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 málo 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 ("pospolitosti") s niektorými rastlinami, hlavne strukovinami - ďatelina, hrach, fazuľa, lucerna atď. Baktérie sa "usadzujú" na koreňoch týchto rastlín - v r. špeciálne uzliny; 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.Van Helmont preto dospel k záveru, že 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 sa na ňom bude chovať, bude prihnojované 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. Ak sú však vystavené hnilobe, potom sa pod vplyvom nitrifikačných baktérií dusík mení na dusičnany, ktoré sa za starých čias vylúhovali v špeciálnych hromadách - 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 vzniká 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 + O2 → 2NO2.

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 pomerne 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 Malthusov krajan, slávny vedec Thomas Huxley predpovedal blížiaci sa 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 opis 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 si predstaviť, 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. Zdalo sa, že Nemci zobrali tento vtip vážne a začali využívať vzdušné kráľovstvo na útoky na Britov a Francúzov... Kaiser... vlastnil celú flotilu zeppelínov a spôsob fixácie dusíka, ktorý nepoznal žiadny iný národ. 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 viazaného 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 v takom významnom množstve do zloženia vzduchu, 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 konečne presvedčili po vykonaní experimentov, pri ktorých sa namiesto obyčajného vzduchu dodávala do obleku potápača 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 Gulliver's Travels 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.

Dvojrola

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.

Hnojivá sú najdôležitejšou zbraňou záhradníka. Obohacovaním pôdy rôznymi zlúčeninami môžeme počítať s dobrou každoročnou úrodou z toho istého pozemku. Záhradné rastliny však vyžadujú celý rad minerálnych a organických prísad a záhradník sa musí v tejto odrode celkom dobre orientovať. Dnes nás zaujíma, čo sú tieto skupiny, čo sú a aký vplyv majú na rast a vývoj rastlín - to všetko podrobne zvážime.

Čo je dusík

V prvom rade je dôležité, aby ste vedeli, že ide o jeden z najbežnejších prvkov na našej planéte. Bez nej nemôže existovať žiadny živý organizmus a to platí aj pre rastliny. Dusík je dôležitou zložkou bielkovín a aminokyselín, nukleových kyselín. Preto prvé prikázanie záhradníka hovorí, že musí pravidelne aplikovať dusíkaté hnojivá. Čo je to? Budeme o tom hovoriť nižšie, ale zatiaľ - trochu viac teórie. Prítomnosť dostatočného množstva dusíka v pôde zvyšuje úrodu a jeho nedostatok ju výrazne znižuje. Preto každoročne prevádzkované záhradné pozemky potrebujú neustálu aplikáciu týchto látok. Treba však pamätať aj na to, že napriek zjavnej užitočnosti by sa mal používať veľmi striedmo. Faktom je, že prebytok tejto látky v pôde vedie k zvýšenému rastu vegetatívneho systému a takmer úplnému zastaveniu plodenia.

Prečo rastliny potrebujú dusík?

Už vieme, že dobrá úroda sa nedá získať len s použitím prírodných zdrojov pôdy. Preto je mimoriadne dôležité neustále dopĺňať zásoby živín. Prečo je hnojenie dusíkom také dôležité? Aké látky to budú - organické alebo minerálne - každý záhradník sa rozhodne v závislosti od ročného obdobia a predchádzajúceho vrchného obväzu, nižšie zvážime optimálny harmonogram vrchného obväzu. