Co to jest azot i do czego służy? Rodzaje nawozów azotowych do uprawy roślin ogrodniczych Gdzie występuje najwięcej azotu

Francuska nazwa pierwiastka (azot), która również zakorzeniła się w języku rosyjskim, została zaproponowana w XVIII wieku. Lavoisier, tworząc go z greckiego przeczącego przedrostka „a” i słowa „zoe” - życie (ten sam rdzeń w słowach zoologia i masa jego pochodnych - zoo, zoogeografia itp.), tj. „azot” oznacza „bez życia”, „nie podtrzymujący życia”. Tego samego pochodzenia i niemieckiej nazwy tego pierwiastka Stickstoff – substancja dusząca. Rdzeń „azo” występuje również w terminach chemicznych „azydek”, „związek azowy”, „azyna” itp. A łaciński azot i angielski azot pochodzą od hebrajskiego „neter” (gr. „nitron”, łac. nitrum) ; więc w starożytności nazywali naturalną zasadę - sodą, a później - saletrą. Nazwa „azot” nie jest do końca trafna: chociaż azot w postaci gazowej nie nadaje się do oddychania, pierwiastek ten jest absolutnie niezbędny do życia. Skład wszystkich istot żywych obejmuje stosunkowo niewielką liczbę pierwiastków, a jednym z najważniejszych z nich jest azot, w białkach - około 17% azotu. Azot jest również zawarty w składzie cząsteczek DNA i RNA, które zapewniają dziedziczność.

Na Ziemi jest dużo azotu, ale jego główne rezerwy są skoncentrowane w atmosferze. Jednak ze względu na dużą wytrzymałość wiązania potrójnego NєN (942 kJ/mol, czyli prawie 4-krotność energii wiązania Cl–Cl), cząsteczka azotu jest bardzo silna, a jej reaktywność jest niska. W rezultacie żadne zwierzę ani roślina nie jest w stanie wchłonąć azotu z powietrza. Skąd biorą ten pierwiastek, którego potrzebują do syntezy białek i innych niezbędnych składników organizmu? Zwierzęta pobierają azot z jedzenia roślin i innych zwierząt. Rośliny pobierają azot wraz z innymi składnikami odżywczymi z gleby, a tylko nieliczne rośliny strączkowe mogą pobierać azot z powietrza – i to nie samodzielnie, ale dzięki bakteriom brodawkowym żyjącym na ich korzeniach.

Głównym źródłem azotu w glebie jest biologiczne wiązanie azotu, czyli wiązanie azotu atmosferycznego i jego przekształcanie przez mikroorganizmy w formy przyswajalne przez rośliny. Mikroorganizmy mogą żyć w glebie samodzielnie lub mogą być w symbiozie („commonwealth”) z niektórymi roślinami, głównie z roślinami strączkowymi – koniczyną, grochem, fasolą, lucerną itp. Bakterie „osiadają” na korzeniach tych roślin - w specjalnych guzkach; są one często określane jako bakterie brodawkowe. Mikroorganizmy te zawierają złożony enzym, azotazę, zdolny do redukcji azotu do amoniaku. Następnie przy pomocy innych układów enzymatycznych amoniak jest przekształcany w inne związki azotu, które są wchłaniane przez rośliny. Bakterie wolnożyjące wiążą do 50 kg azotu rocznie na 1 ha, a bakterie brodawkowe – kolejne 150 kg, aw szczególnie sprzyjających warunkach – nawet do 500 kg!

Drugim źródłem naturalnego azotu w glebie są wyładowania atmosferyczne. Co sekundę na kuli ziemskiej rozbłyska średnio 100 błyskawic. I choć każdy z nich trwa zaledwie ułamek sekundy, ich łączna moc elektryczna sięga 4 miliardów kilowatów. Gwałtowny wzrost temperatury w kanale pioruna - do 20 000 ° C prowadzi do zniszczenia cząsteczek azotu i tlenu z utworzeniem tlenku azotu NO. Następnie jest utleniany przez tlen atmosferyczny do dwutlenku: 2NO + O 2  2NO 2. Dwutlenek, reagując z nadmiarem tlenu z wilgocią atmosferyczną, zamienia się w kwas azotowy: 4NO 2 + 2H 2 O + O 2  4HNO 3. W wyniku tych przemian codziennie w atmosferze powstaje około 2 mln ton kwasu azotowego, czyli ponad 700 mln ton rocznie. Słaby roztwór kwasu azotowego spada na ziemię wraz z deszczem. Ta ilość „niebiańskiego kwasu” jest interesująca w porównaniu z jego produkcją przemysłową; produkcja kwasu azotowego jest jednym z największych zakładów produkcyjnych. Okazuje się, że tutaj człowiek jest daleko w tyle za naturą: światowa produkcja kwasu azotowego wynosi ok. 30 mln t. W wyniku rozbicia cząsteczek azotu przez piorun, na każdy hektar powierzchni ziemi spada rocznie ok. 15 kg kwasu azotowego, w tym m.in. góry i pustynie, morza i oceany. W glebie kwas ten zamienia się w sole - azotany, które są doskonale wchłaniane przez rośliny.

Wydawać by się mogło, że „azot burzowy” nie jest tak ważny dla upraw, ale koniczyna i inne rośliny strączkowe pokrywają tylko niewielką część powierzchni ziemi. Błyskawice zaczęły błyszczeć w atmosferze miliardy lat temu, na długo przed pojawieniem się bakterii wiążących azot. Odgrywały więc znaczącą rolę w wiązaniu azotu atmosferycznego. Na przykład tylko w ciągu ostatnich dwóch tysiącleci piorun zamienił 2 biliony ton azotu w nawóz – około 0,1% jego całkowitej ilości w powietrzu!

Liebig kontra Malthus. W 1798 roku angielski ekonomista Thomas Malthus (1766-1834) opublikował swoją słynną książkę pt. Doświadczenie ludności. Wskazał w nim, że populacja ma tendencję do wzrostu wykładniczego, tj. jak 1, 2, 4, 8, 16... Jednocześnie środki utrzymania na te same okresy czasu, nawet w najkorzystniejszych warunkach, mogą rosnąć tylko w postępie arytmetycznym, tj. jak 1, 2, 3, 4... Na przykład, zgodnie z tą teorią, produkcja żywności może rosnąć tylko poprzez powiększanie gruntów rolnych, lepszą uprawę gruntów ornych i tak dalej. Z teorii Malthusa wynikało, że w przyszłości ludzkości grozi głód. W 1887 r. wniosek ten potwierdził angielski naukowiec Thomas Huxley (1825–1897), przyjaciel Karola Darwina i popularyzator jego nauk.

Aby uniknąć „głodu” ludzkości, konieczne było gwałtowne zwiększenie wydajności rolnictwa, a do tego konieczne było rozwiązanie najważniejszego problemu odżywiania roślin. Prawdopodobnie pierwszy eksperyment w tym kierunku przeprowadził na początku lat trzydziestych XVII wieku jeden z najwybitniejszych uczonych swoich czasów, holenderski lekarz i alchemik Jan Baptiste van Helmont (1579–1644). Postanowił sprawdzić, skąd rośliny pobierają składniki odżywcze - z wody czy z gleby. Van Helmont wziął 200 funtów (około 80 kg) suchej ziemi, wsypał ją do dużego garnka, zasadził w ziemi gałązkę wierzby i zaczął pilnie podlewać ją deszczówką. Gałąź zapuściła korzenie i zaczęła rosnąć, stopniowo zamieniając się w drzewo. To doświadczenie trwało dokładnie pięć lat. Okazało się, że w tym czasie roślina przybrała na wadze 164 funtów 3 uncje (około 66 kg), podczas gdy ziemia „straciła” tylko 3 uncje, tj. mniej niż 100 g. Dlatego, jak podsumował Van Helmont, rośliny pobierają składniki odżywcze tylko z wody.

Wydaje się, że późniejsze badania obaliły ten wniosek: w końcu w wodzie, która stanowi większość roślin, nie ma węgla! Wynikało z tego, że rośliny dosłownie „żywią się powietrzem”, pochłaniając z niego dwutlenek węgla – ten sam, który właśnie odkrył Van Helmont, a nawet nazwał go „leśnym powietrzem”. Taką nazwę nadano gazowi wcale nie dlatego, że w lasach jest go dużo, a tylko dlatego, że powstaje podczas spalania węgla drzewnego…

Kwestia „powietrznego odżywiania” roślin została rozwinięta pod koniec XVIII wieku. Szwajcarski botanik i fizjolog Jean Senebier (1742–1809). Eksperymentalnie udowodnił, że dwutlenek węgla rozkłada się w liściach roślin, podczas gdy tlen jest uwalniany, a węgiel pozostaje w roślinie. Ale niektórzy naukowcy ostro sprzeciwili się temu punktowi widzenia, broniąc „teorii próchnicy”, zgodnie z którą rośliny żywią się głównie substancjami organicznymi wydobywanymi z gleby. Potwierdzać to zdawały się odwieczne praktyki rolnicze: gleba bogata w próchnicę, dobrze nawożona obornikiem, dawała zwiększone plony...

Jednak teoria próchnicy nie uwzględniała roli minerałów, które są absolutnie niezbędne dla roślin. Rośliny pobierają te substancje z gleby w dużych ilościach, a podczas zbioru są wynoszone z pól. Po raz pierwszy na tę okoliczność, a także na konieczność powrotu minerałów do gleby, zwrócił uwagę niemiecki chemik Justus Liebig. W 1840 wydał książkę Chemia organiczna w zastosowaniu do rolnictwa i fizjologii, w którym w szczególności napisał: „Nadejdzie czas, kiedy każde pole, zgodnie z rośliną, która będzie na nim hodowana, będzie nawożone własnym nawozem przygotowanym w zakładach chemicznych”.

Początkowo pomysły Liebiga spotkały się z wrogością. „To najbardziej bezwstydna książka, jaka kiedykolwiek wpadła mi w ręce” — pisał o niej Hugo Mol (1805–1872), profesor botaniki na Uniwersytecie w Tybindze. „Całkowicie bezsensowna książka” - powtórzył słynny niemiecki pisarz Fritz Reuter (1810–1874), który przez pewien czas zajmował się rolnictwem. Niemieckie gazety zaczęły publikować obraźliwe listy i karykatury na temat Liebiga i jego teorii mineralnego odżywiania roślin. Winę za to po części ponosi sam Liebig, który początkowo błędnie uważał, że nawozy mineralne powinny zawierać tylko potas i fosfor, podczas gdy trzeci niezbędny składnik – azot – rośliny mogą same pobierać z powietrza.

Błąd Liebiga wynikał prawdopodobnie z błędnej interpretacji eksperymentów słynnego francuskiego chemika rolnego Jeana Baptiste'a Boussingaulta (1802–1887). W 1838 r. zasadził zważone nasiona niektórych roślin w glebie niezawierającej nawozów azotowych, a po 3 miesiącach zważył kiełki. W pszenicy i owsie masa praktycznie się nie zmieniła, natomiast w koniczynie i grochu znacznie wzrosła (np. w grochu z 47 do 100 mg). Wyciągnięto z tego błędny wniosek, że niektóre rośliny mogą pobierać azot bezpośrednio z powietrza. W tamtym czasie nic nie było wiadomo o bakteriach brodawkowych żyjących na korzeniach roślin strączkowych i wychwytujących azot atmosferyczny. W rezultacie pierwsze próby stosowania wszędzie tylko nawozów potasowo-fosforowych dały wynik negatywny. Liebig miał odwagę otwarcie przyznać się do błędu. Jego teoria ostatecznie zwyciężyła. Efektem było wprowadzenie rolnictwa w drugiej połowie XIX wieku. nawozów chemicznych oraz budowa zakładów do ich produkcji.

kryzys azotowy.

Nie było szczególnych problemów z nawozami fosforowymi i potasowymi: związki potasu i fosforu występują w obfitości w trzewiach ziemi. Zupełnie inaczej wyglądała sytuacja z azotem: wraz z intensyfikacją rolnictwa, które miało wyżywić szybko rosnącą populację Ziemi, naturalne źródła nie były już w stanie sprostać uzupełnianiu rezerw azotu w glebie. Zaistniała pilna potrzeba znalezienia źródeł „związanego” azotu. Chemicy byli w stanie zsyntetyzować niektóre związki, na przykład azotek litu Li 3 N, zaczynając od azotu atmosferycznego. Ale w ten sposób można było uzyskać gramy, w najlepszym razie kilogramy substancji, podczas gdy potrzebne były miliony ton!

Przez wiele stuleci prawie jedynym źródłem związanego azotu była saletra. To słowo pochodzi od łacińskiego sal - salt i nitrum, dosłownie - "sól alkaliczna": w tamtych czasach skład substancji był nieznany. Obecnie saletra nazywana jest niektórymi solami kwasu azotowego – azotanami. Saletra jest związana z kilkoma dramatycznymi kamieniami milowymi w historii ludzkości. Od czasów starożytnych znana była tylko tak zwana saletra indyjska - azotan potasu KNO 3. Ten rzadki minerał został przywieziony z Indii, podczas gdy w Europie nie było naturalnych źródeł saletry. Saletry indyjskiej używano wyłącznie do produkcji prochu. Z każdym stuleciem potrzeba było coraz więcej prochu strzelniczego, a importowanej saletry brakowało i była ona bardzo droga.

Z biegiem czasu nauczyli się uzyskiwać saletrę w specjalnych „azotanach” z różnych pozostałości organicznych zawierających azot. Dość dużo azotu, na przykład, w białkach. Jeśli suche pozostałości są po prostu spalane, zawarty w nich azot jest w dużej mierze utleniany do gazowego N2. Ale jeśli są narażone na rozkład, to pod wpływem bakterii nitryfikacyjnych azot zamienia się w azotany, które w dawnych czasach były wypłukiwane w specjalnych stosach - stosach, a saletra nazywana była stosem. Zrobili to tak. Mieszano różne odpady organiczne - obornik, wnętrzności zwierząt, muł, gnojowicę bagienną itp. Dodawano tam również śmieci, wapno, popiół. Tę straszną mieszaninę wlewano do dołów lub układano w hałdy i obficie zalewano moczem lub gnojowicą. Możecie sobie wyobrazić, jaki zapach unosił się z tej produkcji! Dzięki procesom rozkładu w ciągu roku do dwóch lat, z 6 kg „ziemia saletry”, którą oczyszczono z zanieczyszczeń, uzyskano 1 kg saletry. Najwięcej saletry przyjęto we Francji: rząd hojnie nagradzał tych, którzy byli zaangażowani w tę nieprzyjemną produkcję.

Dzięki staraniom Liebiga stało się oczywiste, że saletra będzie potrzebna rolnictwu i to w znacznie większych ilościach niż do produkcji prochu strzelniczego. Dawny sposób jej pozyskiwania zupełnie się do tego nie nadawał.

Saletra chilijska.

Od 1830 r. rozpoczęło się zagospodarowanie złóż saletry chilijskiej, najbogatszego naturalnego źródła azotu. W Chile są rozległe tereny, na których nigdy nie pada, takie jak pustynia Atakama, położona u podnóża Kordylierów na wysokości około 1000 m n.p.m. W wyniku tysiącletnich procesów rozkładu szczątków organicznych roślin i zwierząt (głównie ptasich odchodów - guano) w Atakamie powstały unikalne złoża saletry. Znajdują się one w odległości 40–50 km od wybrzeża oceanu. Gdy osady te zaczęły się rozwijać, rozciągały się one w pasie o długości około 200 km i szerokości 3 km, o grubości warstwy od 30 cm do 3 m. W basenach warstwy znacznie się pogrubiały i przypominały wyschnięte jeziora. Jak wykazały analizy, saletra chilijska to azotan sodu z zanieczyszczeniami siarczanowymi i chlorkiem sodu, gliną i piaskiem; czasami w saletrze znajdują się nierozłożone pozostałości guana. Ciekawą cechą saletry chilijskiej jest obecność w niej jodanu sodu NaIO 3 .

Zwykle skała była miękka i łatwa do wydobycia z ziemi, ale czasami osady saletry były tak gęste, że do ich wydobycia konieczne było użycie materiałów wybuchowych. Po rozpuszczeniu skały w gorącej wodzie roztwór przesączono i ochłodzono. W tym samym czasie wytrącił się czysty azotan sodu, który sprzedawano jako nawóz. Z pozostałego roztworu ekstrahowano jod. W 19-stym wieku Chile stało się głównym dostawcą saletry. Rozwój złóż zajmował pierwsze miejsce w górnictwie Chile w XIX wieku.

Do otrzymania azotanu potasu z saletry chilijskiej wykorzystano reakcję NaNO 3 + KCl ® NaCl + KNO 3. Taka reakcja jest możliwa dzięki ostrej różnicy rozpuszczalności jej produktów w różnych temperaturach. Rozpuszczalność NaCl (w gramach na 100 g wody) zmienia się tylko z 39,8 g w 100°C do 35,7 g w 0°C, podczas gdy rozpuszczalność KNO 3 w tych samych temperaturach jest bardzo różna i wynosi 246 i 13,3 G! Dlatego jeśli zmieszasz gorące stężone roztwory NaNO 3 i KCl, a następnie schłodzisz mieszaninę, wówczas znaczna część KNO 3 wytrąci się, a prawie cały NaCl pozostanie w roztworze.

Saletra chilijska – naturalny azotan sodu – od dziesięcioleci zaspokaja potrzeby człowieka. Ale gdy tylko odkryto wyjątkowe znaczenie tego minerału dla światowego rolnictwa, zaczęto obliczać, jak długo ten wyjątkowy dar natury przetrwa ludzkość. Pierwsze szacunki były dość optymistyczne – w 1885 r. zasoby saletry określono na 90 mln t. Okazało się, że „azotowym niedoborem” roślin nie można się martwić jeszcze przez wiele lat. Ale te obliczenia nie uwzględniały szybkiego wzrostu liczby ludności i tempa produkcji rolnej na całym świecie.

W czasach Malthusa eksport saletry chilijskiej wynosił zaledwie 1000 ton rocznie; w 1887 r. osiągnęła 500 tys. ton rocznie, a na początku XX wieku. liczone w milionach! Zapasy chilijskiej saletry szybko się wyczerpały, a popyt na azotany rósł wyjątkowo szybko. Sytuację pogarszał fakt, że saletra była również spożywana w dużych ilościach przez przemysł zbrojeniowy; proch strzelniczy koniec XIX wieku zawierał 74–75% azotanu potasu. Konieczne było opracowanie nowych metod otrzymywania nawozów azotowych, a ich źródłem mogło być jedynie powietrze atmosferyczne.

Przezwyciężenie „głodu azotu”.

Na początku XX wieku do przemysłowego wiązania azotu zaproponowano metodę cyjanamidową. Najpierw węglik wapnia otrzymywano przez ogrzewanie mieszaniny wapna i węgla: CaO + 3C ® CaC 2 + CO. W wysokich temperaturach węglik reaguje z azotem atmosferycznym tworząc cyjanamid wapnia: CaC 2 + N 2 ® CaCN 2 + C. Związek ten okazał się odpowiedni jako nawóz nie dla wszystkich upraw, dlatego amoniak został z niego po raz pierwszy uzyskany przez działanie przegrzanej pary wodnej: CaCN 2 + 3H 2 O ® CaCO 3 + 2NH 3, a siarczan amonu otrzymano już z amoniaku i kwasu siarkowego.

Norwescy chemicy poszli zupełnie inną drogą, korzystając z taniej lokalnej energii elektrycznej (w Norwegii jest wiele elektrowni wodnych). W rzeczywistości odtworzyli naturalny proces wiązania azotu, przepuszczając wilgotne powietrze przez łuk elektryczny. Jednocześnie z powietrza uzyskano około 1% kwasu azotowego, który poprzez oddziaływanie z wapnem został przekształcony w azotan wapnia Ca(NO 3) 2 . Nic dziwnego, że substancję tę nazwano saletrą norweską.

Jednak obie metody były zbyt drogie. Najbardziej ekonomiczną metodę wiązania azotu opracował w latach 1907–1909 niemiecki chemik Fritz Haber (1868–1934); ta metoda przekształca azot bezpośrednio w amoniak; przekształcanie amoniaku w azotany i inne związki azotu nie było już trudne.

Obecnie produkcja nawozów azotowych wynosi kilkadziesiąt milionów ton rocznie. W zależności od składu chemicznego są różnego rodzaju. Amoniak i nawozy amonowe zawierają azot na stopniu utlenienia -3. Jest to ciekły amoniak, jego wodny roztwór (woda amoniakalna), siarczan amonu. Jony NH 4 + pod działaniem bakterii nitryfikacyjnych utleniają się w glebie do jonów azotanowych, które są dobrze wchłaniane przez rośliny. Do nawozów saletrzanych należą KNO 3 i Ca(NO 3) 2 . Nawozy saletrzane to przede wszystkim saletra amonowa NH 4 NO 3 zawierająca zarówno azot amonowy, jak i azotanowy. Najbardziej skoncentrowanym stałym nawozem azotowym jest karbamid (mocznik), zawierający 46% azotu. Udział saletry naturalnej w światowej produkcji związków zawierających azot nie przekracza 1%.

Podanie.

Hodowla nowych odmian roślin, w tym genetycznie modyfikowanych, ulepszone metody techniki rolniczej nie eliminują konieczności stosowania nawozów sztucznych. W końcu z każdym żniwem pola tracą znaczną część składników pokarmowych, w tym azotu. Z wieloletnich obserwacji wynika, że każda tona azotu w nawozach azotowych daje wzrost plonów pszenicy o 12-25%, buraków o 120-160%, ziemniaków o 120%. W naszym kraju w ciągu ostatniego półwiecza produkcja nawozów azotowych w zakładach nawozów azotowych wzrosła dziesięciokrotnie.

Ilja Leensonne

Wszyscy wiedzą, że azot jest obojętny. Często narzekamy na pierwiastek nr 7 za to, co jest naturalne: za jego względną bezwładność płacimy zbyt wysoką cenę, musimy poświęcić zbyt wiele energii, wysiłku i pieniędzy na przekształcenie go w witalne związki.

Ale z drugiej strony, gdyby azot nie był tak obojętny, reakcje azotu z tlenem zachodziłyby w atmosferze, a życie na naszej planecie w formach, w jakich istnieje, stałoby się niemożliwe. Rośliny, zwierzęta, ty i ja dosłownie dławilibyśmy się przepływami tlenków i kwasów niemożliwych do życia. I „mimo wszystko”, to w tlenki i kwas azotowy dążymy do przekształcenia jak największej części azotu atmosferycznego. To jeden z paradoksów elementu nr 7. (Tu autor naraża się na oskarżenie o banalność, bo paradoksalny charakter azotu, a właściwie jego właściwości, stał się synonimem. A jednak...)

Azot to niezwykły pierwiastek. Czasami wydaje się, że im więcej się o tym dowiadujemy, tym bardziej staje się to niezrozumiałe. Niespójność właściwości pierwiastka nr 7 znalazła odzwierciedlenie nawet w jego nazwie, która wprowadzała w błąd nawet tak genialnego chemika jak Antoine Laurent Lavoisier. To Lavoisier zaproponował nazwanie azotu azotem po tym, jak nie on pierwszy i nie ostatni uzyskał i zbadał tę część powietrza, która nie wspomaga oddychania i spalania. Według Lavoisiera „azot” oznacza „nieożywiony”, a słowo to pochodzi od greckiego „a” – negacja i „zoe” – życie.

Termin „azot” istniał w leksykonie alchemików, skąd zapożyczył go francuski naukowiec. Oznaczało to pewien „początek filozoficzny”, rodzaj kabalistycznego zaklęcia. Eksperci twierdzą, że kluczem do rozszyfrowania słowa „azot” jest końcowe zdanie z Apokalipsy: „Jestem alfa i omega, początek i koniec, pierwszy i ostatni…” W średniowieczu trzy języki \u200b\u200bszczególnie czczone są: łacina, greka i hebrajski. A słowo „azot” zostało ułożone przez alchemików z pierwszej litery „a” (a, alfa, aleph) i ostatnich liter: „zet”, „omega” i „tov” tych trzech alfabetów. Tak więc to tajemnicze syntetyczne słowo oznaczało „początek i koniec wszystkich początków”.

Współczesny Lavoisierowi i rodak J. Chaptal, bez zbędnych ceregieli, zasugerował nazwanie pierwiastka nr 7 hybrydową łacińsko-grecką nazwą „azot”, co oznacza „urodzenie saletry”. Saletra - sole azotanowe, substancje znane od czasów starożytnych. (Porozmawiamy o nich później.) Trzeba powiedzieć, że termin „azot” zakorzenił się tylko w języku rosyjskim i francuskim. W języku angielskim pierwiastek numer 7 to „Azot”, w języku niemieckim - „Stockton” (substancja dusząca). Symbol chemiczny N jest hołdem dla azotu Shaptala.

Kto odkrył azot

Odkrycie azotu przypisuje się uczniowi wybitnego szkockiego naukowca Josepha Blacka, Danielowi Rutherfordowi, który w 1772 roku opublikował swoją rozprawę „O tzw. powietrzu stałym i mefitycznym”. Black zasłynął z eksperymentów z „stałym powietrzem” – dwutlenkiem węgla. Odkrył, że po związaniu dwutlenku węgla (związaniu go alkaliami) pozostaje trochę „nieutrwalalnego powietrza”, które nazwano „mefitycznym” – zepsutym – ponieważ nie podtrzymywało spalania i oddychania. Badanie tego „powietrza” Black zaproponował Rutherfordowi jako pracę doktorską.

Mniej więcej w tym samym czasie azot otrzymywali K. Scheele, J. Priestley, G. Cavendish, a ten ostatni, jak wynika z jego zapisów laboratoryjnych, badał ten gaz przed Rutherfordem, ale jak zawsze nie spieszył się z opublikowaniem wyniki jego pracy. Jednak wszyscy ci wybitni naukowcy mieli bardzo niejasne pojęcie o naturze odkrytej przez nich substancji. Byli zagorzałymi zwolennikami teorii flogistonu i z tą wyimaginowaną substancją wiązali właściwości „powietrza mefitycznego”. Dopiero Lavoisier, prowadząc atak na flogiston, przekonał siebie i innych, że gaz, który nazwał „martwym”, jest substancją prostą, jak tlen…

Uniwersalny katalizator?

Można tylko zgadywać, co oznacza „początek i koniec wszystkich początków” w alchemicznym „azocie”. Ale jeden z „początków” związanych z elementem nr 7 można potraktować poważnie. Azot i życie to pojęcia nierozłączne. Przynajmniej kiedykolwiek biolodzy, chemicy, astrofizycy będą próbowali zrozumieć „początek początków” życia, z pewnością napotkają azot.

Atomy ziemskich pierwiastków chemicznych rodzą się w głębinach gwiazd. To stamtąd, od luminarzy nocnych i od luminarzy dziennych, zaczynają się początki naszego ziemskiego życia. Tę okoliczność miał na myśli angielski astrofizyk W. Fowler, mówiąc, że „wszyscy… jesteśmy kawałkiem gwiezdnego pyłu”…

Gwiezdny „pył” azotu powstaje w najbardziej złożonym łańcuchu procesów termojądrowych, których początkowym etapem jest konwersja wodoru w hel. Jest to reakcja wieloetapowa, która ma przebiegać dwutorowo. Jeden z nich, zwany cyklem węgiel-azot, jest najbardziej bezpośrednio związany z pierwiastkiem numer 7. Cykl ten rozpoczyna się, gdy w materii gwiazd oprócz jąder wodoru – protonów, znajduje się już węgiel. Jądro węgla-12, po dodaniu jeszcze jednego protonu, zamienia się w niestabilne jądro azotu-13:

12 6 do + 1 1 H → 13 7 N + γ.

Ale po wyemitowaniu pozytonu azot ponownie staje się węglem - powstaje cięższy izotop 13 C:

13 7 N → 13 6 do + e + + γ.

Takie jądro, po wzięciu dodatkowego protonu, zamienia się w jądro najpowszechniejszego izotopu w ziemskiej atmosferze - 14 N.

13 6 do + 1 1 H → 14 7 N + γ.

Niestety, tylko część tego azotu jest wysyłana w podróż przez wszechświat. Pod działaniem protonów azot-14 zamienia się w tlen-15, a ten z kolei, emitując pozyton i kwant gamma, zamienia się w kolejny ziemski izotop azotu - 15 N:

14 7 N + 1 1 H → 15 8 O + γ;

15 8 O → 15 7 N + e + + γ.

Ziemski azot-15 jest stabilny, ale nawet we wnętrzu gwiazdy podlega rozpadowi jądrowemu; po przyjęciu przez jądro 15 N kolejnego protonu nastąpi nie tylko powstanie tlenu 16 O, ale także kolejna reakcja jądrowa:

15 7 N + 1 1 H → 12 6 do + 4 2 He.

W tym łańcuchu przemian azot jest jednym z produktów pośrednich. Słynny angielski astrofizyk R.J. Theiler pisze: „14 N jest izotopem, który nie jest łatwy do skonstruowania. Azot powstaje w cyklu węgiel-azot i chociaż później zamienia się z powrotem w węgiel, jeśli proces przebiega nieruchomo, to w substancji jest więcej azotu niż węgla. To wydaje się być głównym źródłem 14 N”...

W umiarkowanie złożonym cyklu węgiel-azot można prześledzić ciekawe wzorce. Węgiel 12 C pełni w nim rolę swoistego katalizatora. Sami oceńcie, ostatecznie nie ma zmiany liczby jąder 12 C. Azot, pojawiający się na początku procesu, na końcu znika… A jeśli węgiel w tym cyklu jest katalizatorem, to azot jest ewidentnie autokatalizatorem , tj. produkt reakcji, który katalizuje jej dalsze etapy pośrednie.

To nie przypadek, że zaczęliśmy tutaj mówić o właściwościach katalitycznych pierwiastka nr 7. Ale czy azot gwiezdny zachował tę cechę również w żywej materii? Katalizatorami procesów życiowych są enzymy, a wszystkie z nich, podobnie jak większość hormonów i witamin, zawierają azot.

Azot w atmosferze ziemskiej

Życie wiele zawdzięcza azotowi, ale azot, przynajmniej atmosferyczny, swoje powstanie zawdzięcza nie tyle Słońcu, ile procesom życiowym. Istnieje uderzająca rozbieżność między zawartością pierwiastka nr 7 w litosferze (0,01%) iw atmosferze (75,6% masy lub 78,09% objętości). Na ogół żyjemy w atmosferze azotu średnio wzbogaconej tlenem.

Tymczasem ani na innych planetach Układu Słonecznego, ani w składzie komet ani żadnych innych zimnych obiektów kosmicznych nie znaleziono wolnego azotu. Są jego związki i rodniki - CN *, NH *, NH * 2, NH * 3, ale nie ma azotu. To prawda, że w atmosferze Wenus zarejestrowano około 2% azotu, ale liczba ta wciąż wymaga potwierdzenia. Uważa się, że pierwiastka nr 7 również nie było w pierwotnej atmosferze Ziemi. Gdzie więc jest w powietrzu?

Najwyraźniej atmosfera naszej planety początkowo składała się z lotnych substancji powstających w trzewiach ziemi: H 2, H 2 O, CO 2, CH 4, NH 3. Wolny azot, jeśli pojawił się jako produkt aktywności wulkanicznej, zamieniał się w amoniak. Warunki do tego były jak najbardziej odpowiednie: nadmiar wodoru, podwyższone temperatury - powierzchnia Ziemi jeszcze się nie ochłodziła. Co więc oznacza, że azot pojawił się najpierw w atmosferze w postaci amoniaku? Najwyraźniej tak. Pamiętajmy o tym fakcie.

Ale potem powstało życie… Władimir Iwanowicz Wernadski argumentował, że „gazowa skorupa ziemi, nasze powietrze, jest stworzeniem życia”. To życie uruchomiło niesamowity mechanizm fotosyntezy. Jeden z końcowych produktów tego procesu – wolny tlen zaczął aktywnie łączyć się z amoniakiem, uwalniając azot cząsteczkowy:

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

4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2O.

Tlen i azot, jak wiadomo, nie reagują ze sobą w normalnych warunkach, co pozwoliło ziemskiemu powietrzu zachować „status quo” składu. Należy zauważyć, że znaczna część amoniaku mogła zostać rozpuszczona w wodzie podczas tworzenia hydrosfery.

Obecnie głównym źródłem N 2 przedostającego się do atmosfery są gazy wulkaniczne.

Jeśli złamiesz potrójne wiązanie...

Po zniszczeniu niewyczerpanych rezerw związanego aktywnego azotu, dzika przyroda stanęła przed problemem wiązania azotu. W stanie wolnym, molekularnym, jak wiemy, okazał się bardzo obojętny. Powodem tego jest potrójne wiązanie chemiczne w jego cząsteczce: N≡N.

Zwykle wiązania o takiej liczebności są niestabilne. Przypomnij sobie klasyczny przykład acetylenu: HC = CH. Potrójne wiązanie jego cząsteczki jest bardzo delikatne, co tłumaczy niesamowitą aktywność chemiczną tego gazu. Ale azot ma tutaj wyraźną anomalię: jego potrójne wiązanie tworzy najbardziej stabilną ze wszystkich znanych cząsteczek dwuatomowych. Zerwanie tego połączenia wymaga wiele wysiłku. Na przykład przemysłowa synteza amoniaku wymaga ciśnienia ponad 200 atmosfer. i temperatury powyżej 500°C, a nawet obowiązkowa obecność katalizatorów... Rozwiązując problem wiązania azotu, natura musiała doprowadzić do ciągłej produkcji związków azotu metodą burzową.

Statystyki mówią, że rocznie w atmosferę naszej planety uderza ponad trzy miliardy piorunów. Moc poszczególnych wyładowań dochodzi do 200 milionów kilowatów, podczas gdy powietrze nagrzewa się (oczywiście lokalnie) do 20 tysięcy stopni. W tak monstrualnej temperaturze cząsteczki tlenu i azotu rozkładają się na atomy, które łatwo reagując ze sobą tworzą kruchy tlenek azotu:

N 2 + O 2 → 2NO.

Dzięki szybkiemu ochłodzeniu (wyładowanie piorunowe trwa jedną dziesięciotysięczną sekundy) tlenek azotu nie rozkłada się i jest swobodnie utleniany przez tlen z powietrza do bardziej stabilnego dwutlenku:

2NO + O 2 → 2NO 2.

W obecności wilgoci atmosferycznej i kropel deszczu dwutlenek azotu przekształca się w kwas azotowy:

3NO 2 + H 2 O → 2HNO 3 + NR.

Tak więc, wpadając pod świeży deszcz burzowy, mamy możliwość pływania w słabym roztworze kwasu azotowego. Wnikając w glebę, atmosferyczny kwas azotowy tworzy ze swoimi substancjami różne naturalne nawozy. Azot jest również utrwalany w atmosferze za pomocą środków fotochemicznych: po wchłonięciu kwantu światła cząsteczka N 2 przechodzi w stan wzbudzony, aktywowany i może łączyć się z tlenem ...

Bakterie i azot

Z gleby związki azotu dostają się do roślin. Dalej: „konie jedzą owies”, a drapieżniki jedzą roślinożerców. Łańcuch pokarmowy to cykl materii, w tym pierwiastek numer 7. Jednocześnie zmienia się forma istnienia azotu, wchodzi on w skład coraz bardziej złożonych i często bardzo aktywnych związków. Ale to nie tylko azot „pochodzący z burzy” przechodzi przez łańcuch pokarmowy.

Już w starożytności zauważono, że niektóre rośliny, w szczególności strączkowe, są w stanie zwiększyć żyzność gleby.

„... Lub, gdy zmienia się rok, zasiej złote zboża
Gdzie zbierał z pola, szeleszcząc strąkami,
Albo gdzie rosła wyka drobnoowocowa z gorzkim łubinem...

Zrozum: to jest system rolnictwa na polach trawiastych! Te wersety pochodzą z wiersza Wergiliusza, napisanego około dwóch tysięcy lat temu.

Być może pierwszym, który zastanawiał się, dlaczego rośliny strączkowe zwiększają plony, był francuski agrochemik J. Bussingault. W 1838 roku odkrył, że rośliny strączkowe wzbogacają glebę w azot. Zboża (i wiele innych roślin) wyczerpują ziemię, pobierając w szczególności ten sam azot. Boussengo zasugerował, że liście roślin strączkowych pochłaniają azot z powietrza, ale było to błędne przekonanie. W tamtym czasie nie do pomyślenia było założenie, że sprawa nie tkwi w samych roślinach, ale w specjalnych mikroorganizmach, które powodują powstawanie guzków na ich korzeniach. W symbiozie z roślinami strączkowymi organizmy te wiążą azot atmosferyczny. Teraz to jest prawda...

Obecnie znanych jest całkiem sporo różnych utrwalaczy azotu: bakterie, promieniowce, drożdżaki i grzyby pleśniowe, sinice. I wszystkie dostarczają azot roślinom. Ale pytanie brzmi: w jaki sposób mikroorganizmy rozkładają obojętną cząsteczkę N 2 bez specjalnych kosztów energii? I dlaczego niektóre z nich mają tę najbardziej użyteczną zdolność dla wszystkich żywych istot, a inne nie? Przez długi czas pozostawało to tajemnicą. Cicho, bez grzmotów i błyskawic, dopiero niedawno odkryto mechanizm biologicznego wiązania pierwiastka nr 7. Udowodniono, że droga azotu elementarnego do materii żywej stała się możliwa dzięki procesom redukcji, podczas których azot jest przekształcany w amoniak. Kluczową rolę odgrywa enzym azotaza. Jego centra, zawierające związki żelaza i molibdenu, aktywują azot do „dokowania” z wodorem, który jest wcześniej aktywowany przez inny enzym. Tak więc z obojętnego azotu otrzymuje się bardzo aktywny amoniak - pierwszy stabilny produkt biologicznego wiązania azotu.

Oto jak się okazuje! Najpierw procesy życiowe przekształciły amoniak z pierwotnej atmosfery w azot, a następnie życie ponownie przekształciło azot w amoniak. Czy warto było, aby natura „łamała włócznie” w tej sprawie? Oczywiście, bo tak powstał cykl żywiołu nr 7.

Złoża saletry i wzrost populacji

Naturalne wiązanie azotu przez wyładowania atmosferyczne i bakterie glebowe daje rocznie około 150 milionów ton związków tego pierwiastka. Jednak nie cały związany azot bierze udział w cyklu. Część jest usuwana z procesu i deponowana w postaci osadów saletry. Najbogatszą taką spiżarnią była chilijska pustynia Atakama u podnóża Kordylierów. Nie padało tu od lat. Ale od czasu do czasu na zboczach gór spadają ulewne ulewy, zmywając związki glebowe. Przez tysiąclecia spływy wody niosły rozpuszczone sole, wśród których najwięcej było saletry. Woda odparowała, pozostały sole... Tak powstało największe na świecie złoże związków azotu.

Inny znany niemiecki chemik Johann Rudolf Glauber, żyjący w XVII wieku, zwrócił uwagę na wyjątkowe znaczenie soli azotu dla rozwoju roślin. W swoich pismach, zastanawiając się nad obiegiem substancji azotowych w przyrodzie, używał takich określeń, jak „azotowe soki glebowe” i „saletra – sól płodności”.

Ale naturalna saletra jako nawóz zaczęła być stosowana dopiero na początku ubiegłego wieku, kiedy zaczęły się rozwijać chilijskie złoża. Było to wówczas jedyne znaczące źródło związanego azotu, od którego zdawał się zależeć los ludzkości. Przemysł azotowy nie wchodził wtedy w rachubę.

W 1824 roku angielski ksiądz Thomas Malthus ogłosił swoją niesławną doktrynę, że liczba ludności rośnie znacznie szybciej niż produkcja żywności. W tym czasie eksport saletry chilijskiej wynosił zaledwie około 1000 ton rocznie. W 1887 roku rodak Malthusa, słynny naukowiec Thomas Huxley, przewidział rychły koniec cywilizacji z powodu „głodu azotu”, który powinien nadejść po zagospodarowaniu złóż chilijskiej saletry (jej produkcja wynosiła już wówczas ponad 500 tysięcy ton na rok).

Jedenaście lat później inny słynny naukowiec, Sir William Crookes, powiedział Brytyjskiemu Towarzystwu Postępu Nauki, że za mniej niż pół wieku nastąpi krach żywnościowy, jeśli populacja się nie zmniejszy. Swą smutną prognozę argumentował też faktem, że „niedługo nastąpi całkowite wyczerpanie złóż saletry chilijskiej” ze wszystkimi tego konsekwencjami.

Te proroctwa się nie spełniły - ludzkość nie umarła, ale opanowała sztuczną fiksację elementu nr 7. Co więcej, dziś udział naturalnej saletry to zaledwie 1,5% światowej produkcji substancji zawierających azot.

Jak wiązał się azot

Od dawna ludzie potrafią pozyskiwać związki azotu. Tę samą saletrę przygotowywano w specjalnych szopach - saletry, ale ta metoda była bardzo prymitywna. Saletra robi się z hałd obornika, popiołu, odchodów, zeskrobanych skór, krwi, czubków ziemniaków. Przez te dwa lata hałdy są podlewane moczem i przewracane, po czym tworzy się na nich powłoka z saletry ”jest taki opis produkcji saletry w jednej starej księdze.

Źródłem związków azotu może być również węgiel, który zawiera do 3% azotu. Azot związany! Azot ten zaczęto wydzielać podczas koksowania węgla, wychwytując frakcję amoniaku i przepuszczając ją przez kwas siarkowy.

Produktem końcowym jest siarczan amonu. Ale to ogólnie okruchy. Trudno sobie nawet wyobrazić, jak rozwijałaby się nasza cywilizacja, gdyby nie rozwiązała problemu akceptowalnego przemysłowo wiązania azotu atmosferycznego w czasie.

Scheele jako pierwszy związał azot atmosferyczny. W 1775 r. uzyskał cyjanek sodu przez ogrzewanie sody z węglem w atmosferze azotu:

Na2CO3 + 4C + N2 → 2NaCN + 3CO.

W 1780 roku Priestley odkrył, że objętość powietrza zawartego w naczyniu odwróconym nad wodą zmniejsza się, jeśli przepuszcza się przez nie iskrę elektryczną, a woda nabiera właściwości słabego kwasu. Ten eksperyment był, jak wiemy (Priestley nie wiedział), modelem naturalnego mechanizmu wiązania azotu. Cztery lata później Cavendish, przepuszczając wyładowanie elektryczne przez powietrze zamknięte w szklanej rurce z zasadą, odkrył tam saletrę.

I choć wszystkie te eksperymenty nie mogły wyjść poza ówczesne laboratoria, pokazują pierwowzór przemysłowych metod wiązania azotu - cyjanamid i łuk, który pojawił się na przełomie XIX i XX wieku.

Metoda cyjanamidowa została opatentowana w 1895 roku przez niemieckich badaczy A. Franka i N. Caro. Zgodnie z tą metodą azot po podgrzaniu z węglikiem wapnia był wiązany z cyjanamidem wapnia:

CaC 2 + N 2 → Ca(CN) 2.

W 1901 roku syn Franka, przedstawiając pomysł, że cyjanamid wapnia może służyć jako dobry nawóz, położył w zasadzie podwaliny pod produkcję tej substancji. Rozwój przemysłu związanego z azotem ułatwiło pojawienie się taniej energii elektrycznej. Najbardziej obiecujący sposób wiązania azotu atmosferycznego pod koniec XIX wieku. uznano za łuk, używając wyładowania elektrycznego. Tuż po wybudowaniu elektrowni Niagara Amerykanie w pobliżu uruchomili (w 1902 r.) pierwszą elektrownię łukową. Trzy lata później w Norwegii uruchomiono instalację łukową, opracowaną przez teoretyka i specjalistę w badaniach zorzy polarnej H. Birkelanda oraz inżyniera praktycznego S. Eide. Rośliny tego typu są szeroko rozpowszechnione; saletra, którą produkowali, nazywała się norweska. Jednak energochłonność tego procesu była niezwykle wysoka i wynosiła 70 tysięcy kilowatogodzin na tonę związanego azotu, a tylko 3% tej energii zużywano bezpośrednio na wiązanie.

Przez amoniak

Wymienione powyżej metody wiązania azotu były tylko podejściami do metody, która pojawiła się na krótko przed I wojną światową. To o nim bardzo dowcipnie zauważył amerykański popularyzator nauki E. Slosson: „Zawsze mówiono, że Brytyjczycy dominują na morzu, a Francuzi na lądzie, podczas gdy Niemcom pozostaje tylko powietrze. Niemcy zdawali się potraktować ten żart poważnie i zaczęli wykorzystywać królestwo powietrza do ataków na Brytyjczyków i Francuzów… Kaiser… posiadał całą flotę zeppelinów i metodę wiązania azotu nie znaną nikomu innemu naród. Zeppeliny pękały jak poduszki powietrzne, ale zakłady wiążące azot nadal działały i uniezależniły Niemcy od Chile nie tylko w latach wojny, ale także w czasie pokoju… „Mówimy o syntezie amoniaku – głównym procesie nowoczesny przemysł związanego azotu.

Slosson nie do końca miał rację, mówiąc, że metoda wiązania azotu w amoniaku nie jest znana nigdzie poza Niemcami. Teoretyczne podstawy tego procesu położyli naukowcy francuscy i brytyjscy. Już w 1784 r. słynny C. Berthollet ustalił skład amoniaku i zasugerował równowagę chemiczną reakcji syntezy i rozkładu tej substancji. Pięć lat później Anglik W. Austin podjął pierwszą próbę syntezy NH 3 z azotu i wodoru. I wreszcie francuski chemik A. Le Chatelier, po jasnym sformułowaniu zasady równowagi ruchomej, jako pierwszy zsyntetyzował amoniak. Równocześnie zastosował wysokie ciśnienie i katalizatory - gąbczastą platynę i żelazo. W 1901 roku Le Chatelier opatentował tę metodę.

Badania nad syntezą amoniaku na początku wieku prowadzili także E. Perman i G. Atkins w Anglii. W swoich eksperymentach badacze ci wykorzystali różne metale jako katalizatory, w szczególności miedź, nikiel i kobalt ...

Ale ustanowienie syntezy amoniaku z wodoru i azotu na skalę przemysłową po raz pierwszy udało się rzeczywiście w Niemczech. To zasługa słynnego chemika Fritza Habera. W 1918 otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.

Technologia produkcji NH 3, opracowana przez niemieckiego naukowca, bardzo różniła się od innych gałęzi przemysłu tamtych czasów. Tutaj po raz pierwszy zastosowano zasadę obiegu zamkniętego z nieprzerwanie pracującymi urządzeniami i odzyskiem energii. Ostatecznego rozwoju technologii syntezy amoniaku dokonał kolega i przyjaciel Habera K. Bosch, który w 1931 r. otrzymał również Nagrodę Nobla za opracowanie metod syntezy chemicznej pod wysokimi ciśnieniami.

Na ścieżce natury

Synteza amoniaku stała się kolejnym modelem naturalnego wiązania pierwiastka nr 7. Przypomnijmy, że mikroorganizmy wiążą azot w NH 3 . Przy wszystkich zaletach procesu Habera-Boscha wygląda on niedoskonały i nieporęczny w porównaniu z naturalnym!

„Biologiczne wiązanie azotu atmosferycznego… było swego rodzaju paradoksem, nieustannym wyzwaniem dla chemików, rodzajem demonstracji niewystarczalności naszej wiedzy”. Te słowa należą do radzieckich chemików M.E. Volpin i A.E. Shilov, który próbował wiązać azot cząsteczkowy w łagodnych warunkach.

Na początku były porażki. Ale w 1964 roku w Instytucie Związków Organopierwiastkowych Akademii Nauk ZSRR w laboratorium Volpina dokonano odkrycia: w obecności związków metali przejściowych - tytanu, wanadu, chromu, molibdenu i żelaza - pierwiastek nr 7 jest aktywowany iw normalnych warunkach tworzy złożone związki rozkładane przez wodę do amoniaku. To właśnie te metale służą jako centra wiązania azotu w enzymach wiążących azot i doskonałe katalizatory w produkcji amoniaku.

Wkrótce potem kanadyjscy naukowcy A. Allen i K. Zenof, badając reakcję hydrazyny N 2 H 2 z trójchlorkiem rutenu, uzyskali kompleks chemiczny, w którym, ponownie w łagodnych warunkach, okazał się związany azot. Wynik ten był tak sprzeczny z utartymi poglądami, że redaktorzy czasopisma, do którego badacze przesłali swój artykuł z sensacyjnym przesłaniem, odmówili jego opublikowania. Później radzieckim naukowcom udało się w łagodnych warunkach uzyskać substancje organiczne zawierające azot. Jest jeszcze za wcześnie, aby mówić o przemysłowych metodach łagodnego chemicznego wiązania azotu atmosferycznego, jednak poczyniony postęp pozwala przewidywać zbliżającą się rewolucję w technologii mocowania elementu nr 7.

Współczesna nauka nie zapomniała o dawnych metodach otrzymywania związków azotu poprzez tlenki. Tutaj główne wysiłki skierowane są na rozwój procesów technologicznych, które przyspieszają rozszczepienie cząsteczki N 2 na atomy. Najbardziej obiecującymi obszarami utleniania azotu są spalanie powietrza w specjalnych piecach, stosowanie palników plazmowych oraz wykorzystanie do tych celów przyspieszonej wiązki elektronów.

Dlaczego się bać?

Dziś nie ma powodu do obaw, że ludzkość kiedykolwiek doświadczy braku związków azotu. Przemysłowa fiksacja pierwiastka #7 postępuje w niewiarygodnym tempie. Jeśli pod koniec lat 60. światowa produkcja azotu związanego wynosiła 30 mln ton, to na początku przyszłego stulecia najprawdopodobniej osiągnie miliard ton!

Takie sukcesy są nie tylko budujące, ale także budzą niepokój. Faktem jest, że sztuczne wiązanie N 2 i wprowadzanie do gleby ogromnej ilości substancji zawierających azot jest najbardziej rażącą i znaczącą ingerencją człowieka w naturalny obieg substancji. W dzisiejszych czasach nawozy azotowe to nie tylko substancje żyzne, ale również zanieczyszczające środowisko. Wymywane są z gleby do rzek i jezior, powodują szkodliwe zakwitanie zbiorników wodnych, są przenoszone przez prądy powietrza na duże odległości...

Aż 13% azotu zawartego w nawozach mineralnych trafia do wód gruntowych. Związki azotu, zwłaszcza azotany, są szkodliwe dla ludzi i mogą powodować zatrucia. Oto podajnik azotu dla Ciebie!

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) przyjęła maksymalne dopuszczalne stężenie azotanów w wodzie pitnej: 22 mg/l dla umiarkowanych szerokości geograficznych i 10 mg/l dla tropików. W ZSRR normy sanitarne regulują zawartość azotanów w wodzie zbiorników zgodnie z normami „tropikalnymi” - nie więcej niż 10 mg / l. Okazuje się, że azotany to lekarstwo „obosieczne”…

4 października 1957 roku ludzkość po raz kolejny zainterweniowała w cykl pierwiastka nr 7, wystrzeliwując w kosmos „kulę” wypełnioną azotem – pierwszego sztucznego satelitę…

Mendelejew o azocie

„Chociaż najbardziej aktywni, tj. najłatwiej i najczęściej aktywną chemicznie częścią otaczającego nas powietrza jest tlen, ale jego największą masą, zarówno pod względem objętości, jak i masy, jest azot; mianowicie gazowy azot stanowi ponad 3/4, chociaż mniej niż 4/5 objętości powietrza. A ponieważ azot jest tylko nieznacznie lżejszy od tlenu, zawartość wagowa azotu w powietrzu wynosi około 3/4 jego całej masy. Wchodząc w powietrze w tak znacznej ilości, azot najwyraźniej nie odgrywa szczególnie ważnej roli w atmosferze, której działanie chemiczne zależy głównie od zawartości w nim tlenu. Ale prawidłowe wyobrażenie o azocie uzyskuje się tylko wtedy, gdy dowiadujemy się, że zwierzęta nie mogą żyć długo w czystym tlenie, a nawet umierają, i że azot w powietrzu, chociaż tylko powoli i stopniowo, tworzy różne związki, z których niektóre odgrywają ważną rolę w przyrodzie, zwłaszcza w życiu organizmów.

Gdzie stosuje się azot?

Azot jest najtańszym ze wszystkich gazów, chemicznie obojętnym w normalnych warunkach. Jest szeroko stosowany w technologii chemicznej do tworzenia środowisk nieutleniających. Łatwo utleniające się związki przechowuje się w laboratoriach w atmosferze azotu. Wybitne dzieła malarstwa umieszczane są czasem (w czasie przechowywania lub transportu) w hermetycznych skrzyniach wypełnionych azotem - w celu ochrony farby przed wilgocią i chemicznie aktywnymi składnikami powietrza.

Azot odgrywa znaczącą rolę w metalurgii i obróbce metali. Różne metale w stanie stopionym różnie reagują na obecność azotu. Na przykład miedź jest absolutnie obojętna w stosunku do azotu, dlatego produkty miedziane są często spawane w strumieniu tego gazu. Przeciwnie, magnez spalany w powietrzu daje związki nie tylko z tlenem, ale także z azotem. Tak więc do pracy z produktami magnezowymi w wysokich temperaturach środowisko azotu nie ma zastosowania. Nasycenie azotem powierzchni tytanu nadaje metalowi większą wytrzymałość i odporność na zużycie - tworzy bardzo mocny i obojętny chemicznie azotek tytanu. Reakcja ta zachodzi tylko w wysokich temperaturach.

W zwykłych temperaturach azot reaguje aktywnie tylko z jednym metalem, litem.

Największa ilość azotu trafia do produkcji amoniaku.

narkoza azotowa

Powszechna opinia o fizjologicznej obojętności azotu nie jest do końca poprawna. Azot jest fizjologicznie obojętny w normalnych warunkach.

Przy podwyższonym ciśnieniu, na przykład podczas nurkowania, wzrasta stężenie rozpuszczonego azotu w białku, a zwłaszcza w tkance tłuszczowej organizmu. Prowadzi to do tzw. narkozy azotowej. Nurek wydaje się być pijany: koordynacja ruchów jest zaburzona, świadomość jest zdezorientowana. O tym, że przyczyną tego jest azot, naukowcy ostatecznie przekonali się po przeprowadzeniu eksperymentów, w których zamiast zwykłego powietrza do skafandra nurka dostarczono mieszaninę helu i tlenu. Jednocześnie ustąpiły objawy znieczulenia.

amoniak kosmiczny

Jak uważają astronomowie, duże planety Układu Słonecznego, Saturn i Jowisz, składają się częściowo ze stałego amoniaku. Amoniak zamarza w temperaturze -78°C, podczas gdy na przykład na powierzchni Jowisza średnia temperatura wynosi 138°C.

Amoniak i amoniak

W dużej rodzinie azotu występuje dziwny związek - amon NH 4. W postaci wolnej nie występuje nigdzie, aw solach pełni rolę metalu alkalicznego. Nazwę „amon” zaproponował w 1808 roku słynny angielski chemik Humphrey Davy. Łacińskie słowo amon oznaczało kiedyś: sól z amonu. Amoniak to region w Libii. Znajdowała się tam świątynia egipskiego boga Ammona, od którego nazwano cały region. W amoniaku sole amonowe (głównie amoniak) od dawna otrzymywano przez spalanie wielbłądziego łajna. Rozkład soli wytworzył gaz, który obecnie nazywa się amoniakiem.

Od 1787 r. (w tym samym roku, w którym przyjęto termin „azot”), komisja ds. nomenklatury chemicznej nadała temu gazowi nazwę amoniak (amoniak). Rosyjski chemik Ya.D. Imię to wydało się Zacharowowi zbyt długie iw 1801 r. wyłączył z niego dwie litery. Tak powstał amoniak.

Gaz rozweselający

Spośród pięciu tlenków azotu dwa - tlenek (NO) i dwutlenek (NO 2) - znalazły szerokie zastosowanie przemysłowe. Pozostałe dwa - bezwodnik azotawy (N 2 O 3) i bezwodnik azotowy (N 2 O 5) - nie są często spotykane w laboratoriach. Piąty to podtlenek azotu (N 2 O). Ma bardzo osobliwy efekt fizjologiczny, przez co często nazywany jest gazem rozweselającym.

Wybitny angielski chemik Humphrey Davy organizował specjalne sesje z pomocą tego gazu. Oto jak jeden ze współczesnych Davy'ego opisał działanie podtlenku azotu: „Niektórzy panowie skakali po stołach i krzesłach, inni puszczali języki, inni wykazywali skrajną skłonność do bójek”.

Szybki śmiał się na próżno

Wybitny satyryk Jonathan Swift chętnie szydził z jałowości współczesnej nauki. W Podróżach Guliwera w opisie Akademii Lagado jest takie miejsce: „Miał do dyspozycji dwa duże pokoje, zagracone najdziwniejszymi ciekawostkami; pracowało pod nim pięćdziesięciu asystentów. Niektórzy skraplali powietrze w suchą gęstą substancję, wydobywając z niego saletrę ... ”

Teraz saletra z powietrza jest absolutnie realna. Azotan amonu NH 4 NO 3 rzeczywiście powstaje z powietrza i wody.

Bakterie wiążą azot

Pomysł, że niektóre mikroorganizmy mogą wiązać azot atmosferyczny, został po raz pierwszy wyrażony przez rosyjskiego fizyka P. Kossowicza. Rosyjski biochemik S.N. Winogradsky jako pierwszy wyizolował z gleby jeden rodzaj bakterii wiążących azot.

Rośliny są wybredne

Dmitrij Nikołajewicz Pryanishnikov stwierdził, że roślina, jeśli ma możliwość wyboru, woli azot amonowy od azotanów. (Azotany to sole kwasu azotowego).

Ważny środek utleniający

Kwas azotowy HNO 3 jest jednym z najważniejszych utleniaczy stosowanych w przemyśle chemicznym. Jako pierwszy sporządził go, działając kwasem siarkowym na saletrę, był jednym z najwybitniejszych chemików XVII wieku. Johanna Rudolfa Glaubera.

Wśród związków otrzymywanych obecnie za pomocą kwasu azotowego znajduje się wiele absolutnie niezbędnych substancji: nawozów sztucznych, barwników, materiałów polimerowych, materiałów wybuchowych.

Podwójna rola

Niektóre związki zawierające azot stosowane w chemii rolniczej pełnią podwójną funkcję. Na przykład cyjanamid wapnia jest stosowany przez hodowców bawełny jako defoliant, substancja powodująca opadanie liści przed zbiorami. Ale ten związek służy również jako nawóz.

Azot w pestycydach

Nie wszystkie substancje, do których należy azot, przyczyniają się do rozwoju jakichkolwiek roślin. Sole aminowe kwasu fenoksyoctowego i trichlorofenoksyoctowego są herbicydami. Pierwszy hamuje wzrost chwastów na polach upraw zbożowych, drugi służy do karczowania gruntów pod grunty orne - niszczy małe drzewka i krzewy.

Polimery: od biologicznych do nieorganicznych

Atomy azotu są częścią wielu naturalnych i syntetycznych polimerów - od białek po nylon. Ponadto azot jest niezbędnym elementem bezwęglowych, nieorganicznych polimerów. Cząsteczki kauczuku nieorganicznego – chlorku polifosfonitrylu – to zamknięte cykle, złożone z naprzemiennych atomów azotu i fosforu, otoczonych jonami chloru. Do polimerów nieorganicznych należą również azotki niektórych metali, w tym najtwardsza ze wszystkich substancji - borazon.

Metabolizm

Azot jest jednym z pierwiastków organogenicznych (czyli z których składają się głównie wszystkie narządy i tkanki), którego udział masowy w organizmie człowieka wynosi do 2,5%. Azot jest integralną częścią substancji takich jak (a więc peptydy i białka), nukleotydy, hemoglobina, niektóre hormony i mediatory.

Biologiczna rola azotu

Czysty (pierwiastkowy) azot sam w sobie nie pełni żadnej roli biologicznej. Biologiczna rola azotu wynika z jego związków. Tak więc w składzie aminokwasów tworzy peptydy i (najważniejszy składnik wszystkich żywych organizmów); jako część nukleotydów tworzy DNA i RNA (przez które wszystkie informacje są przekazywane wewnątrz komórki i przez dziedziczenie); jako część hemoglobiny bierze udział w transporcie tlenu z płuc do narządów i tkanek.

Niektóre hormony są również pochodnymi aminokwasów, a zatem zawierają również azot (insulina, glukagon, tyroksyna, adrenalina itp.). Niektóre mediatory, za pomocą których komórki nerwowe „komunikują się”, zawierają również atom azotu (acetylocholinę).

Związki takie jak tlenek azotu(II) i jego źródła (np. nitrogliceryna – lek obniżający ciśnienie) działają na mięśnie gładkie naczyń krwionośnych, zapewniając ich rozkurcz i ogólnie rozszerzenie naczyń (prowadząc do obniżenia ciśnienia).

Dietetyczne źródła azotu

Pomimo dostępności azotu dla organizmów żywych (stanowi on prawie 80% atmosfery naszej planety), organizm ludzki nie jest w stanie przyswoić azotu w tej (elementarnej) postaci. Azot dostaje się do organizmu człowieka głównie w składzie białek, peptydów i aminokwasów (roślinnych i zwierzęcych), a także w składzie takich związków zawierających azot jak: nukleotydy, puryny itp.

niedobór azotu

Jako zjawisko nigdy nie obserwuje się niedoboru azotu. Ponieważ organizm nie potrzebuje go w swojej podstawowej formie, niedobór nigdy nie występuje. W przeciwieństwie do samego azotu, niedobór substancji go zawierających (głównie białek) jest zjawiskiem dość częstym.

Przyczyny niedoboru azotu

Nieracjonalna dieta zawierająca niewystarczającą ilość białka lub białko o wadliwym składzie aminokwasowym (głodzenie białka);
Naruszenie trawienia białek w przewodzie pokarmowym;
Naruszenie wchłaniania aminokwasów w jelicie;
Dystrofia i marskość wątroby;
dziedziczne zaburzenia metaboliczne;
Zwiększony rozkład białek tkankowych;
Naruszenie regulacji metabolizmu azotu.

Konsekwencje niedoboru azotu

Liczne zaburzenia odzwierciedlające zaburzenia w metabolizmie białek, aminokwasów, związków zawierających azot i biopierwiastków azotozależnych (dystrofia, obrzęki, różne niedobory odporności, apatia, brak aktywności fizycznej, upośledzenie umysłowe i fizyczne itp.).

nadmiar azotu

Podobnie jak niedobór, nadmiar azotu jako zjawiska nigdy nie obserwuje się – można mówić jedynie o nadmiarze substancji go zawierających. Najbardziej niebezpieczne jest, gdy azot dostaje się do organizmu człowieka w znacznych ilościach jako część substancji toksycznych, takich jak azotany i azotyny.

Przyczyny nadmiaru azotu

Niezbilansowana dieta pod względem białka i aminokwasów (w kierunku zwiększenia tych ostatnich);
Spożycie azotu z toksycznymi składnikami produktów spożywczych (głównie azotany i azotyny);
Spożycie azotu z substancjami toksycznymi różnego pochodzenia (tlenki, amoniak, kwas azotowy, cyjanki itp.).

Konsekwencje nadmiaru azotu

Zwiększone obciążenie nerek i wątroby;
Niechęć do pokarmów białkowych;
Objawy kliniczne zatrucia toksycznymi substancjami zawierającymi azot.

Materiał przygotował: Aleksiej Stiepanow, ekolog

Zanim przejdziesz bezpośrednio do nawozów azotowych, musisz to zrozumieć najważniejszym źródłem azotu w żywieniu roślin jest przede wszystkim sama gleba. Zaopatrzenie roślin w azot glebowy w specyficznych warunkach różnych stref glebowo-klimatycznych nie jest jednakowe. Pod tym względem występuje tendencja do zwiększania zasobów azotu glebowego w kierunku od gleb uboższych strefy bielicowej do czarnoziemów miąższowych i zwykłych, stosunkowo zasobnych w azot. Lekkie gleby piaszczyste i piaszczyste są wyjątkowo ubogie w azot.

Główne rezerwy azotu w glebie są skoncentrowane w próchnicy, która zawiera około 5% azotu. Dlatego im wyższa zawartość próchnicy w glebie i im mocniejsza warstwa gleby nią nasycona, tym lepsze zaopatrzenie roślin w azot. Humus jest bardzo stabilną substancją; a jego rozkład przez mikroorganizmy z uwolnieniem soli mineralnych przebiega niezwykle wolno. Dlatego tylko około 1% azotu w glebie z jego całkowitej zawartości stanowią rozpuszczalne w wodzie związki mineralne dostępne dla roślin.

Azot organiczny glebowy jest dostępny dla roślin dopiero po jego mineralizacji.- proces prowadzony przez mikroorganizmy glebowe wykorzystujące glebową materię organiczną jako źródło energii. Intensywność mineralizacji azotu organicznego zależy również od właściwości fizycznych i chemicznych gleb, warunków wilgotności, temperatury, napowietrzenia itp.

Również azot może pochodzić z atmosfery wraz z opadami atmosferycznymi oraz bezpośrednio z powietrza, przy pomocy tzw. utrwalaczy azotu: niektórych bakterii, grzybów i alg. Azot ten jest jednak stosunkowo rzadki i może odgrywać rolę w odżywianiu azotem w wyniku wieloletniej akumulacji na gruntach nierolnych i dziewiczych.

Azot w życiu roślin

Nie cała materia organiczna roślin zawiera azot. Nie ma go np. w najpowszechniejszym związku – błonniku, nie ma go w cukrach, skrobi, olejach, które syntetyzuje roślina. Ale w składzie aminokwasów i utworzonych z nich białek azot jest koniecznie obecny. Wchodzi również w skład kwasów nukleinowych, drugich najważniejszych substancji każdej żywej komórki, które mają szczególne znaczenie w budowie białek i niosą dziedziczne cechy organizmu. Żywe katalizatory - enzymy - to także ciała białkowe. Azot zawarty jest w chlorofilu, bez którego rośliny nie mogą absorbować energii słonecznej. Azot wchodzi w skład lipidów, alkaloidów i wielu innych związków organicznych występujących w roślinach.

Spośród organów wegetatywnych najwięcej azotu zawierają młode liście, ale wraz z wiekiem azot przenosi się do nowo pojawiających się młodych liści i pędów. W przyszłości, po zapyleniu kwiatów i zawiązaniu owoców, następuje coraz wyraźniejszy ruch związków azotu do narządów rozrodczych, gdzie gromadzą się one w postaci białek. Do czasu dojrzewania nasion organy wegetatywne są znacznie uszczuplone w azot.

Ale jeśli rośliny otrzymują nadmiar odżywiania azotem, to gromadzi się dużo we wszystkich narządach; jednocześnie obserwuje się szybki rozwój masy wegetatywnej, co opóźnia dojrzewanie i może zmniejszać udział pożądanych produktów w plonie ogółem uprawianej rośliny.

Normalne odżywianie azotem nie tylko zwiększa plon, ale także poprawia jego jakość. Wyraża się to wzrostem procentowego udziału białka oraz zawartością białek bardziej wartościowych.

Normalnie rośliny zaopatrywane w azot rosną szybko, ich liście wyróżniają się intensywnym ciemnozielonym kolorem i dużymi rozmiarami. Wręcz przeciwnie, brak azotu opóźnia wzrost wszystkich organów rośliny, liście są jasnozielone (jest mało chlorofilu, który nie powstaje z powodu złego zaopatrzenia rośliny w azot) i często są małe . Wydajność spada, zawartość białka w nasionach maleje. Dlatego przy braku azotu organicznego w glebie potrzeba zapewnienia normalnego odżywiania roślin azotem za pomocą nawozów jest bardzo ważnym zadaniem dla rolnictwa.

Stosowanie nawozów azotowych i dawki

Wraz z wprowadzeniem nawozów azotowych wzrasta plon prawie wszystkich upraw. Nawozy azotowe w rolnictwie i ogrodnictwie stosowane są wszędzie: pod uprawy warzyw, pod sadownictwo, jagody, drzewa owocowe, krzewy, winogrona, truskawki, rośliny ozdobne, kwiaty (piwonie, tulipany itp.), stosuje się je również do sadzonki i trawniki.

Stawki aplikacji

Dla sadów i sadów za średnią dawkę do aplikacji głównej pod ziemniaki, warzywa, owoce i jagody oraz rośliny kwiatowe należy przyjąć 0,6-0,9 kg azotu na 100 m².
Podczas opatrunku pogłównego do ziemniaków, warzyw i kwiatów - 0,15-0,2 kg azotu na 100 m², do upraw owoców i jagód - 0,2 - 0,3 kg azotu na 100 m².
Aby przygotować roztwór, weź 15-30 g azotu na 10 litrów wody, rozprowadzając roztwór o 10².
Do opatrunku dolistnego stosuje się roztwory 0,25-5% (25-50 g na 10 litrów wody), gdy rozprowadza się je na 100-200 m².

Wszystkie wartości podane są bez uwzględnienia procentowej zawartości azotu w każdym rodzaju nawozu, aby przeliczyć na nawóz należy ją podzielić przez procentową zawartość azotu w nawozie i pomnożyć przez 100.

Nawozy azotowe obejmują nawozy mineralne i organiczne, najpierw rozważ mineralne nawozy azotowe.

Rodzaje mineralnych nawozów azotowych

Cały asortyment produkcji nawozów azotowych można podzielić na 3 grupy:

Nawozy amonowe (np. siarczan amonu, chlorek amonu);
Nawozy azotanowe (na przykład azotan wapnia lub sodu);
Nawozy amidowe (na przykład mocznik).

Ponadto produkowane są nawozy zawierające jednocześnie azot w postaci amoniaku i azotanu (np. saletra amonowa).

Główny zakres produkcji nawozów azotowych:

Rodzaj nawozu azotowego	Zawartość azotu
Amoniak
Amoniak bezwodny	82,3%
woda amoniakalna	20,5%
Siarczan amonu	20,5-21,0%
Chlorek amonu	24-25%
Azotan
Azotan sodu	16,4%
azotan wapnia	13,5-15,5%
Azotan amonowy
Azotan amonowy	34-35%
Azotan wapna amonowego	20,5%
Amoniak na bazie saletry amonowej	34,4-41,0%
Amoniak na bazie azotanu wapnia	30,5-31,6%
sulfonian amonu	25,5-26,5%
Amid
cyjanamid wapnia	18-21%
Mocznik	42,0-46,2%
Mocznik-formaldehyd i metylenomocznik (wolno działające)	38-42%
Amoniak na bazie mocznika	37-40%

Nawozy azotowo-fosforowo-potasowe

Stosowanie nawozów azotowych jest często konieczne w połączeniu z fosforem i nawozami. Na przykład istnieje mieszanina saletry amonowej, superfosfatu i mąki kostnej lub dolomitowej. Jednak w różnych fazach rozwoju rośliny potrzebuje różnych proporcji nawozów. Na przykład, w okresie kwitnienia nadmiar azotu może tylko pogorszyć końcowy plon. Naturalnie roślina potrzebuje tych trzech najważniejszych składników odżywczych, ale są też inne makro i mikroelementy niezbędne do optymalnego rozwoju rośliny. Tak więc nawozy azotowo-fosforowo-potasowe nie są panaceum.

Poniżej znajduje się klasyfikacja mineralnych nawozów azotowych:

Nawozy amonowe i saletrzane

Azotan amonowy

(NH4NO3) nawóz wysokowydajny, zawiera około 34-35% azotu. Może być stosowany zarówno do głównego wprowadzenia, jak i do opatrunków wierzchnich. Saletra amonowa jest nawozem bezbalastowym, szczególnie skutecznym na terenach słabo nawilżonych, gdzie występuje duże stężenie roztworu glebowego. Na obszarach podmokłych saletra amonowa jest mniej skuteczna, możliwe jest wypłukiwanie jej do wód gruntowych wraz z opadami atmosferycznymi. Na glebach lekkich, piaszczystych nawozu nie należy stosować jesienią.

Drobnokrystaliczny azotan amonu szybko zbryla się, dlatego musi być przechowywany w pomieszczeniach zamkniętych, niedostępnych dla wilgoci iw wodoodpornym pojemniku. Konieczne jest rozdrobnienie przed zastosowaniem do gleby, aby nie tworzyć kieszeni zwiększonego stężenia nawozu.

Podczas mieszania należy dodać do mieszaniny około 15% środka neutralizującego, taką substancją może być kreda, drobne wapno, dolomit. Podczas przygotowywania mieszanki należy najpierw dodać do superfosfatu środek zobojętniający.

Sam azotan amonu, ze względu na swoje działanie, zwiększa kwasowość gleby. Efekt na początku stosowania może nie być zauważalny, ale w dłuższej perspektywie kwasowość będzie się zwiększać. Dlatego zalecamy dodanie środka neutralizującego do saletry amonowej na 1 kg około 0,7 kg środka neutralizującego, takiego jak kreda, wapno, dolomit, ten ostatni szczególnie dobrze sprawdza się na glebach lekkich piaszczystych, ponieważ zawiera magnez.

W tej chwili czysty azotan amonu nie występuje w sprzedaży detalicznej, ale są gotowe mieszanki. Na podstawie powyższego dobrą opcją jest mieszanina 60% saletry amonowej i 40% środka zobojętniającego, w takiej mieszaninie uzyskuje się około 20% azotu.

Siarczan amonu

Siarczan amonu (NH4)2SO4 zawiera około 20,5% azotu.

Azot siarczanowy amonu jest dostępny dla roślin i dobrze wiąże się w glebie, ponieważ zawiera azot w postaci kationu, który jest mniej mobilny w roztworze glebowym. Dzięki temu nawóz ten można stosować również jesienią, bez obaw o duże straty azotu w wyniku przedostania się do niższych poziomów lub wód gruntowych. Bardzo dobrze nadaje się do głównego zastosowania, ale nadaje się również do opatrunków pogłównych.

Ma działanie zakwaszające, dlatego podobnie jak w przypadku saletry amonowej na 1 kg należy dodać 1,15 kg środka zobojętniającego: kredy, wapna drobnego, dolomitu na glebach lekkich piaszczystych.

W porównaniu do saletry amonowej jest lekko nawilżona, mniej wymagająca pod względem warunków przechowywania. Nie należy go jednak mieszać z nawozami alkalicznymi, takimi jak popiół lotny, żużel odpadowy, wapno gaszone, ponieważ możliwe są straty azotu.

Według badań naukowych siarczan amonu daje doskonałe efekty przy stosowaniu pod ziemniaki.

sulfonian amonu

Sulfoazotan amonu jest nawozem saletrzanym zawierającym ok. 26% azotu, 18% amoniaku i 8% azotanu. Stop azotanu amonu i siarczanu amonu. Potencjalna kwasowość jest wysoka. Na glebach bielicowych wymagane są takie same środki ostrożności jak w przypadku saletry amonowej.

Chlorek amonu

Chlorek amonu (NH4Cl) - biały lub żółty proszek, drobnokrystaliczny, zawiera około 25% azotu. Chlorek amonu ma dobre właściwości fizyczne: praktycznie nie zbryla się, dobrze rozprasza i wiąże w glebie. Azot w postaci chlorku amonu jest łatwo przyswajalny dla roślin.

Jednak ten nawóz ma jedną istotną wadę: na 100 kg azotu do gleby dostaje się około 250 kg chloru co jest szkodliwe dla roślin. Dlatego nawóz ten można stosować tylko w sposób główny i jesienią, aby szkodliwy chlor opadał do niższych poziomów, jednak przy tej metodzie straty azotu są w każdym przypadku nieuniknione. Chlorek amonu zaleca się stosować na glebach bogatych w zasady.

