Francúzsky názov prvku (azote), ktorý sa udomácnil aj v ruštine, bol navrhnutý v 18. storočí. Lavoisier, ktorý ho vytvoril z gréckej zápornej predpony "a" a slova "zoe" - život (rovnaký koreň v slovách zoológia a množstvo jeho derivátov - zoo, zoogeografia atď.), t.j. „dusík“ znamená „bez života“, „nepodporuje život“. Rovnakého pôvodu a nemeckého názvu tohto prvku Stickstoff - dusivá látka. Koreň „azo“ je prítomný aj v chemických výrazoch „azid“, „azozlúčenina“, „azín“ atď. A latinské dusíkium a anglický dusík pochádzajú z hebrejského „neter“ (grécky „nitron“, latinsky nitrum) ; tak v dávnych dobách nazývali prírodné alkálie - sóda a neskôr - ledok. Názov „dusík“ nie je celkom výstižný: plynný dusík síce nie je vhodný na dýchanie, no tento prvok je pre život absolútne nevyhnutný. Zloženie všetkých živých bytostí zahŕňa relatívne malý počet prvkov a jedným z najdôležitejších z nich je dusík v bielkovinách - asi 17% dusíka. Dusík je zahrnutý aj v zložení molekúl DNA a RNA, ktoré zabezpečujú dedičnosť.

Na Zemi je veľa dusíka, ale jeho hlavné zásoby sú sústredené v atmosfére. Vzhľadom na vysokú pevnosť trojitej väzby NєN (942 kJ/mol, čo je takmer 4-násobok energie väzby Cl–Cl) je však molekula dusíka veľmi silná a jej reaktivita je nízka. Výsledkom je, že žiadne zviera ani rastlina nie sú schopné absorbovať plynný dusík zo vzduchu. Odkiaľ berú tento prvok, ktorý potrebujú na syntézu bielkovín a iných základných zložiek tela? Zvieratá získavajú dusík konzumáciou rastlín a iných zvierat. Rastliny extrahujú dusík spolu s ďalšími živinami z pôdy a len niekoľko strukovín dokáže absorbovať dusík zo vzduchu – a nie samy, ale vďaka baktériám uzlíkov žijúcim na ich koreňoch.

Hlavným zdrojom dusíka v pôde je biologická fixácia dusíka, t.j. viazanie vzdušného dusíka a jeho premena mikroorganizmami na formy asimilovateľné rastlinami. Mikroorganizmy môžu žiť v pôde samostatne, alebo môžu byť v symbióze ("spoločenstve") s niektorými rastlinami, hlavne so strukovinami - ďatelina, hrach, fazuľa, lucerna atď. Na koreňoch týchto rastlín sa "usadzujú" baktérie - v špeciálnych uzlinách; často sa označujú ako uzlové baktérie. Tieto mikroorganizmy obsahujú komplexný enzým, dusíkatú látku, schopnú redukovať dusík na amoniak. Potom sa pomocou iných enzýmových systémov amoniak premieňa na iné zlúčeniny dusíka, ktoré sú absorbované rastlinami. Voľne žijúce baktérie viažu až 50 kg dusíka ročne na 1 ha a uzlové baktérie - ďalších 150 kg a za obzvlášť priaznivých podmienok - až 500 kg!

Druhým zdrojom prirodzeného dusíka v pôde je blesk. Každú sekundu blikne na zemeguli v priemere 100 bleskov. A hoci každý z nich trvá len zlomok sekundy, ich celkový elektrický výkon dosahuje 4 miliardy kilowattov. Prudké zvýšenie teploty v kanáli blesku - až 20 000 ° C vedie k deštrukcii molekúl dusíka a kyslíka s tvorbou oxidu dusnatého NO. Potom sa oxiduje vzdušným kyslíkom na oxid: 2NO + O 2  2NO 2. Dioxid, ktorý reaguje s prebytočným kyslíkom so vzdušnou vlhkosťou, sa mení na kyselinu dusičnú: 4NO 2 + 2H 2 O + O 2  4HNO 3. V dôsledku týchto premien sa denne v atmosfére vyprodukuje približne 2 milióny ton kyseliny dusičnej, čiže viac ako 700 miliónov ton ročne. Slabý roztok kyseliny dusičnej padá na zem s dažďom. Toto množstvo „nebeskej kyseliny“ je zaujímavé v porovnaní s jej priemyselnou výrobou; výroba kyseliny dusičnej je jedným z najväčších výrobných zariadení. Ukazuje sa, že tu človek ďaleko zaostáva za prírodou: svetová produkcia kyseliny dusičnej je asi 30 miliónov ton.Vplyvom štiepenia molekúl dusíka bleskom pripadá ročne na každý hektár zemského povrchu asi 15 kg kyseliny dusičnej vrátane hory a púšte, moria a oceány. V pôde sa táto kyselina mení na svoje soli – dusičnany, ktoré rastliny dokonale absorbujú.

Zdalo by sa, že „búrkový dusík“ nie je pre plodiny až taký dôležitý, no ďatelina a iné strukoviny pokrývajú len malú časť zemského povrchu. Blesky začali v atmosfére trblietať pred miliardami rokov, dávno predtým, ako sa objavili baktérie viažuce dusík. Zohrali teda významnú úlohu pri fixácii atmosférického dusíka. Napríklad len za posledné dve tisícročia premenili blesky 2 bilióny ton dusíka na hnojivo – asi 0,1 % z jeho celkového množstva vo vzduchu!

Liebig verzus Malthus. V roku 1798 anglický ekonóm Thomas Malthus (1766–1834) vydal svoju slávnu knihu Skúsenosti obyvateľstva. V ňom poukázal na to, že populácia má tendenciu narastať exponenciálne, t.j. ako 1, 2, 4, 8, 16... Zároveň prostriedky na živobytie za rovnaké časové obdobia, aj v najpriaznivejších podmienkach, môžu rásť len aritmetickým postupom, t.j. ako 1, 2, 3, 4... Napríklad produkcia potravín môže podľa tejto teórie rásť len rozširovaním poľnohospodárskej pôdy, lepšou obrábaním ornej pôdy a pod. Z Malthusovej teórie vyplynulo, že v budúcnosti ľudstvu hrozí hladomor. V roku 1887 tento záver potvrdil anglický vedec Thomas Huxley (1825–1897), priateľ Charlesa Darwina a popularizátor jeho učenia.

Aby sa zabránilo „hladovaniu“ ľudstva, bolo potrebné výrazne zvýšiť produktivitu poľnohospodárstva, a preto bolo potrebné vyriešiť najdôležitejší problém výživy rastlín. Pravdepodobne prvý experiment v tomto smere uskutočnil začiatkom 30. rokov 17. storočia jeden z najväčších vedcov svojej doby, holandský lekár a alchymista Jan Baptiste van Helmont (1579–1644). Rozhodol sa skontrolovať, odkiaľ rastliny čerpajú živiny – z vody alebo z pôdy. Van Helmont vzal 200 libier (asi 80 kg) suchej zeme, nasypal ju do veľkého kvetináča, zasadil do zeme vŕbový konár a začal ho usilovne polievať dažďovou vodou. Vetva sa zakorenila a začala rásť, postupne sa zmenila na strom. Táto skúsenosť trvala presne päť rokov. Ukázalo sa, že za tento čas rastlina pribrala na váhe 164 libier 3 unce (asi 66 kg), kým zem „stratila“ len 3 unce, t.j. menej ako 100 g Preto, Van Helmont dospel k záveru, rastliny berú živiny iba z vody.

Zdá sa, že nasledujúce štúdie tento záver vyvrátili: veď vo vode, ktorá tvorí väčšinu rastlín, nie je uhlík! Z toho vyplýva, že rastliny sa doslova „živia vzduchom“, absorbujúc z neho oxid uhličitý – ten istý, ktorý práve objavil Van Helmont a dokonca ho nazval „lesný vzduch“. Tento názov dostal plyn vôbec nie preto, že je ho v lesoch veľa, ale len preto, že vzniká pri spaľovaní dreveného uhlia ...

Otázka „výživy vzduchu“ rastlín sa rozvinula koncom 18. storočia. Švajčiarsky botanik a fyziológ Jean Senebier (1742–1809). Experimentálne dokázal, že oxid uhličitý sa rozkladá v listoch rastlín, pričom sa uvoľňuje kyslík a uhlík zostáva v rastline. Niektorí vedci však proti tomuto názoru ostro namietali a obhajovali „teóriu humusu“, podľa ktorej sa rastliny živia hlavne organickými látkami extrahovanými z pôdy. Zdalo sa, že to potvrdzuje odveká poľnohospodárska prax: pôda bohatá na humus, dobre pohnojená maštaľným hnojom, dávala zvýšené výnosy...

Teória humusu však nepočítala s úlohou minerálov, ktoré sú pre rastliny absolútne nevyhnutné. Rastliny extrahujú tieto látky z pôdy vo veľkom množstve a pri zbere ich odnášajú z polí. Prvýkrát na túto okolnosť, ako aj potrebu vracania minerálov do pôdy, upozornil nemecký chemik Justus Liebig. V roku 1840 vydal knihu Organická chémia aplikovaná v poľnohospodárstve a fyziológii, v ktorom najmä napísal: „Príde čas, keď každé pole v súlade s rastlinou, ktorá na ňom bude vysadená, bude hnojené vlastným hnojivom pripraveným v chemických závodoch.“

Liebigove nápady sa najskôr stretli s nevraživosťou. „Toto je najnehanebnejšia kniha, aká sa mi kedy dostala do rúk,“ napísal o nej Hugo Mol (1805 – 1872), profesor botaniky na univerzite v Tübingene. „Úplne nezmyselná kniha,“ opakoval slávny nemecký spisovateľ Fritz Reuter (1810 – 1874), ktorý sa nejaký čas zaoberal poľnohospodárstvom. Nemecké noviny začali publikovať urážlivé listy a karikatúry o Liebigovi a jeho teórii minerálnej výživy rastlín. Čiastočne si za to mohol sám Liebig, ktorý sa najskôr mylne domnieval, že minerálne hnojivá by mali obsahovať len draslík a fosfor, pričom tretiu nevyhnutnú zložku – dusík – rastliny samé dokážu absorbovať zo vzduchu.

Liebigov omyl bol pravdepodobne spôsobený nesprávnou interpretáciou pokusov slávneho francúzskeho poľnohospodárskeho chemika Jeana Baptista Boussingaulta (1802–1887). V roku 1838 zasadil navážené semená niektorých rastlín do pôdy, ktorá neobsahovala dusíkaté hnojivá, a po 3 mesiacoch odvážil klíčky. V pšenici a ovse zostala hmota prakticky nezmenená, zatiaľ čo v ďateline a hrachu sa výrazne zvýšila (u hrachu napríklad zo 47 na 100 mg). Z toho bol vyvodený nesprávny záver, že niektoré rastliny môžu absorbovať dusík priamo zo vzduchu. V tom čase sa nevedelo nič o baktériách uzlíkov žijúcich na koreňoch strukovín a zachytávajúcich vzdušný dusík. Výsledkom bolo, že prvé pokusy aplikovať všade iba potaš-fosforové hnojivá mali negatívny výsledok. Liebig mal odvahu otvorene priznať svoju chybu. Jeho teória nakoniec zvíťazila. Výsledkom bolo zavedenie poľnohospodárstva v druhej polovici 19. storočia. chemické hnojivá a výstavba závodov na ich výrobu.

dusíková kríza.

S fosforovými a potašovými hnojivami neboli žiadne zvláštne problémy: zlúčeniny draslíka a fosforu sa nachádzajú v hojnosti v útrobách zeme. Úplne iná bola situácia s dusíkom: s intenzifikáciou poľnohospodárstva, ktoré malo uživiť rýchlo rastúcu populáciu Zeme, prírodné zdroje už nezvládali dopĺňanie zásob dusíka v pôde. Vznikla naliehavá potreba nájsť zdroje „viazaného“ dusíka. Chemici dokázali syntetizovať niektoré zlúčeniny, napríklad nitrid lítny Li3N, vychádzajúc z atmosférického dusíka. Ale týmto spôsobom bolo možné získať gramy, v lepšom prípade kilogramy látky, pričom boli potrebné milióny ton!

Po mnoho storočí bol takmer jediným zdrojom viazaného dusíka ľadok. Toto slovo pochádza z latinského sal - soľ a nitrum, doslova - "alkalická soľ": v tých časoch bolo zloženie látok neznáme. V súčasnosti sa ľadkom nazývajú niektoré soli kyseliny dusičnej - dusičnany. Saltpeter sa spája s niekoľkými dramatickými míľnikmi v histórii ľudstva. Od staroveku bol známy iba takzvaný indický ľadok - dusičnan draselný KNO 3. Tento vzácny minerál bol privezený z Indie, zatiaľ čo v Európe neexistovali žiadne prírodné zdroje ľadku. Indický ľadok sa používal výlučne na výrobu strelného prachu. Každé storočie bolo potrebné stále viac a viac strelného prachu a dovážaného ledku nebolo dosť a bol veľmi drahý.

Postupom času sa naučili získavať ľadok v špeciálnych „dusičnanoch“ z rôznych organických zvyškov, ktoré obsahujú dusík. Pomerne veľa dusíka napríklad v bielkovinách. Ak sa suché zvyšky jednoducho spália, dusík, ktorý obsahujú, sa z veľkej časti oxiduje na plynný N2. Ale ak hnijú, potom sa pôsobením nitrifikačných baktérií dusík mení na dusičnany, ktoré sa za starých čias vylúhovali v špeciálnych haldách - hromadách a ľadok sa nazýval hromada. Urobili to takto. Zmiešali sa rôzne organické odpady – hnoj, zvieracie vnútornosti, bahno, močovka z močiarov atď. Pribudli tam aj odpadky, vápno, popol. Táto hrozná zmes sa naliala do jám alebo sa z nej robili kôpky a hojne sa poliali močom alebo kašou. Viete si predstaviť, aká vôňa vychádzala z tejto produkcie! V dôsledku rozkladných procesov v priebehu jedného až dvoch rokov sa zo 6 kg „slanovky“, ktorá bola očistená od nečistôt, získal 1 kg ledku. Najviac ledku dostali vo Francúzsku: vláda štedro odmenila tých, ktorí sa podieľali na tejto nepríjemnej výrobe.

Vďaka Liebigovmu úsiliu sa ukázalo, že pre poľnohospodárstvo bude potrebný ľadok, a to v oveľa väčšom množstve ako na výrobu strelného prachu. Starý spôsob jeho získavania bol na to úplne nevhodný.

čílsky ľadok.

Od roku 1830 sa začal rozvoj ložísk čílskeho ledku, najbohatšieho prírodného zdroja dusíka. V Čile sú rozsiahle oblasti, kde nikdy neprší, napríklad púšť Atacama, ktorá sa nachádza na úpätí Kordiller v nadmorskej výške okolo 1000 m nad morom. V dôsledku tisícročných procesov rozkladu rastlinných a živočíšnych organických zvyškov (hlavne vtáčieho trusu - guana) vznikli v Atacame unikátne ložiská liadku. Nachádzajú sa 40–50 km od pobrežia oceánu. Keď sa tieto ložiská začali vyvíjať, tiahli sa v páse dlhom asi 200 km a šírke 3 km s hrúbkou vrstvy 30 cm až 3 m.V kotlinách vrstvy výrazne zhrubli a pripomínali vyschnuté jazerá. Ako ukázali analýzy, čílsky ľadok je dusičnan sodný s nečistotami síranu a chloridu sodného, ​​ílu a piesku; niekedy sa v ledku nachádzajú nerozložené zvyšky guána. Zaujímavosťou čílskeho ledku je prítomnosť jodičnanu sodného NaIO 3 v ňom.

Hornina bola zvyčajne mäkká a dala sa ľahko odstrániť zo zeme, ale niekedy boli nánosy ledku také husté, že na ich extrakciu bolo potrebné otryskanie. Po rozpustení horniny v horúcej vode sa roztok prefiltroval a ochladil. Zároveň sa vyzrážal čistý dusičnan sodný, ktorý sa predával ako hnojivo. Zo zvyšného roztoku sa extrahoval jód. V 19. storočí Hlavným dodávateľom ledku sa stalo Čile. Rozvoj ložísk obsadil prvé miesto v ťažobnom priemysle Čile v 19. storočí.

Na získanie dusičnanu draselného z čílskeho dusičnanu bola použitá reakcia NaNO 3 + KCl ® NaCl + KNO 3. Takáto reakcia je možná v dôsledku prudkého rozdielu v rozpustnosti jej produktov pri rôznych teplotách. Rozpustnosť NaCl (v gramoch na 100 g vody) sa mení len z 39,8 g pri 100 °C na 35,7 g pri 0 °C, pričom rozpustnosť KNO 3 sa pri rovnakých teplotách veľmi líši a je 246 a 13,3 G! Ak teda zmiešate horúce koncentrované roztoky NaNO 3 a KCl a potom zmes ochladíte, značná časť KNO 3 sa vyzráža a takmer všetok NaCl zostane v roztoku.

Už desaťročia uspokojuje ľudské potreby čílsky ľadok – prírodný dusičnan sodný. No len čo sa odhalil jedinečný význam tohto minerálu pre svetové poľnohospodárstvo, začali počítať, ako dlho tento jedinečný dar prírody ľudstvu vydrží. Prvé odhady boli dosť optimistické - v roku 1885 bola rezerva liadku určená na 90 miliónov ton. Ukázalo sa, že "dusíkovým hladom" rastlín sa človek nemôže obávať ešte veľa rokov. Ale tieto výpočty nebrali do úvahy rýchly rast populácie a tempo poľnohospodárskej výroby na celom svete.

V čase Malthusa bol vývoz čílskeho ledku len 1000 ton ročne; v roku 1887 dosahovala 500 tisíc ton ročne a na začiatku 20. stor. rátané v miliónoch! Zásoby čílskeho ledku sa rýchlo vyčerpali, zatiaľ čo dopyt po dusičnanoch rástol mimoriadne rýchlo. Situáciu sťažovala skutočnosť, že ľadok vo veľkom konzumoval aj vojenský priemysel; pušný prach koncom 19. storočia obsahoval 74–75 % dusičnanu draselného. Bolo potrebné vyvinúť nové metódy získavania dusíkatých hnojív a ich zdrojom mohol byť iba atmosférický vzduch.

Prekonanie „hladu po dusíku“.

Na začiatku 20. stor pre priemyselnú fixáciu dusíka bola navrhnutá kyánamidová metóda. Najprv sa získal karbid vápnika zahrievaním zmesi vápna a uhlia: CaO + 3C ® CaC2 + CO. Pri vysokých teplotách karbid reaguje so vzdušným dusíkom za vzniku kyánamidu vápenatého: CaC 2 + N 2 ® CaCN 2 + C. Táto zlúčenina sa ukázala ako vhodná ako hnojivo nie pre všetky plodiny, preto sa z nej čpavok najskôr pôsobenie prehriatej vodnej pary: CaCN 2 + 3H 2 O ® CaCO 3 + 2NH 3, a síran amónny sa získaval už z amoniaku a kyseliny sírovej.

Nórski chemici na to išli úplne inou cestou, využívajúc lacnú miestnu elektrinu (v Nórsku je veľa vodných elektrární). V skutočnosti reprodukovali prirodzený proces fixácie dusíka prechodom vlhkého vzduchu cez elektrický oblúk. Zároveň sa zo vzduchu získalo asi 1 % kyseliny dusičnej, ktorá sa interakciou s vápnom premenila na dusičnan vápenatý Ca(NO 3) 2. Niet divu, že táto látka sa nazývala nórsky ledok.

Oba spôsoby však boli príliš drahé. Najekonomickejší spôsob fixácie dusíka vyvinul v rokoch 1907–1909 nemecký chemik Fritz Haber (1868–1934); táto metóda premieňa dusík priamo na amoniak; premena amoniaku na dusičnany a iné zlúčeniny dusíka už nebola náročná.

V súčasnosti sa produkcia dusíkatých hnojív pohybuje v desiatkach miliónov ton ročne. V závislosti od chemického zloženia sú rôznych typov. Amoniak a amónne hnojivá obsahujú dusík v oxidačnom stupni -3. Toto je kvapalný amoniak, jeho vodný roztok (voda amoniaku), síran amónny. Ióny NH 4 + pôsobením nitrifikačných baktérií sa v pôde oxidujú na dusičnanové ióny, ktoré rastliny dobre prijímajú. Dusičnanové hnojivá zahŕňajú KNO 3 a Ca(NO 3) 2 . Hnojivá na báze dusičnanu amónneho zahŕňajú predovšetkým dusičnan amónny NH 4 NO 3 obsahujúci amoniak aj dusičnanový dusík. Najkoncentrovanejším tuhým dusíkatým hnojivom je karbamid (močovina), obsahujúci 46 % dusíka. Podiel prírodného ledku na svetovej produkcii zlúčenín obsahujúcich dusík nepresahuje 1 %.

Aplikácia.

Šľachtenie nových odrôd rastlín, vrátane geneticky modifikovaných, vylepšené metódy poľnohospodárskej techniky neeliminujú potrebu používania umelých hnojív. Každou úrodou totiž polia strácajú značný podiel živín vrátane dusíka. Podľa dlhodobých pozorovaní každá tona dusíka v dusíkatých hnojivách zvyšuje úrodu pšenice o 12-25%, repy - o 120-160%, zemiakov - o 120%. V našej krajine sa za posledné polstoročie výroba dusíkatých hnojív v závodoch na výrobu dusíkatých hnojív desaťnásobne zvýšila.

Ilya Leensonne

Každý vie, že dusík je inertný. Často sa za to sťažujeme na prvok č. 7, čo je prirodzené: musíme zaplatiť príliš vysokú cenu za jeho relatívnu inertnosť, musíme vynaložiť príliš veľa energie, úsilia a peňazí na jeho premenu na životne dôležité zlúčeniny.

Ale na druhej strane, ak by dusík nebol taký inertný, v atmosfére by prebiehali reakcie dusíka s kyslíkom a život na našej planéte vo formách, v ktorých existuje, by sa stal nemožným. Rastliny, zvieratá, vy a ja by sme sa doslova udusili prúdmi oxidov a kyselín neprijateľných pre život. A „pri tom všetkom“ sa práve na oxidy a kyselinu dusičnú snažíme premeniť čo najväčšiu časť atmosférického dusíka. Toto je jeden z paradoxov prvku #7. (Tu sa autor vystavuje riziku obvinenia z triviality, pretože paradoxná povaha dusíka, respektíve jeho vlastnosti, sa stali synonymom. A predsa ...)

Dusík je mimoriadny prvok. Niekedy sa zdá, že čím viac sa o tom dozvedáme, tým je to nepochopiteľnejšie. Nekonzistentnosť vlastností prvku č. 7 sa prejavila už aj v jeho názve, pretože zavádzal aj takého skvelého chemika, akým bol Antoine Laurent Lavoisier. Bol to Lavoisier, ktorý navrhol nazývať dusík dusíkom po tom, čo nebol prvý a nie posledný, kto získal a študoval časť vzduchu, ktorá nepodporuje dýchanie a spaľovanie. Podľa Lavoisiera „dusík“ znamená „bez života“ a slovo je odvodené z gréckeho „a“ – negácia a „zoe“ – život.

Pojem „dusík“ existoval v lexike alchymistov, odkiaľ si ho francúzsky vedec požičal. Znamenalo to istý „filozofický začiatok“, akési kabalistické kúzlo. Odborníci tvrdia, že kľúčom k rozlúšteniu slova „dusík“ je posledná veta z Apokalypsy: „Ja som alfa a omega, začiatok a koniec, prvý a posledný...“ V stredoveku tri jazyky ​Zvlášť uctievané: latinčina, gréčtina a hebrejčina. A slovo „dusík“ zložili alchymisti z prvého písmena „a“ (a, alfa, aleph) a posledných písmen: „zet“, „omega“ a „tov“ týchto troch abecied. Toto tajomné syntetické slovo teda znamenalo „začiatok a koniec všetkých začiatkov“.

Lavoisierov súčasník a krajan J. Chaptal bez ďalších okolkov navrhol nazvať prvok č.7 hybridným latinsko-gréckym názvom „nitrogenium“, čo znamená „zrodiť ledka“. Saltpeter - dusičnanové soli, látky známe už od staroveku. (Povieme si o nich neskôr.) Treba povedať, že výraz „dusík“ sa udomácnil len v ruštine a francúzštine. V angličtine je prvok číslo 7 "Nitrogen", v nemčine - "Stockton" (dusivá látka). Chemická značka N je poctou Shaptalovmu dusíku.

Kto objavil dusík

Objav dusíka sa pripisuje študentovi pozoruhodného škótskeho vedca Josepha Blacka Danielovi Rutherfordovi, ktorý v roku 1772 publikoval svoju dizertačnú prácu „O takzvanom fixnom a mefitickom vzduchu“. Black sa preslávil svojimi pokusmi s „pevným vzduchom“ – oxidom uhličitým. Zistil, že po fixácii oxidu uhličitého (naviazania alkáliou) zostáva nejaký „nefixovateľný vzduch“, ktorý sa nazýval „mefitický“ – pokazený – pretože nepodporoval spaľovanie a dýchanie. Štúdium tohto „vzduchu“ Black ponúkol Rutherfordovi ako dizertačnú prácu.

Približne v rovnakom čase dusík získali K. Scheele, J. Priestley, G. Cavendish, ktorý, ako vyplýva z jeho laboratórnych záznamov, študoval tento plyn pred Rutherfordom, ale ako vždy sa neponáhľal s publikovaním výsledky jeho práce. Všetci títo významní vedci však mali veľmi nejasnú predstavu o povahe látky, ktorú objavili. Boli skalnými zástancami flogistónovej teórie a spájali vlastnosti „mefitického vzduchu“ s touto imaginárnou substanciou. Iba Lavoisier, vedúci útoku na flogistón, presvedčil sám seba a presvedčil ostatných, že plyn, ktorý nazval „bez života“, je jednoduchá látka, ako kyslík ...

Univerzálny katalyzátor?

Dá sa len hádať, čo znamená „začiatok a koniec všetkých začiatkov“ v alchymickom „dusíku“. Ale jeden zo „začiatkov“ spojený s prvkom č.7 možno brať vážne. Dusík a život sú neoddeliteľné pojmy. Prinajmenšom vždy, keď sa biológovia, chemici, astrofyzici pokúsia pochopiť „začiatok začiatkov“ života, určite sa stretnú s dusíkom.

Atómy pozemských chemických prvkov sa rodia v hlbinách hviezd. Odtiaľ, z nočných a denných svetiel, začína počiatok nášho pozemského života. Túto okolnosť mal na mysli anglický astrofyzik W. Fowler, ktorý povedal, že „my všetci ... sme kus hviezdneho prachu“ ...

Hviezdny „prach“ dusíka vzniká v najzložitejšom reťazci termonukleárnych procesov, ktorých počiatočným štádiom je premena vodíka na hélium. Ide o viacstupňovú reakciu, ktorá má prebiehať dvoma spôsobmi. Jeden z nich, nazývaný cyklus uhlík-dusík, najviac priamo súvisí s prvkom číslo 7. Tento cyklus začína vtedy, keď sa v hviezdnej hmote okrem jadier vodíka – protónov nachádza už aj uhlík. Jadro uhlíka-12 sa po pridaní jedného protónu zmení na nestabilné jadro dusíka-13:

126C + 11H -> 137N + y.

Ale po emisii pozitrónu sa dusík opäť stáva uhlíkom - vytvára sa ťažší izotop 13 C:

13 7 N → 13 6 C + e + + γ.

Takéto jadro, ktoré vezme ďalší protón, sa zmení na jadro najbežnejšieho izotopu v zemskej atmosfére - 14 N.

136C + 11H -> 147N + y.

Bohužiaľ, len časť tohto dusíka je poslaná na cestu vesmírom. Pôsobením protónov sa dusík-14 premení na kyslík-15 a ten sa zase emitovaním pozitrónu a gama kvanta zmení na ďalší pozemský izotop dusíka - 15 N:

147N + 11H -> 1580 + y;

15 8 O → 15 7 N + e + + γ.

Pozemský dusík-15 je stabilný, ale aj vo vnútri hviezdy podlieha jadrovému rozpadu; po tom, čo jadro 15N prijme ďalší protón, dôjde nielen k tvorbe kyslíka 16O, ale aj k ďalšej jadrovej reakcii:

15 7 N + 1 1 H → 12 6 C + 4 2 He.

V tomto reťazci premien je dusík jedným z medziproduktov. Slávny anglický astrofyzik R.J. Theiler píše: „14N je izotop, ktorý nie je ľahké zostrojiť. Dusík sa tvorí v cykle uhlík-dusík a hoci sa následne premení späť na uhlík, ak proces prebieha stacionárne, potom je v látke viac dusíka ako uhlíka. Zdá sa, že toto je hlavný zdroj 14 N"...

Kuriózne vzory možno vysledovať v stredne zložitom cykle uhlík-dusík. Uhlík 12 C v ňom zohráva úlohu akéhosi katalyzátora. Posúďte sami, v počte jadier 12C sa v konečnom dôsledku nemení. Dusík, ktorý sa objaví na začiatku procesu, na konci zmizne... A ak je uhlík v tomto cykle katalyzátorom, potom je dusík jednoznačne autokatalyzátor, tj produkt reakcie, ktorý katalyzuje jej ďalšie medzikroky.

Nie náhodou sme tu začali hovoriť o katalytických vlastnostiach prvku č.7. Zachoval si však hviezdny dusík túto vlastnosť aj v živej hmote? Katalyzátormi životných procesov sú enzýmy a všetky z nich, rovnako ako väčšina hormónov a vitamínov, obsahujú dusík.

Dusík v zemskej atmosfére

Život vďačí za veľa dusíku, no dusík, prinajmenšom atmosférický dusík, za svoj vznik nevďačí ani tak Slnku, ako životným procesom. Medzi obsahom prvku č. 7 v litosfére (0,01 %) a v atmosfére (75,6 % hmotnosti alebo 78,09 % objemu) je nápadný rozdiel. Vo všeobecnosti žijeme v dusíkovej atmosfére mierne obohatenej kyslíkom.

Medzitým sa voľný dusík nenašiel ani na iných planétach slnečnej sústavy, ani v zložení komét či iných studených vesmírnych objektov. Existujú jeho zlúčeniny a radikály - CN *, NH *, NH * 2, NH * 3, ale nie je tam žiadny dusík. Je pravda, že v atmosfére Venuše boli zaznamenané asi 2% dusíka, ale toto číslo je ešte potrebné potvrdiť. Predpokladá sa, že prvok č. 7 sa nenachádzal ani v primárnej atmosfére Zeme. Kde je teda vo vzduchu?

Zdá sa, že atmosféra našej planéty spočiatku pozostávala z prchavých látok vytvorených v útrobách zeme: H 2, H 2 O, CO 2, CH 4, NH 3. Voľný dusík, ak vyšiel ako produkt sopečnej činnosti, sa zmenil na amoniak. Podmienky na to boli najvhodnejšie: nadbytok vodíka, zvýšené teploty – povrch Zeme ešte nevychladol. Čo to teda znamená, že dusík bol prvýkrát prítomný v atmosfére vo forme amoniaku? Očividne áno. Pripomeňme si túto skutočnosť.

Potom však vznikol život... Vladimír Ivanovič Vernadskij tvrdil, že „plynový obal zeme, náš vzduch, je stvorením života“. Bol to život, ktorý spustil úžasný mechanizmus fotosyntézy. Jeden z konečných produktov tohto procesu - voľný kyslík sa začal aktívne spájať s amoniakom a uvoľňovať molekulárny dusík:

C02 + 2H20 -> fotosyntéza→ HSON + H20 + O2;

4NH3 + 302 -> 2N2 + 6H20.

Kyslík a dusík, ako je známe, za normálnych podmienok navzájom nereagujú, čo umožnilo zemskému vzduchu zachovať „status quo“ kompozície. Všimnite si, že značná časť amoniaku mohla byť rozpustená vo vode počas tvorby hydrosféry.

V súčasnosti sú hlavným zdrojom N 2 vstupujúceho do atmosféry sopečné plyny.

Ak prerušíte trojitú väzbu...

Po zničení nevyčerpateľných zásob viazaného aktívneho dusíka sa divá zver postavila pred problém, ako dusík viazať. Vo voľnom, molekulárnom stave, ako vieme, sa ukázalo, že je veľmi inertný. Dôvodom je trojitá chemická väzba jeho molekuly: N≡N.

Väzby s takouto mnohosťou sú zvyčajne nestabilné. Pripomeňme si klasický príklad acetylénu: HC = CH. Trojitá väzba jeho molekuly je veľmi krehká, čo vysvetľuje neuveriteľnú chemickú aktivitu tohto plynu. Ale dusík tu má jasnú anomáliu: jeho trojitá väzba tvorí najstabilnejšiu zo všetkých známych dvojatómových molekúl. Prerušiť toto spojenie si vyžaduje veľa úsilia. Napríklad priemyselná syntéza amoniaku vyžaduje tlak viac ako 200 atm. a teploty nad 500°C a dokonca aj povinná prítomnosť katalyzátorov... Pri riešení problému fixácie dusíka musela príroda zaviesť kontinuálnu produkciu zlúčenín dusíka metódou búrky.

Štatistiky hovoria, že ročne udrie do atmosféry našej planéty viac ako tri miliardy bleskov. Výkon jednotlivých výbojov dosahuje 200 miliónov kilowattov, pričom vzduch sa ohrieva (samozrejme lokálne) až na 20 tisíc stupňov. Pri takejto monštruóznej teplote sa molekuly kyslíka a dusíka rozkladajú na atómy, ktoré ľahko reagujú a vytvárajú krehký oxid dusnatý:

N2 + O2 -> 2NO.

V dôsledku rýchleho ochladenia (výboj blesku trvá desaťtisícinu sekundy) sa oxid dusnatý nerozkladá a je voľne oxidovaný vzdušným kyslíkom na stabilnejší oxid:

2NO + 02 → 2NO 2.

V prítomnosti atmosférickej vlhkosti a dažďových kvapiek sa oxid dusičitý premieňa na kyselinu dusičnú:

3N02 + H20 → 2HN03 + NO.

Po páde pod čerstvým búrkovým dažďom máme možnosť plávať v slabom roztoku kyseliny dusičnej. Atmosférická kyselina dusičná, prenikajúca do pôdy, tvorí svojimi látkami rôzne prírodné hnojivá. Dusík je tiež fixovaný v atmosfére fotochemickými prostriedkami: po absorpcii kvanta svetla prechádza molekula N2 do excitovaného, ​​aktivovaného stavu a stáva sa schopným spájať sa s kyslíkom ...

Baktérie a dusík

Z pôdy sa zlúčeniny dusíka dostávajú do rastlín. Ďalej: „kone jedia ovos“ a predátori jedia bylinožravce. Potravinový reťazec je kolobeh hmoty vrátane prvku číslo 7. Zároveň sa mení forma existencie dusíka, je súčasťou zloženia čoraz zložitejších a často veľmi aktívnych zlúčenín. No nie je to len dusík „zrodený v búrke“, ktorý putuje potravinovým reťazcom.

Už v staroveku sa zistilo, že niektoré rastliny, najmä strukoviny, sú schopné zvýšiť úrodnosť pôdy.

“... Alebo, ako sa mení rok, zasiať zlaté obilniny
Kde zbieral úrodu z poľa, šumiac strukami,
Alebo kde rástla drobnoplodá vika s horkou lupinou...“

Pochopte: toto je poľnohospodársky systém na trávnatých plochách! Tieto riadky sú prevzaté z básne Vergília, napísanej asi pred dvetisíc rokmi.

Možno prvý, kto sa zamyslel nad tým, prečo strukoviny zvyšujú úrodu obilia, bol francúzsky agrochemik J. Bussingault. V roku 1838 zistil, že strukoviny obohacujú pôdu dusíkom. Obilniny (a mnohé iné rastliny) vyčerpávajú zem a berú najmä rovnaký dusík. Boussengo navrhol, že listy strukovín absorbujú dusík zo vzduchu, ale to bola mylná predstava. Vtedy bolo nemysliteľné predpokladať, že záležitosť nie je v samotných rastlinách, ale v špeciálnych mikroorganizmoch, ktoré spôsobujú tvorbu uzlín na ich koreňoch. V symbióze so strukovinami tieto organizmy fixujú vzdušný dusík. Toto je teraz pravda...

V súčasnosti je známych veľa rôznych fixátorov dusíka: baktérie, aktinomycéty, kvasinky a plesne, modrozelené riasy. A všetky dodávajú dusík rastlinám. Otázka však znie: ako mikroorganizmy rozložia inertnú molekulu N 2 bez špeciálnych nákladov na energiu? A prečo niektorí z nich majú túto najužitočnejšiu schopnosť pre všetko živé, zatiaľ čo iní nie? Dlho to zostalo záhadou. Ticho, bez hromov a bleskov, mechanizmus biologickej fixácie prvku č.7 bol objavený len nedávno. Je dokázané, že cestu elementárneho dusíka k živej hmote umožnili redukčné procesy, pri ktorých sa dusík premieňa na amoniak. Kľúčovú úlohu zohráva enzým dusitanáza. Jeho centrá, obsahujúce zlúčeniny železa a molybdénu, aktivujú dusík na „dokovanie“ vodíkom, ktorý je predtým aktivovaný iným enzýmom. Takže z inertného dusíka sa získa veľmi aktívny amoniak - prvý stabilný produkt biologickej fixácie dusíka.

Takto to dopadne! Najprv životné procesy premenili amoniak primárnej atmosféry na dusík a potom život opäť zmenil dusík na amoniak. Stálo to za to, že príroda na tom „lámala oštepy“? Samozrejme, pretože takto vznikol cyklus prvku č.7.

Ložiská ľadku a rast populácie

Prirodzenou fixáciou dusíka bleskom a pôdnymi baktériami sa ročne získa asi 150 miliónov ton zlúčenín tohto prvku. Avšak nie všetok viazaný dusík je zapojený do cyklu. Časť sa stiahne z procesu a uloží ako nánosy ľadku. Najbohatšou takouto špajzou bola čílska púšť Atacama na úpätí Kordiller. Tu už roky nepršalo. Ale občas sa na svahy hôr spustia silné lejaky, ktoré odplavia zlúčeniny pôdy. Vodné toky po tisícročia unášali rozpustené soli, medzi ktorými bol ľadok najviac. Voda sa vyparila, soli zostali... Takto vzniklo najväčšie svetové ložisko zlúčenín dusíka.

Ďalší slávny nemecký chemik Johann Rudolf Glauber, ktorý žil v 17. storočí, zaznamenal mimoriadny význam dusíkatých solí pre vývoj rastlín. Vo svojich spisoch, zamýšľajúcich sa nad kolobehom dusíkatých látok v prírode, používal také výrazy ako „dusitá pôdna šťava“ a „ľatok – soľ plodnosti“.

Prírodný ľadok ako hnojivo sa však začal používať až začiatkom minulého storočia, keď sa začali rozvíjať čílske ložiská. V tom čase to bol jediný významný zdroj viazaného dusíka, od ktorého akoby závisel blahobyt ľudstva. Dusíkový priemysel vtedy neprichádzal do úvahy.

V roku 1824 anglický kňaz Thomas Malthus vyhlásil svoju neslávne známu doktrínu, že populácia rastie oveľa rýchlejšie ako produkcia potravín. V tom čase bol export čílskeho ledku len asi 1000 ton ročne. V roku 1887 predpovedal Malthusov krajan, slávny vedec Thomas Huxley, bezprostredný koniec civilizácie v dôsledku „hladu po dusíku“, ktorý by mal prísť po rozvoji ložísk čílskeho ledku (jeho produkcia v tom čase už bola viac ako 500 tisíc ton). za rok).

O jedenásť rokov neskôr ďalší slávny vedec, Sir William Crookes, povedal Britskej spoločnosti pre pokrok vedy, že za menej ako pol storočia dôjde k potravinovému krachu, ak populácia neklesne. Svoju smutnú prognózu argumentoval aj tým, že „čoskoro dôjde k úplnému vyčerpaniu ložísk čílskeho ledku“ so všetkými z toho vyplývajúcimi dôsledkami.

Tieto proroctvá sa nenaplnili – ľudstvo nezomrelo, ale zvládlo umelú fixáciu prvku č.7. Navyše, dnes je podiel prírodného ľadku len 1,5 % svetovej produkcie látok s obsahom dusíka.

Ako bol dusík viazaný

Ľudia mohli získať zlúčeniny dusíka už dlho. Rovnaký ledok sa pripravoval v špeciálnych kôlňach - ledka, ale tento spôsob bol veľmi primitívny. Saltpeter sa vyrába z kôp hnoja, popola, trusu, odrezkov z kože, krvi, zemiakových vločiek. Tieto dva roky sa haldy polievajú močom a prevracajú, potom sa na nich vytvorí ľadový povlak, “taký je popis výroby ledku v jednej starej knihe.

Ako zdroj zlúčenín dusíka môže slúžiť aj uhlie, ktoré obsahuje až 3 % dusíka. Viazaný dusík! Tento dusík sa začal izolovať pri koksovaní uhlia, zachytávajúc frakciu amoniaku a jej prechod cez kyselinu sírovú.

Konečným produktom je síran amónny. Ale toto, vo všeobecnosti, omrvinky. Je dokonca ťažké predstaviť si, ako by sa naša civilizácia vyvíjala, keby včas nevyriešila problém priemyselne prijateľnej fixácie atmosférického dusíka.

Scheele ako prvý naviazal atmosférický dusík. V roku 1775 získal kyanid sodný zahrievaním sódy s uhlím v dusíkovej atmosfére:

Na2C03 + 4C + N2 -> 2NaCN + 3CO.

V roku 1780 Priestley zistil, že objem vzduchu obsiahnutý v nádobe prevrátenej nad vodou sa zmenšuje, ak ňou prechádza elektrická iskra, a voda nadobúda vlastnosti slabej kyseliny. Tento experiment bol, ako vieme (Priestley nevedel), modelom prirodzeného mechanizmu fixácie dusíka. O štyri roky neskôr tam Cavendish, ktorý prechádzal elektrickým výbojom vzduchom uzavretým v sklenenej trubici s alkáliou, objavil ľadok.

A hoci všetky tieto experimenty nemohli presiahnuť vtedajšie laboratóriá, ukazujú prototyp priemyselných metód fixácie dusíka – kyánamid a oblúk, ktorý sa objavil na prelome 19. ... 20. storočia.

Kyanamidová metóda bola patentovaná v roku 1895 nemeckými výskumníkmi A. Frankom a N. Carom. Podľa tejto metódy sa dusík pri zahrievaní s karbidom vápnika naviazal na kyánamid vápenatý:

CaC2 + N2 -> Ca(CN)2.

V roku 1901 Frankov syn, ktorý predstavil myšlienku, že kyánamid vápenatý by mohol slúžiť ako dobré hnojivo, v podstate položil základy výroby tejto látky. Rast odvetvia fixného dusíka bol uľahčený vznikom lacnej elektriny. Najsľubnejší spôsob, ako opraviť atmosférický dusík na konci XIX storočia. bol považovaný za oblúk, pomocou elektrického výboja. Krátko po vybudovaní elektrárne v Niagare spustili neďaleko Američania (v roku 1902) prvú oblúkovú elektráreň. O tri roky neskôr bola v Nórsku uvedená do prevádzky oblúková inštalácia, ktorú vyvinuli teoretik a špecialista na štúdium polárnej žiary H. Birkeland a praktický inžinier S. Eide. Rastliny tohto typu sú rozšírené; ledok, ktorý vyrábali, sa nazýval nórsky. Spotreba elektrickej energie pri tomto procese však bola extrémne vysoká a predstavovala 70 tisíc kilowattov/hodinu na tonu viazaného dusíka a len 3 % tejto energie boli použité priamo na fixáciu.

