja parantaa niiden makua. Typpi imeytyy helposti sellaisiin maaperätyyppeihin kuin podzolic, turpeet, chernozems.

Orgaaniset yhdisteet sisältävät paljon typpeä, mutta tämä sen muoto toimii eräänlaisena syöttinä monille tuholaisille. Suuren määrän hyönteisten vaikutuksen alaisena kasvi ei välttämättä selviä hengissä. Siksi kesäasukkaat käyttävät mineraalipohjaista typpilannoitetta, joka on hyödyllisempää puutarhakasveille.

Riittämättömällä määrällä typpilannoitteita kasvi kasvaa erittäin heikosti, kasvulliset elimet kehittyvät hitaasti, lehdet eivät kasva suuriksi, niiden ulkonäkö on värjätty kellertävällä sävyllä ja pian ne murenevat ennenaikaisesti. Näillä prosesseilla on haitallinen vaikutus kasviin, ja ne voivat johtaa kukinnan keskeytykseen ja hedelmällisyyden vähenemiseen.

Oikea-aikaisesti ja oikein levitetyt typpimineraalilannoitteet edistävät kasvin tervettä kehitystä ja halutun tuloksen saamista kesäasukkaalle.

Nestemäiset typpilannoitteet

Nestemäisten lannoitteiden tuotanto on paljon halvempaa kuin kiinteät lannoitteet. Siksi nestemäisiä lannoitteita voi ostaa halvemmalla. Tällaisten lannoitteiden tehokkuus ei riipu niiden luonnollisesta tilasta.

Useimmat puutarhanhoitoa vasta aloittavat kesäasukkaat ovat kiinnostuneita siitä, mitä nestemäiset typpilannoitteet ovat?

Maaperän lannoitukseen tarkoitettuja typpiyhdisteitä on kolme päätyyppiä:

• vedetön ammoniakki;
• ammoniakki vesi;
• Ammoniakki.

Vedetön ammoniakki. Melko konsentroitu liuos, joka näyttää värittömältä nesteeltä. Vedetöntä ammoniakkia syntyy tehtaalla, kun ammoniakkia nesteytetään kaasumaisesta tilasta korkeassa paineessa. Tuloksena oleva neste sisältää 82,3 % typpeä.

Nestemäinen typpilannoite varastoidaan tiiviisti suljetuissa astioissa. Älä säilytä sitä kuparista, sinkistä ja vastaavista seoksista valmistetuissa astioissa. On suositeltavaa käyttää rautasäiliöitä tai terästä ja valurautaa. Vedetön ammoniakki on säilytettävä suljetuissa säiliöissä, koska sillä on taipumus haihtua nopeasti.

Ammoniakki vesi. Typpipitoisuus tässä lannoitteessa on vähintään noin 16,4 % ja enintään 20,5 %. Se ei aiheuta tuhoisaa vaikutusta rautametalleja. Ammoniakkivedellä on matalapaine, mikä mahdollistaa sen varastoinnin hiiliteräsastioissa. Tämäntyyppinen nestemäinen typpilannoite ei ole kannattavaa eikä käytännöllistä käyttää pitkiä matkoja, koska typellä on taipumus haihtua nopeasti. Typpipohjainen lannoite menettää osan alkuperäisistä ominaisuuksistaan ​​kuljetuksen aikana.

Typpilannoitteen levittäminen maaperään on melko yksinkertaista, mutta typen hävikkiä voi tapahtua myös vapaan, vedettömän ammoniakin haihtumisprosessin seurauksena. Maaperän kolloidit imevät välittömästi typpeä. Pieni osa typpilannoitteista muuttuu reaktion seurauksena maaperän kosteuden kanssa ammoniumhydroksidiksi.

Kyllästetyssä maaperässä typpilannoitteen tehokkuus kasvaa useita kertoja. Tässä tapauksessa ammoniakin hävikki on minimaalinen.

Hiekkaisessa savessa ja hiekkaisessa, epävakaassa maaperässä, jossa on minimaalinen humuskyllästys, ammoniakkihäviöt kasvavat useita kertoja, vastaavasti, levitystehokkuus laskee.

Kun on olemassa suuria määriä maata, joka on lannoitettava typpilannoitteilla, on olemassa erityinen tekniikka. Hänen avustuksellaan lannoitetta levitetään jopa 12 cm:n syvyyteen kevyessä maaperässä. Tämä tehdään typen häviöiden minimoimiseksi ja sen toiminnan tehokkuuden lisäämiseksi. Pintakäsittely maaperään ei tuota tulosta.

Typpeä sisältäviä lannoitteita levitetään myös jäätyneeseen maahan syksyllä tai ennen kylvöä muokattaessa.

Ammoniakki. Ammoniakkia valmistetaan sekoittamalla vesipitoista ammoniakkia ja typpilannoitteita. Tuloksena oleva koostumus sisältää noin 30-50 % typpeä. Sitä löytyy ammoniakista eri yhdisteissä ja suhteissa (nitraatti- ja amidimuodossa)

Puutarhakasveilla nestemäisessä tilassa oleva ammoniakki ei ole ominaisuuksiltaan huonompi kuin kiinteät typpilannoitteet.

Maaperää tulee ruokkia nestemäisillä lannoitteilla erityisessä univormussa, jotta se ei pääse iholle ja hengitysteihin sekä limakalvoille. Silmien suojaamiseen tulee käyttää suojalaseja ja hengityssuojaimia maskeja tai hengityssuojaimia.

Typpilannoitteiden tyypit ja niiden levitysmenetelmät

Typpi on yksi kasvien ravintokompleksin pääkomponenteista. Sen päätehtävä tässä kompleksissa on lisätä puutarhakasvien hedelmällisyyttä.

Mitä tulee maaperään levittäviin annoksiin, marja- ja hedelmäkasveille normi on 9-12 g / 1 m 2 maaperää. Viljoille, joiden sisällä on luu, nämä arvot vastaavat 4-6 g / 1 m 2 maaperää. Yksinkertaisella pintakäsittelyllä hedelmien yleisen kunnon ylläpitämiseksi käytetään annostusta jopa 4 g / 1 m 2 pinta-alaa.

Typpilannoitteiden päätyypit:

Typpilannoitteilla on suuri rooli puutarhakasvien hyvän kehityksen kannalta. Kesäasukkaan päätehtävä on kasvin oikea-aikainen ruokinta tämäntyyppisellä lannoitteella. Typpilannoitteiden levittäminen ja missä suhteessa on kuvattu yksityiskohtaisesti pakkausten ohjeissa ja tietolähteissä.

Typpilannoitteiden käyttö hedelmäpuille (video)