Nawozy azotanowe

Azotan sodu

Azotan sodu (NaNO3) jest wysoce skutecznym nawozem, ma postać przezroczystych kryształów, zawartość azotu wynosi około 16%. Azotan sodu jest bardzo dobrze przyswajalny przez rośliny, jest nawozem zasadowym, który przy stosowaniu na glebach kwaśnych daje przewagę nad nawozami amoniakalnymi. Jesienią nie można zrobić azotanu sodu, ponieważ nastąpi znaczne wypłukiwanie azotu z nawozu do wód gruntowych. Azotan sodu bardzo dobrze nadaje się do nawożenia pogłównego oraz stosowania podczas siewu. Badania naukowe wykazują, że azotan sodu daje doskonałe efekty w przypadku buraków.

azotan wapnia

Azotan wapnia (Ca(NO3)2) – zawiera stosunkowo mało azotu, około 15%. Doskonały na gleby strefy innej niż czarnoziem, ponieważ jest alkaliczny. Przy systematycznym stosowaniu saletry wapniowej poprawiają się właściwości kwaśnych gleb bielicowych. Nawóz jest wymagający w przechowywaniu, szybko wilgotnieje i zbryla się, przed użyciem należy go rozgnieść.

Nawozy amidowe

Mocznik

(CO(NH2)2) to wysokowydajny nawóz niebalastowy zawierający 46% azotu. Można spotkać się z taką nazwą jak mocznik – to drugie imię mocznika. Mocznik rozkłada się w glebie stopniowo, ale jest dość mobilny i nie zaleca się zamykania jesienią. Potencjalna kwasowość jest zbliżona do saletry amonowej, dlatego przy stosowaniu na kwaśne gleby należy stosować środki neutralizujące. Mocznik rozkłada się w glebie pod działaniem enzymu ureazy, który występuje w wystarczających ilościach w prawie wszystkich glebach. Jeśli jednak użyjesz nawozów mineralnych w połączeniu z nawozami organicznymi, problem ten nie wystąpi.

Mocznik jest doskonałym nawozem dolistnym. W porównaniu do saletry amonowej nie przypala liści i daje doskonałe rezultaty. Do głównego zastosowania w nawozach wiosennych i pogłównych mocznik również jest doskonały, ale cena 1 kg azotu mocznikowego będzie wyższa niż 1 kg azotu saletrzanego.

W produkcji karbamidu granulowanego pojawia się substancja szkodliwa dla roślin - biuret. Jego zawartość nie powinna przekraczać 3%.

Nawozy azotowe płynne

Zalety płynnych nawozów to:

Niższy koszt na jednostkę azotu;
Lepsza strawność przez rośliny;
Dłuższy czas trwania;
Możliwość równomiernego rozłożenia.

Wady nawozów płynnych:

Trudność w przechowywaniu (nie należy trzymać w domu) i transporcie;
Kiedy uderza w liście, powodują oparzenia;
Potrzeba specjalnych narzędzi do wykonania.

Ciekły amoniak (NH3) jest gazem o ostrym zapachu i zawiera około 82% azotu. Szybko odparowuje, w kontakcie z innymi ciałami ochładza je. Ma silne ciśnienie pary. Do pomyślnego zastosowania konieczne jest osadzenie w glebie na głębokość co najmniej 8 cm. aby nawóz nie odparował. Jest też woda amoniakalna - wynik rozpuszczania ciekłego amoniaku w wodzie. Zawiera około 20% azotu.

Organiczne nawozy azotowe

Azot w niewielkiej ilości (0,5-1%) zawarty jest we wszystkich rodzajach obornika, najwięcej (1-2,5%) w odchodach kaczek, kur i gołębi, ale jest też najbardziej toksyczny.

Możesz również zrobić naturalne organiczne nawozy azotowe własnymi rękami: hałdy kompostu (zwłaszcza na) zawierają trochę azotu (do 1,5%), kompost z odpadów domowych zawiera również do 1,5% azotu. Zielona masa (łubin, koniczyna słodka, wyka, koniczyna) zawiera około 0,4-0,7% azotu, zielone liście zawierają 1-1,2%, muł jeziorny (1,7-2,5%).

Jednakże stosowanie nawozów organicznych jako jedynego źródła azotu jest nieracjonalne, ponieważ może to pogorszyć jakość gleby, na przykład ją zakwaszyć, i nie zapewni niezbędnego odżywiania roślin azotem. Racjonalne jest jednak stosowanie kompleksu mineralnych nawozów azotowych i organicznych.

Azot w nawozach organicznych występuje w niewielkiej ilości. 0,5-1% azotu zawiera wszystkie rodzaje obornika. Ptasie odchody 1-2,5% azotu. Najwięcej azotu znajduje się w odchodach kaczych, kurzych i gołębich, ale jest też najbardziej toksyczny. Maksymalna ilość azotu zawiera wermikompost do 3%.

Możesz także zrobić naturalne organiczne nawozy azotowe własnymi rękami: hałdy kompostu (zwłaszcza na bazie torfu) zawierają pewną ilość azotu (do 1,5%), kompost z odpadów domowych zawiera również do 1,5% azotu. Zielona masa (łubin, koniczyna słodka, wyka, koniczyna) zawiera około 0,4-0,7% azotu, zielone liście zawierają 1-1,2%, muł jeziorny (1,7-2,5%).

Do „ulepszenia” kompostu zaleca się stosowanie szeregu roślin zawierających substancje hamujące rozwój procesów gnilnych. Należą do nich gorczyca liściasta, różne rodzaje mięty, pokrzywa, żywokost (bogaty w rozpuszczalny potas), chrzan.

Z dziewanny można wytworzyć nawóz organiczny o wysokiej zawartości azotu. Aby to zrobić, włóż dziewannę do beczki, napełniając beczkę o jedną trzecią, napełnij ją wodą i pozwól jej fermentować przez 1-2 tygodnie. Następnie rozcieńczyć wodą 3-4 razy i podlać rośliny. Podlewanie wstępne. Możesz to zrobić. Wprowadzenie jakiegokolwiek nawozu zakwasza glebę, dlatego konieczne jest zrobienie popiołu, mąki dolomitowej, wapna.

Ale nie zaleca się jednoczesnego stosowania nawozów azotowych z popiołem. Ponieważ dzięki tej kombinacji azot zamienia się w amoniak i szybko odparowuje.

Czym więc jest organiczny azot w żywieniu roślin?

Naturalne nawozy azotowe i zawartość azotu w nich.

obornik - do 1% (koń - 0,3-0,8%, wieprzowina - 0,3-1,0%, dziewanna - 0,1-0,7%);
biohumus czyli wermikompost - do 3%
próchnica - do 1%;
odchody (ptasie, gołębie, kaczki) - do 2,5%;
kompost z torfem - do 1,5%;
odpady z gospodarstw domowych - do 1,5%;
zielone liście - do 1,2%;
zielona masa - do 0,7%;
muł jeziorny - do 2,5%.

Organiczne nawozy azotowe hamują gromadzenie się azotanów w glebie, ale należy je stosować ostrożnie. Wprowadzaniu obornika (kompostu) do gleby towarzyszy uwalnianie azotu do 2 g/kg w ciągu 3-4 miesięcy. Rośliny łatwo go wchłaniają.

Jeszcze trochę statystyk, jedna tona częściowo rozłożonego nawozu zawiera 15 kg saletry amonowej, 12,5 kg chlorku potasu i taką samą ilość superfosfatu.

Co roku do 40 gr. związany azot. Ponadto mikroflora glebowa przetwarzająca azot atmosferyczny jest w stanie wzbogacić glebę w azot w ilości od 50 do 100 gramów na sto metrów kwadratowych. Tylko specjalne rośliny wiążące azot mogą dostarczyć więcej związanego azotu do gleby.

Naturalnym źródłem azotu organicznego mogą być rośliny wiążące azot stosowane jako międzyplony. Niektóre rośliny, takie jak fasola i koniczyna, łubin, lucerna i wiele innych, magazynują azot w brodawkach korzeniowych. Te guzki stopniowo uwalniają azot do gleby przez całe życie rośliny, a kiedy roślina umiera, pozostały azot zwiększa ogólną żyzność gleby. Takie rośliny nazywane są zielonym nawozem i ogólnie.

Tkanie grochu lub fasoli posadzonej na twojej stronie w ciągu roku jest w stanie zgromadzić 700 gramów azotu w glebie. Tkanie koniczyny - 130 gramów. Łubin - 170 gramów i lucerna - 280 gramów.

Zasianie tych roślin po zbiorach i usunięcie resztek roślinnych z terenu wzbogaci glebę w azot.

Serwatka mleczna jako organiczne źródło azotu, fosforu i potasu.

Najbardziej dostępnym nawozem azotowym dla roślin jest serwatka. Ze względu na zawartość w nim białka, które w procesie podlewania roślin z dodatkiem serwatki przedostaje się do gleby. I tam pod wpływem mikroflory glebowej uwalniany jest azot, który staje się dostępny dla roślin. Oznacza to, że w ten sposób przeprowadza się nawożenie roślin azotem.

Aby przeprowadzić takie karmienie, konieczne jest rozcieńczenie 1 litra serwatki w 10 litrach wody. I podlewaj rośliny w ilości 1 litra surowicy rozcieńczonej 10 razy na roślinę.

Jeśli najpierw dodasz 40 ml amoniaku aptecznego do 1 litra surowicy. Ten amoniak reaguje z kwasem mlekowym, w wyniku czego powstaje mleczan amonu.

Stosując na bieżąco podobne rozwiązanie nie będziemy w stanie wpłynąć na zakwaszenie gleby, które jest bardzo dobre. Bo gdybyśmy nie dodawali amoniaku do serwatki. Wtedy przy częstym stosowaniu serwatki do dokarmiania korzeni roślin nieuchronnie wzrastałaby kwasowość gleby.

Ponadto sama serwatka zawiera dużą ilość składników mineralnych. Każde 100 gramów serwatki zawiera:

78 miligramów fosforu;
143 miligramów potasu;
103 miligramów wapnia.

Zawiera również magnez i sód w niewielkich ilościach.

żywokost lekarski

Naturalne nawozy azotowe otrzymywane w wyniku przetwórstwa przemysłowego.

Mączka z krwi to produkt organiczny wytwarzany z suszonej krwi i zawiera 13 procent całkowitego azotu. Jest to bardzo wysoki procent azotu w nawozie. Możesz użyć mączki z krwi jako nawozu azotowego, spryskując nią powierzchnię gleby i wylewając wodę na wierzch, aby pomóc wchłonąć mączkę z krwi. Możesz również mieszać mączkę z krwi bezpośrednio z wodą i używać jej jako płynnego nawozu.

Mączka z krwi jest szczególnie dobrym źródłem azotu dla miłośników żyznej gleby, takiej jak sałata i kukurydza, ponieważ działa szybko.
Mączka z krwi może być stosowana jako składnik kompostu lub jako przyspieszacz rozkładu innych materiałów organicznych, gdyż katalizuje procesy rozkładu.

Mąka sojowa jest źródłem pożywienia azotowego dla mikroorganizmów glebowych. Kiedy mąka sojowa zostanie rozłożona przez mikroflorę glebową, wówczas zmineralizowany azot stanie się dostępny dla roślin. Może być również stosowany jako składnik kompostu wraz z mączką rybną. Które po mineralizacji staną się nie tylko źródłem azotu, ale także szeregu pierwiastków śladowych.