Cez amoniak

Vyššie uvedené metódy fixácie dusíka boli len prístupmi k metóde, ktorá sa objavila krátko pred prvou svetovou vojnou. Práve o ňom veľmi vtipne poznamenal americký popularizátor vedy E. Slosson: „Vždy sa hovorilo, že Briti dominujú na mori a Francúzi na súši, zatiaľ čo Nemcom zostáva len vzduch. Zdá sa, že Nemci brali tento vtip vážne a začali využívať vzdušné kráľovstvo na útoky na Britov a Francúzov... Kaiser... vlastnil celú flotilu zeppelínov a metódu fixácie dusíka, ktorú nepoznali žiadne iné národy. Zepelíny praskli ako vzduchové vaky, ale továrne na fixáciu dusíka pokračovali v prevádzke a urobili Nemecko nezávislým od Čile nielen počas vojnových rokov, ale aj v čase mieru.

Slosson nemal celkom pravdu, keď povedal, že spôsob fixácie dusíka do amoniaku nebol známy nikde okrem Nemecka. Teoretické základy tohto procesu položili francúzski a britskí vedci. V roku 1784 známy C. Berthollet stanovil zloženie amoniaku a navrhol chemickú rovnováhu reakcií syntézy a rozkladu tejto látky. O päť rokov neskôr urobil Angličan W. Austin prvý pokus syntetizovať NH 3 z dusíka a vodíka. A napokon, francúzsky chemik A. Le Chatelier, ktorý jasne sformuloval princíp mobilnej rovnováhy, bol prvým, kto syntetizoval amoniak. Súčasne aplikoval vysoký tlak a katalyzátory - hubovitú platinu a železo. V roku 1901 Le Chatelier patentoval túto metódu.

Výskum syntézy amoniaku na začiatku storočia realizovali aj E. Perman a G. Atkins v Anglicku. Vo svojich experimentoch títo výskumníci používali rôzne kovy ako katalyzátory, najmä meď, nikel a kobalt ...

Ale zaviesť syntézu amoniaku z vodíka a dusíka v priemyselnom meradle sa prvýkrát podarilo v Nemecku. To je zásluha slávneho chemika Fritza Haberu. V roku 1918 mu bola udelená Nobelova cena za chémiu.

Technológia výroby NH 3 vyvinutá nemeckým vedcom sa veľmi líšila od iných priemyselných odvetví tej doby. Tu sa po prvýkrát uplatnil princíp uzavretého cyklu s nepretržite pracujúcimi zariadeniami a rekuperáciou energie. Konečný vývoj technológie na syntézu amoniaku zavŕšil Haberov kolega a priateľ K. Bosch, ktorý bol v roku 1931 ocenený aj Nobelovou cenou za vývoj metód chemickej syntézy pri vysokých tlakoch.

Na ceste prírody

Ďalším modelom prirodzenej fixácie prvku č.7 sa stala syntéza amoniaku. Pripomeňme, že mikroorganizmy viažu dusík v NH 3 . So všetkými výhodami Haber-Bosch procesu vyzerá v porovnaní s prírodným nedokonale a ťažkopádne!

"Biologická fixácia atmosférického dusíka... bola akýmsi paradoxom, neustálou výzvou pre chemikov, akousi ukážkou nedostatočnosti našich vedomostí." Tieto slová patria sovietskym chemikom M.E. Volpin a A.E. Shilov, ktorý sa pokúsil fixovať molekulárny dusík za miernych podmienok.

Najprv boli zlyhania. Ale v roku 1964 sa v Ústave organoelementových zlúčenín Akadémie vied ZSSR vo Volpinovom laboratóriu objavil objav: v prítomnosti zlúčenín prechodných kovov - titánu, vanádu, chrómu, molybdénu a železa - prvok č. 7 sa aktivuje a za normálnych podmienok tvorí komplexné zlúčeniny rozložené vodou na amoniak. Práve tieto kovy slúžia ako centrá fixácie dusíka v enzýmoch fixujúcich dusík a vynikajúce katalyzátory pri výrobe amoniaku.

Krátko nato kanadskí vedci A. Allen a K. Zenof, ktorí študovali reakciu hydrazínu N 2 H 2 s chloridom ruténitým, získali chemický komplex, v ktorom sa opäť za miernych podmienok ukázalo, že je viazaný dusík. Tento výsledok bol natoľko v rozpore so zaužívanými predstavami, že redakcia časopisu, kam vedci poslali svoj článok so senzačným odkazom, ho odmietla zverejniť. Neskôr sa sovietskym vedcom podarilo získať organické látky obsahujúce dusík za miernych podmienok. Je ešte príliš skoro hovoriť o priemyselných metódach miernej chemickej fixácie atmosférického dusíka, avšak dosiahnutý pokrok nám umožňuje predvídať blížiacu sa revolúciu v technológii fixačného prvku #7.

Moderná veda nezabudla na staré metódy získavania zlúčenín dusíka prostredníctvom oxidov. Tu sa hlavné úsilie zameriava na vývoj technologických procesov, ktoré urýchľujú štiepenie molekuly N 2 na atómy. Najperspektívnejšie oblasti oxidácie dusíka sú spaľovanie vzduchu v špeciálnych peciach, použitie plazmových horákov a využitie zrýchleného elektrónového lúča na tieto účely.

Prečo sa báť?

Dnes už nie je dôvod sa obávať, že ľudstvo niekedy zažije nedostatok zlúčenín dusíka. Priemyselná fixácia prvku #7 napreduje neuveriteľným tempom. Ak na konci 60. rokov bola svetová produkcia fixného dusíka 30 miliónov ton, tak začiatkom budúceho storočia s najväčšou pravdepodobnosťou dosiahne miliardu ton!

Takéto úspechy sú nielen povzbudzujúce, ale aj znepokojujúce. Faktom je, že umelá fixácia N 2 a zavádzanie obrovského množstva látok obsahujúcich dusík do pôdy je najhrubším a najvýznamnejším ľudským zásahom do prirodzeného obehu látok. Dusíkaté hnojivá sú v súčasnosti nielen úrodnými látkami, ale aj látkami znečisťujúcimi životné prostredie. Z pôdy sa vyplavujú do riek a jazier, spôsobujú škodlivé kvitnutie nádrží a sú unášané vzdušnými prúdmi na veľké vzdialenosti...

Až 13 % dusíka obsiahnutého v minerálnych hnojivách ide do podzemných vôd. Zlúčeniny dusíka, najmä dusičnany, sú pre človeka škodlivé a môžu spôsobiť otravu. Tu je pre vás podávač dusíka!

Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) prijala maximálnu povolenú koncentráciu dusičnanov v pitnej vode: 22 mg/l pre mierne zemepisné šírky a 10 mg/l pre trópy. V ZSSR sanitárne normy upravujú obsah dusičnanov vo vode nádrží podľa "tropických" noriem - nie viac ako 10 mg / l. Ukazuje sa, že dusičnany sú „dvojsečným“ liekom ...

4. októbra 1957 ľudstvo opäť zasiahlo do kolobehu prvku č.7 vypustením do vesmíru „gule“ naplnenej dusíkom – prvej umelej družice ...

Mendelejev na dusíku

„Hoci najaktívnejší, t.j. najľahšie a často chemicky aktívna časť vzduchu okolo nás je kyslík, ale jeho najväčšia hmotnosť, súdiac podľa objemu aj hmotnosti, je dusík; menovite plynný dusík tvorí viac ako 3/4, aj keď menej ako 4/5 objemu vzduchu. A keďže dusík je len o niečo ľahší ako kyslík, hmotnostný obsah dusíka vo vzduchu je asi 3/4 celej jeho hmotnosti. Dusík, ktorý vstupuje do ovzdušia v takom významnom množstve, zjavne nehrá v atmosfére zvlášť významnú úlohu, ktorej chemický účinok je určený najmä obsahom kyslíka v ňom. Správnu predstavu o dusíku však získame až vtedy, keď sa dozvieme, že živočíchy v čistom kyslíku nedokážu dlho žiť, dokonca umierajú, a že vzdušný dusík, hoci len pomaly a po troškách, tvorí rôzne zlúčeniny, z ktorých niektoré hrajú dôležitú úlohu v prírode, najmä v živote organizmov.

Kde sa používa dusík?

Dusík je najlacnejší zo všetkých plynov, za normálnych podmienok je chemicky inertný. Je široko používaný v chemickej technológii na vytvorenie neoxidačného prostredia. Ľahko oxidované zlúčeniny sa skladujú v laboratóriách v dusíkovej atmosfére. Vynikajúce maľby sú niekedy (pri skladovaní alebo preprave) umiestnené v hermetických obaloch naplnených dusíkom - na ochranu farby pred vlhkosťou a chemicky aktívnymi zložkami vzduchu.

Dusík zohráva významnú úlohu v metalurgii a kovoobrábaní. Rôzne kovy v roztavenom stave reagujú na prítomnosť dusíka rôzne. Napríklad meď je absolútne inertná voči dusíku, takže medené produkty sa často zvárajú prúdom tohto plynu. Horčík, naopak, pri spaľovaní na vzduchu poskytuje zlúčeniny nielen s kyslíkom, ale aj s dusíkom. Takže pre prácu s horčíkovými produktmi pri vysokých teplotách nie je dusíkové prostredie použiteľné. Nasýtenie povrchu titánu dusíkom dáva kovu väčšiu pevnosť a odolnosť proti opotrebeniu – tvorí veľmi pevný a chemicky inertný nitrid titánu. Táto reakcia prebieha iba pri vysokých teplotách.

Pri bežných teplotách dusík aktívne reaguje iba s jedným kovom, lítiom.

Najväčšie množstvo dusíka ide na výrobu amoniaku.

dusíková narkóza

Rozšírený názor o fyziologickej inertnosti dusíka nie je úplne správny. Dusík je za normálnych podmienok fyziologicky inertný.

So zvýšeným tlakom, napríklad pri potápaní potápačov, sa zvyšuje koncentrácia rozpusteného dusíka v bielkovinách a najmä tukových tkanivách tela. To vedie k takzvanej dusíkovej narkóze. Zdá sa, že potápač sa opije: koordinácia pohybov je narušená, vedomie je zmätené. O tom, že dôvodom je dusík, sa vedci nakoniec presvedčili po vykonaní experimentov, pri ktorých sa namiesto obyčajného vzduchu do potápačského obleku dodávala zmes hélia a kyslíka. Súčasne zmizli príznaky anestézie.

vesmírny amoniak

Veľké planéty slnečnej sústavy Saturn a Jupiter sa skladajú, ako sa astronómovia domnievajú, čiastočne z tuhého amoniaku. Amoniak zamŕza pri -78°C, pričom napríklad na povrchu Jupitera je priemerná teplota 138°C.

Amoniak a amoniak

Vo veľkej rodine dusíka existuje zvláštna zlúčenina - amónny NH4. Vo voľnej forme sa nikde nenachádza a v soliach hrá úlohu alkalického kovu. Názov „amónium“ navrhol v roku 1808 slávny anglický chemik Humphrey Davy. Latinské slovo amónium kedysi znamenalo: soľ z amónia. Amoniak je oblasť v Líbyi. Bol tu chrám egyptského boha Ammóna, po ktorom sa volal celý kraj. V amoniaku sa amónne soli (predovšetkým amoniak) oddávna získavali spaľovaním ťavieho trusu. Rozkladom solí vznikol plyn, ktorý sa dnes nazýva amoniak.

Od roku 1787 (v ​​tom istom roku, kedy bol prijatý termín „dusík“), komisia pre chemické názvoslovie dala tomuto plynu názov ammoniaque (amoniak). Ruský chemik Ya.D. Toto meno sa Zacharovovi zdalo príliš dlhé a v roku 1801 z neho vylúčil dve písmená. Takto vznikol čpavok.

Plyn na smiech

Z piatich oxidov dusíka dva - oxid (NO) a oxid (NO 2) - našli široké priemyselné využitie. Ďalšie dva - anhydrid dusný (N 2 O 3) a anhydrid dusnatý (N 2 O 5) - sa v laboratóriách často nenachádzajú. Piaty je oxid dusný (N 2 O). Má veľmi zvláštny fyziologický účinok, pre ktorý sa často nazýva smiechový plyn.

Vynikajúci anglický chemik Humphrey Davy usporiadal špeciálne sedenia s pomocou tohto plynu. Účinok oxidu dusného opísal jeden z Davyho súčasníkov takto: "Niektorí páni skákali po stoloch a stoličkách, iným sa rozviazal jazyk, ďalší prejavili extrémny sklon k bitkám."

Swift sa márne smial

Významný satirik Jonathan Swift sa ochotne vysmieval neplodnosti súčasnej vedy. V Gulliverovom putovaní je v popise akadémie Lagado také miesto: „Mal k dispozícii dve veľké izby, zapratané tými najúžasnejšími kuriozitami; pracovalo pod ním päťdesiat asistentov. Niektorí kondenzovali vzduch na suchú hustú látku, extrahujúc z nej ľadok ... “

Teraz je ľadok zo vzduchu úplne reálna vec. Dusičnan amónny NH 4 NO 3 sa skutočne vyrába zo vzduchu a vody.

Baktérie fixujú dusík

Myšlienku, že niektoré mikroorganizmy dokážu viazať vzdušný dusík, prvýkrát vyslovil ruský fyzik P. Kossovič. Ruský biochemik S.N. Winogradsky ako prvý izoloval jeden typ baktérií viažucich dusík z pôdy.

Rastliny sú vyberavé

Dmitrij Nikolajevič Pryanishnikov zistil, že rastlina, ak dostane možnosť výberu, uprednostňuje amoniakálny dusík pred dusičnanmi. (Nitráty sú soli kyseliny dusičnej).

Dôležité oxidačné činidlo

Kyselina dusičná HNO 3 je jedným z najdôležitejších oxidačných činidiel používaných v chemickom priemysle. Prvým, kto ho pripravil pomocou kyseliny sírovej na ľadok, bol jeden z najväčších chemikov 17. storočia. Johann Rudolf Glauber.

Medzi zlúčeninami, ktoré sa v súčasnosti získavajú pomocou kyseliny dusičnej, existuje veľa absolútne nevyhnutných látok: hnojivá, farbivá, polymérne materiály, výbušniny.

Dvojitá rola

Niektoré zlúčeniny obsahujúce dusík používané v poľnohospodárskej chémii plnia dvojitú funkciu. Napríklad kyánamid vápenatý používajú pestovatelia bavlny ako defoliant, látku, ktorá spôsobuje opad listov pred zberom. Ale táto zlúčenina slúži aj ako hnojivo.

Dusík v pesticídoch

Nie všetky látky, ktoré zahŕňajú dusík, prispievajú k rozvoju akýchkoľvek rastlín. Amínové soli kyseliny fenoxyoctovej a trichlórfenoxyoctovej sú herbicídy. Prvý potláča rast buriny na poliach obilnín, druhý slúži na čistenie pôdy od ornej pôdy – ničí malé stromy a kríky.

Polyméry: od biologických po anorganické

Atómy dusíka sú súčasťou mnohých prírodných a syntetických polymérov – od bielkovín po nylon. Okrem toho je dusík základným prvkom bezuhlíkových anorganických polymérov. Molekuly anorganického kaučuku - polyfosfonitrilchlorid - sú uzavreté cykly, zložené zo striedajúcich sa atómov dusíka a fosforu, obklopené iónmi chlóru. Medzi anorganické polyméry patria aj nitridy niektorých kovov, vrátane najtvrdšej zo všetkých látok – borazónu.

Metabolizmus

Dusík je jedným z organogénnych prvkov (t. j. z ktorého pozostávajú predovšetkým všetky orgány a tkanivá), ktorého hmotnostný podiel v ľudskom tele je do 2,5 %. Dusík je neoddeliteľnou súčasťou látok, ako sú (a teda peptidy a proteíny), nukleotidy, hemoglobín, niektoré hormóny a mediátory.

Biologická úloha dusíka

Čistý (elementárny) dusík sám o sebe nemá žiadnu biologickú úlohu. Biologická úloha dusíka je spôsobená jeho zlúčeninami. Takže v zložení aminokyselín tvorí peptidy a (najdôležitejšia zložka všetkých živých organizmov); ako súčasť nukleotidov tvorí DNA a RNA (cez ktoré sa prenášajú všetky informácie vo vnútri bunky a dedením); ako súčasť hemoglobínu sa podieľa na transporte kyslíka z pľúc do orgánov a tkanív.

Niektoré hormóny sú tiež derivátmi aminokyselín, a preto obsahujú aj dusík (inzulín, glukagón, tyroxín, adrenalín atď.). Niektoré mediátory, pomocou ktorých nervové bunky „komunikujú“, obsahujú aj atóm dusíka (acetylcholín).

Zlúčeniny ako oxid dusnatý (II) a jeho zdroje (napríklad nitroglycerín – liek na znižovanie tlaku) pôsobia na hladké svalstvo ciev, zabezpečujú jeho relaxáciu a vazodilatáciu všeobecne (vedúce k poklesu tlaku).

Diétne zdroje dusíka

Napriek dostupnosti dusíka pre živé organizmy (tvorí takmer 80% atmosféry našej planéty), ľudské telo nie je schopné dusík v tejto (elementárnej) forme absorbovať. Dusík vstupuje do ľudského tela hlavne v zložení bielkovín, peptidov a aminokyselín (rastlinných a živočíšnych), ako aj v zložení takých zlúčenín obsahujúcich dusík, ako sú: nukleotidy, puríny atď.

nedostatok dusíka

Nedostatok dusíka sa ako jav nikdy nepozoruje. Keďže ho telo vo svojej elementárnej forme nepotrebuje, nedostatok sa preto nikdy nevyskytuje. Na rozdiel od samotného dusíka je nedostatok látok, ktoré ho obsahujú (predovšetkým bielkovín), pomerne častým javom.

Príčiny nedostatku dusíka

• Iracionálna strava obsahujúca nedostatočné množstvo bielkovín alebo bielkoviny s chybným zložením aminokyselín (hladovanie bielkovín);
• Porušenie trávenia bielkovín v gastrointestinálnom trakte;
• Porušenie absorpcie aminokyselín v čreve;
• Dystrofia a cirhóza pečene;
• dedičné metabolické poruchy;
• Zvýšený rozklad tkanivových proteínov;
• Porušenie regulácie metabolizmu dusíka.

Dôsledky nedostatku dusíka

• Početné poruchy odzrkadľujúce poruchy metabolizmu bielkovín, aminokyselín, zlúčenín obsahujúcich dusík a bioelementov súvisiacich s dusíkom (dystrofia, edémy, rôzne imunodeficiencie, apatia, fyzická nečinnosť, mentálna a fyzická retardácia atď.).

prebytok dusíka

Rovnako ako nedostatok, ani nadbytok dusíka ako fenomén nie je nikdy pozorovaný - možno hovoriť iba o nadbytku látok, ktoré ho obsahujú. Najnebezpečnejšie je, keď sa dusík dostáva do ľudského tela vo významnom množstve ako súčasť toxických látok, ako sú dusičnany a dusitany.

Príčiny nadbytku dusíka

• Nevyvážená strava pre bielkoviny a aminokyseliny (v smere ich zvyšovania);
• Príjem dusíka s toxickými zložkami potravinárskych výrobkov (hlavne dusičnany a dusitany);
• Príjem dusíka s toxickými látkami rôzneho pôvodu (oxidy, amoniak, kyselina dusičná, kyanidy atď.).

Dôsledky prebytku dusíka

• Zvýšené zaťaženie obličiek a pečene;
• Nechuť k bielkovinovým potravinám;
• Klinické príznaky otravy toxickými látkami obsahujúcimi dusík.

Materiál pripravil: Alexey Stepanov, ekológ

Pred priamym prechodom na dusíkaté hnojivá to musíte pochopiť najdôležitejším zdrojom dusíka vo výžive rastlín je predovšetkým samotná pôda. Zásobovanie rastlín pôdnym dusíkom v špecifických podmienkach rôznych pôdno-klimatických pásiem nie je rovnaké. V tomto smere je trend zvyšovania zásob pôdneho dusíka smerom od chudobnejších pôd podzolického pásma k pomerne bohatým na dusík hrubým a obyčajným černozemom. Ľahké piesočnaté a piesčité pôdy sú extrémne chudobné na dusík.

Hlavné zásoby dusíka v pôde sú sústredené v jej humuse, ktorý obsahuje asi 5 % dusíka. Čím vyšší je teda obsah humusu v pôde a čím mohutnejšia je ním impregnovaná vrstva pôdy, tým lepšie je zásobovanie plodiny dusíkom. Humus je veľmi stabilná látka; a jeho rozklad mikroorganizmami s uvoľňovaním minerálnych solí prebieha extrémne pomaly. Preto len asi 1 % dusíka v pôde z jeho celkového obsahu predstavujú vo vode rozpustné minerálne zlúčeniny dostupné pre rastliny.

Pôdny organický dusík je rastlinám dostupný až po jeho mineralizácii.- proces uskutočňovaný pôdnymi mikroorganizmami využívajúci ako zdroj energie pôdnu organickú hmotu. Intenzita mineralizácie organického dusíka závisí aj od fyzikálnych a chemických vlastností pôd, podmienok vlhkosti, teploty, prevzdušnenia a pod.

Tiež dusík môže pochádzať z atmosféry so zrážkami a priamo zo vzduchu pomocou takzvaných fixátorov dusíka: niektoré baktérie, huby a riasy. Tento dusík je však relatívne vzácny a môže zohrávať úlohu vo výžive dusíka v dôsledku akumulácie počas mnohých rokov na ornej pôde a panenskej pôde.

Dusík v živote rastlín

Nie všetky organické látky rastlín obsahujú dusík. Nie je napríklad v najrozšírenejšej zlúčenine – vláknine, chýba v cukroch, škrobe, olejoch, ktoré si rastlina syntetizuje. Ale v zložení aminokyselín a z nich vytvorených bielkovín je nevyhnutne prítomný dusík. Je tiež obsiahnutý v nukleových kyselinách, druhých najdôležitejších látkach každej živej bunky, ktoré majú osobitný význam pre stavbu bielkovín a nesú dedičné vlastnosti organizmu. Živé katalyzátory – enzýmy – sú tiež proteínové telieska. Dusík obsahuje chlorofyl, bez ktorého rastliny nedokážu absorbovať slnečnú energiu. Dusík je súčasťou lipoidov, alkaloidov a mnohých ďalších organických zlúčenín, ktoré sa vyskytujú v rastlinách.

Z vegetatívnych orgánov majú najviac dusíka mladé listy, ale starnutím sa dusík presúva do novovznikajúcich mladých listov a výhonkov. V budúcnosti po opelení kvetov a násadu plodov dochádza k čoraz výraznejšiemu pohybu zlúčenín dusíka do rozmnožovacích orgánov, kde sa hromadia vo forme bielkovín. V čase dozrievania semien sú vegetatívne orgány výrazne ochudobnené o dusík.

Ale ak rastliny dostávajú nadbytočnú výživu dusíkom, potom sa veľa hromadí vo všetkých orgánoch; zároveň sa pozoruje rýchly vývoj vegetatívnej hmoty, čo odďaľuje dozrievanie a môže znižovať podiel želaných produktov na celkovej úrode pestovanej plodiny.

Bežná výživa dusíkom nielen zvyšuje úrodu, ale zlepšuje aj jej kvalitu. To sa prejavuje zvýšením percenta bielkovín a obsahu hodnotnejších bielkovín.

Normálne plodiny zásobené dusíkom rastú rýchlo, ich listy sa vyznačujú intenzívnou tmavozelenou farbou a veľkou veľkosťou. Naopak, nedostatok dusíka spomaľuje rast všetkých orgánov rastliny, listy majú svetlozelenú farbu (málo chlorofylu, ktorý sa v dôsledku zlého zásobovania rastliny dusíkom netvorí) a často malé . Úroda klesá, obsah bielkovín v semenách klesá. Preto pri nedostatku organického dusíka v pôde je potreba zabezpečiť normálnu dusíkatú výživu rastlín pomocou hnojív veľmi dôležitou úlohou pre poľnohospodárstvo.

Aplikácia dusíkatých hnojív a aplikačné dávky

So zavedením dusíkatých hnojív sa zvyšuje výnos takmer všetkých plodín. Dusíkaté hnojivá v poľnohospodárstve a záhradníctve sa používajú všade: na zeleninové plodiny, na ovocné a bobuľové plodiny, ovocné stromy, kríky, hrozno, jahody, okrasné rastliny, kvety (, pivonky, tulipány atď.), sadenice a trávniky.

Aplikačné sadzby

• V prípade sadov a sadov by sa mala za priemernú dávku pre hlavnú aplikáciu na zemiaky, zeleninu, ovocie a bobuľoviny a kvetinové plodiny považovať 0,6 – 0,9 kg dusíka na 100 m².
• Pri hnojení pre zemiaky, zeleninu a kvetinové plodiny - 0,15 - 0,2 kg dusíka na 100 m², pre ovocné a bobuľové plodiny - 0,2 - 0,3 kg dusíka na 100 m².
• Na prípravu roztoku vezmite 15-30 g dusíka na 10 litrov vody pri rozdelení roztoku na 10².
• Na prikrytie listov sa používajú 0,25-5% roztoky (25-50 g na 10 litrov vody) pri rozdelení na 100-200 m².

Všetky hodnoty sú uvedené bez zohľadnenia percenta dusíka v každom type hnojiva, na konverziu na hnojivo je potrebné ho vydeliť percentom dusíka v hnojive a vynásobiť 100.

Medzi dusíkaté hnojivá patria minerálne a organické hnojivá, najskôr zvážte minerálne dusíkaté hnojivá.

Druhy minerálnych dusíkatých hnojív

Celý sortiment výroby dusíkatých hnojív možno kombinovať do 3 skupín:

1. Amoniakálne hnojivá (napr. síran amónny, chlorid amónny);
2. Dusičnanové hnojivá (napríklad dusičnan vápenatý alebo sodný);
3. Amidové hnojivá (napríklad močovina).

Okrem toho sa vyrábajú hnojivá, ktoré obsahujú dusík súčasne vo forme amoniaku a dusičnanu (napríklad dusičnan amónny).

Hlavný sortiment výroby dusíkatých hnojív:

Druh dusíkatého hnojiva	Obsah dusíka
Amoniak
Bezvodý amoniak	82,3%
čpavková voda	20,5%
Síran amónny	20,5-21,0%
Chlorid amónny	24-25%
Dusičnan
dusičnan sodný	16,4%
dusičnanu vápenatého	13,5-15,5%
Dusičnan amónny
Dusičnan amónny	34-35%
Vápno dusičnan amónny	20,5%
Amoniak na báze dusičnanu amónneho	34,4-41,0%
Amoniak na báze dusičnanu vápenatého	30,5-31,6%
sulfonitrát amónny	25,5-26,5%
Amid
kyanamid vápenatý	18-21%
Močovina	42,0-46,2%
Močovina-formaldehyd a metylén-močovina (pomaly pôsobiace)	38-42%
Amoniaky na báze močoviny	37-40%

Dusíkaté-fosforovo-draselné hnojivá

Použitie dusíkatých hnojív je často nevyhnutné v kombinácii s fosforom a hnojivami. Ide napríklad o zmes dusičnanu amónneho, superfosfátu a kostnej alebo dolomitovej múky. V rôznych fázach vývoja rastlín však potrebuje rôzne pomery hnojív. Napríklad, počas obdobia kvitnutia môže prebytok dusíka iba zhoršiť konečný výnos. Prirodzene, rastlina potrebuje tieto tri najdôležitejšie živiny, no existujú aj ďalšie makro a mikroživiny potrebné pre optimálny vývoj rastliny. Takže hnojivá na báze dusíka, fosforu a draslíka nie sú všeliekom.

Nižšie je uvedená klasifikácia minerálnych dusíkatých hnojív:

Hnojivá na báze amoniaku a dusičnanu amónneho

Dusičnan amónny

(NH4NO3) vysokoúčinné hnojivo, obsahuje asi 34-35% dusíka. Môže sa použiť ako na hlavný úvod, tak aj na vrchné obväzy. Dusičnan amónny je bezbalastové hnojivo, obzvlášť účinné v mierne navlhčených oblastiach, kde je vysoká koncentrácia pôdneho roztoku. V podmáčaných oblastiach je dusičnan amónny menej účinný, je možné ho splachovať do podzemných vôd so zrážkami. Na ľahkých piesočnatých pôdach by sa hnojivo nemalo aplikovať na jeseň.

Jemne kryštalický dusičnan amónny sa rýchlo speká, preto sa musí skladovať vo vnútri, mimo dosahu vlhkosti a vo vodotesnej nádobe. Pred aplikáciou do pôdy je potrebné rozdrviť, aby sa nevytvorili vrecká so zvýšenou koncentráciou hnojiva.

Pri miešaní je potrebné do zmesi pridať asi 15% neutralizačného činidla, takouto látkou môže byť krieda, jemné vápno, dolomit. Pri príprave zmesi je potrebné do superfosfátu najskôr pridať neutralizačné činidlo.

Dusičnan amónny sám o sebe svojím pôsobením zvyšuje kyslosť pôdy.Účinok na začiatku používania nemusí byť badateľný, no z dlhodobého hľadiska sa kyslosť zvýši. Preto odporúčame pridať k dusičnanu amónnemu na 1 kg asi 0,7 kg neutralizačného prostriedku neutralizačný prostriedok, ako je krieda, vápno, dolomit, ten je vhodný najmä na ľahké piesočnaté pôdy, pretože obsahuje horčík.

V súčasnosti sa čistý dusičnan amónny v maloobchode nenachádza, existujú však hotové zmesi. Na základe vyššie uvedeného je dobrou voľbou zmes 60 % dusičnanu amónneho a 40 % neutralizačného činidla, v takejto zmesi sa získa asi 20 % dusíka.

Síran amónny

Síran amónny (NH4)2SO4 obsahuje asi 20,5 % dusíka.

Dusík síranu amónneho je dostupný pre rastliny a je dobre fixovaný v pôde, pretože obsahuje dusík vo forme katiónu, ktorý je v pôdnom roztoku menej pohyblivý. Preto je možné toto hnojivo aplikovať aj na jeseň, bez obáv z veľkých strát dusíka vyplavovaním do spodných horizontov alebo podzemných vôd. Veľmi dobre sa hodí na hlavné použitie, ale je vhodný aj na vrchný dresing.

Pôsobí okysľujúco, preto je potrebné, ako v prípade dusičnanu amónneho, na 1 kg pridať 1,15 kg neutralizačného činidla: krieda, jemné vápno, dolomit na ľahkých piesočnatých pôdach.

V porovnaní s dusičnanom amónnym je mierne navlhčený, menej náročný na podmienky skladovania. Nemalo by sa však miešať s alkalickými hnojivami, ako je popolček, odpadová troska, hasené vápno, pretože sú možné straty dusíka.

Podľa vedeckých štúdií dáva síran amónny vynikajúce výsledky pri použití pod zemiakmi.

sulfonitrát amónny

Sulfonát amónny je hnojivo na báze dusičnanu amónneho, ktoré obsahuje asi 26 % dusíka, 18 % amoniaku a 8 % dusičnanov. Zliatina dusičnanu amónneho a síranu amónneho. Potenciálna kyslosť je vysoká. Na podzolových pôdach sú potrebné rovnaké opatrenia ako v prípade dusičnanu amónneho.

Chlorid amónny

Chlorid amónny (NH4Cl) - biely alebo žltý prášok, jemne kryštalický, obsahuje asi 25% dusíka. Chlorid amónny má dobré fyzikálne vlastnosti: prakticky sa nelepí, dobre sa rozptyľuje a fixuje v pôde. Dusík chloridu amónneho je pre rastliny ľahko dostupný.

Toto hnojivo má však jednu významnú nevýhodu: na 100 kg dusíka sa do pôdy dostane asi 250 kg chlóru ktorý je škodlivý pre rastliny. Preto sa toto hnojivo môže aplikovať len hlavným spôsobom a na jeseň, aby škodlivý chlór zostupoval do podložných horizontov, avšak pri tejto metóde sú straty dusíka v každom prípade nevyhnutné. Chlorid amónny sa odporúča použiť na pôdach bohatých na zásady.

Dusičnanové hnojivá

dusičnan sodný

Dusičnan sodný (NaNO3) je vysokoúčinné hnojivo, ide o priehľadné kryštály, obsah dusíka je cca 16%. Dusičnan sodný je veľmi dobre absorbovaný rastlinami, alkalické hnojivo, ktoré poskytuje výhodu oproti amoniakálnym typom hnojív pri použití na kyslých pôdach. Na jeseň nemôžete vyrobiť dusičnan sodný, pretože dôjde k výraznému vyplavovaniu dusíka z hnojiva do podzemných vôd. Dusičnan sodný sa veľmi dobre hodí na hnojenie a použitie pri výseve. Vedecké štúdie ukazujú, že dusičnan sodný poskytuje vynikajúce výsledky pri aplikácii na repu.

dusičnanu vápenatého

Dusičnan vápenatý (Ca(NO3)2) – obsahuje relatívne málo dusíka, asi 15 %. Vynikajúca pre pôdy mimočernozemnej zóny, pretože je zásaditá. Pri systematickom používaní dusičnanu vápenatého sa vlastnosti kyslých podzolových pôd zlepšujú. Hnojivo je náročné na skladovanie, rýchlo vlhne a stvrdne, pred použitím je potrebné ho rozdrviť.

Amidové hnojivá

Močovina

(CO(NH2)2) je vysokoúčinné nebalastné hnojivo s obsahom 46% dusíka. Môžete sa stretnúť s takým názvom ako močovina - to je druhý názov pre močovinu. Močovina sa v pôde rozkladá postupne, ale je dosť pohyblivá a na jeseň sa neodporúča zatvárať. Potenciálna kyslosť je blízka kyslosti dusičnanu amónneho, takže pri aplikácii na kyslé pôdy je potrebné použiť neutralizačné činidlá. Močovina sa v pôde rozkladá pôsobením enzýmu ureázy, ktorý sa v dostatočnom množstve nachádza takmer vo všetkých pôdach. Ak však používate minerálne hnojivá v kombinácii s organickými hnojivami, potom tento problém nevznikne.

Močovina je vynikajúce listové hnojivo. V porovnaní s dusičnanom amónnym nespaľuje listy a dáva vynikajúce výsledky. Pre hlavnú aplikáciu na jar a pri hnojení je močovina tiež perfektná, ale cena 1 kg močovinového dusíka bude viac ako 1 kg dusíka dusičnanu amónneho.

Pri výrobe granulovaného karbamidu sa objavuje látka škodlivá pre rastliny - biuret. Jeho obsah by nemal presiahnuť 3%.

Kvapalné dusíkaté hnojivá

Výhody tekutých hnojív sú:

• Nižšie náklady na jednotku dusíka;
• Lepšia stráviteľnosť rastlinami;
• Dlhšie trvanie;
• Možnosť rovnomerného rozloženia.

Nevýhody tekutých hnojív:

• Ťažkosti pri skladovaní (nemali by sa uchovávať doma) a preprave;
• Keď zasiahne listy, spôsobia popáleniny;
• Potreba špeciálnych nástrojov na výrobu.

Kvapalný amoniak (NH3) je plyn so štipľavým zápachom a obsahuje asi 82 ​​% dusíka. Rýchlo sa vyparuje, pri kontakte s inými telami ich ochladzuje. Má silný tlak pary. Pre úspešnú aplikáciu je potrebné zapustiť do pôdy do hĺbky aspoň 8 cm. aby sa hnojivo nevyparilo. Existuje aj čpavková voda – výsledok rozpúšťania tekutého čpavku vo vode. Obsahuje asi 20% dusíka.

Organické dusíkaté hnojivá

Dusík v malom množstve (0,5-1%) je obsiahnutý vo všetkých druhoch hnoja, (1-2,5%) percentuálne najviac v kačacom, slepačom a holubom trusu, ale je aj najjedovatejší.

Prírodné organické dusíkaté hnojivá si môžete vyrobiť aj vlastnými rukami: kompostové haldy (najmä na) obsahujú nejaký dusík (do 1,5 %), kompost z domového odpadu tiež obsahuje do 1,5 % dusíka. Zelená hmota (lupina, ďatelina, vika, ďatelina) obsahuje asi 0,4-0,7% dusíka, zelené lístie obsahuje 1-1,2%, jazerný kal (1,7-2,5%).

ale používanie organických hnojív ako jediného zdroja dusíka je iracionálne, pretože to môže zhoršiť kvalitu pôdy, napríklad ju okysliť a nevytvorí potrebnú výživu pre rastliny dusíkom. Racionálne je však použitie komplexu minerálnych dusíkatých hnojív a organických.

Dusík v organických hnojivách je obsiahnutý v malom množstve. 0,5-1% dusíka obsahuje všetky druhy hnoja. Vtáčí trus 1-2,5% dusíka. Najvyššie percento dusíka sa nachádza v kačacom, slepačom a holubom hnoji, no zároveň je aj najtoxickejší. Maximálne množstvo dusíka obsahuje vermikompost do 3%.

Prírodné organické dusíkaté hnojivá si môžete vyrobiť aj vlastnými rukami: komposty (najmä na báze rašeliny) obsahujú určité množstvo dusíka (do 1,5 %), kompost z domového odpadu obsahuje tiež do 1,5 % dusíka. Zelená hmota (lupina, ďatelina, vika, ďatelina) obsahuje asi 0,4-0,7% dusíka, zelené lístie obsahuje 1-1,2%, jazerný kal (1,7-2,5%).

Na „vylepšenie“ kompostu sa odporúča použiť množstvo rastlín, ktoré obsahujú látky brzdiace rozvoj hnilobných procesov. Patria sem listová horčica, rôzne mäty, žihľava, kostihoj (je bohatý na rozpustný draslík), chren.

Z diviny možno vyrobiť organické hnojivo s vysokým obsahom dusíka. Za týmto účelom vložte divinu do suda, sud naplňte do jednej tretiny, naplňte vodou a nechajte 1-2 týždne kvasiť. Potom 3-4 krát zrieďte vodou a zalejte rastliny. Predbežné zavlažovanie. Dokážeš to. Zavedenie akéhokoľvek hnojiva okysľuje pôdu, takže je potrebné vyrobiť popol, dolomitovú múku, vápno.

Neodporúča sa však súčasne vykonávať dusíkaté hnojivá s popolom. Pretože pri tejto kombinácii sa dusík mení na amoniak a rýchlo sa odparuje.

Čo je teda organický dusík pre výživu rastlín?

Prírodné dusíkaté hnojivá a ich obsah dusíka.

• hnoj - do 1% (kôň - 0,3-0,8%, bravčové - 0,3-1,0%, divizna - 0,1-0,7%);
• biohumus alias vermikompost - do 3%
• humus - do 1%;
• trus (vták, holub, kačica) - do 2,5%;
• kompost s rašelinou - do 1,5%;
• domový odpad - do 1,5%;
• zelené lístie - až 1,2%;
• zelená hmota - do 0,7%;
• jazerný kal - do 2,5 %.

Organické dusíkaté hnojivá bránia hromadeniu dusičnanov v pôde, no aplikujte ich opatrne. Zavedenie hnoja (kompostu) do pôdy je sprevádzané uvoľňovaním dusíka až do 2 g/kg v priebehu 3-4 mesiacov. Rastliny ho ľahko absorbujú.

Ešte štatistika, jedna tona polorozloženého hnojiva obsahuje 15 kg dusičnanu amónneho, 12,5 kg chloridu draselného a rovnaké množstvo superfosfátu.

Každý rok až 40 gr. viazaný dusík. Pôdna mikroflóra, ktorá spracováva vzdušný dusík, je navyše schopná obohatiť pôdu dusíkom v množstve 50 až 100 gramov na sto metrov štvorcových. Viac viazaného dusíka pre pôdu môžu poskytnúť iba špeciálne rastliny viažuce dusík.

Prirodzeným zdrojom organického dusíka môžu byť rastliny viažuce dusík používané ako krycie plodiny. Niektoré rastliny, ako fazuľa a ďatelina, vlčí bôb, lucerna a mnohé ďalšie, ukladajú dusík do svojich koreňových uzlín. Tieto uzliny uvoľňujú dusík do pôdy postupne počas života rastliny a keď rastlina odumrie, zvyšný dusík zvyšuje celkovú úrodnosť pôdy. Takéto rastliny sa nazývajú zelené hnojenie a všeobecne.

Tkanie hrachu alebo fazule vysadené na vašom webe za rok je schopné akumulovať 700 gramov dusíka v pôde. Tkanie ďateliny - 130 gramov. Lupina - 170 gramov a lucerna - 280 gramov.

Výsev týchto rastlín po zbere a odstránení rastlinných zvyškov z miesta obohatí pôdu o dusík.

Mliečna srvátka ako organický zdroj dusíka, fosforu a draslíka.

Najdostupnejším dusíkatým hnojivom pre rastliny je srvátka. Vzhľadom na obsah bielkovín v ňom, ktorý v procese zalievania rastlín s prídavkom srvátky vstupuje do pôdy. A tam sa pod vplyvom pôdnej mikroflóry uvoľňuje dusík, ktorý sa stáva dostupným pre rastliny. To znamená, že dusíkové hnojenie rastlín sa vykonáva týmto spôsobom.

Na uskutočnenie takéhoto kŕmenia je potrebné zriediť 1 liter srvátky v 10 litroch vody. A zalejte rastliny rýchlosťou 1 litra séra zriedeného 10-krát na rastlinu.

Ak najskôr pridáte 40 ml čpavku z lekárne na 1 liter séra. Tento amoniak reaguje s kyselinou mliečnou, čo vedie k vzniku laktátu amónneho.

Pravidelným používaním podobného roztoku sa nám nepodarí ovplyvniť kyslosť pôdy, čo je veľmi dobré. Odkedy by sme do srvátky nepridávali amoniak. Potom pri častom používaní srvátky na koreňovú výživu rastlín by sa kyslosť pôdy nevyhnutne zvýšila.

Okrem toho samotná srvátka obsahuje veľké množstvo minerálov. Každých 100 gramov srvátky obsahuje:

• 78 miligramov fosforu;
• 143 miligramov draslíka;
• 103 miligramov vápnika.

V malom množstve obsahuje aj horčík a sodík.

kostihoj lekársky

Prírodné dusíkaté hnojivá získané priemyselným spracovaním.

Krvná múčka je organický produkt vyrobený zo sušenej krvi a obsahuje 13 percent celkového dusíka. Ide o veľmi vysoké percento dusíka v hnojive. Krvnú múčku môžete použiť ako dusíkaté hnojivo tak, že ju nasypete na povrch pôdy a vrch zalejete vodou, aby sa krvná múčka absorbovala. Krvnú múčku môžete zmiešať aj priamo s vodou a použiť ju ako tekuté hnojivo.

Krvná múčka je obzvlášť dobrým zdrojom dusíka pre milovníkov úrodnej pôdy, ako je šalát a kukurica, pretože pôsobí rýchlo.
Krvnú múčku možno použiť ako zložku kompostu alebo ako urýchľovač rozkladu iných organických materiálov, pretože katalyzuje rozkladné procesy.

Sójová múka je zdrojom dusíkatej výživy pre pôdne mikroorganizmy. Keď sa sójová múka rozloží pôdnou mikroflórou, potom bude pre rastliny dostupný mineralizovaný dusík. Môže sa použiť aj ako prísada do kompostu spolu s rybou múčkou. Ktorý sa po mineralizácii stane nielen zdrojom dusíka, ale aj množstva stopových prvkov.

Dusíkaté hnojivá Video: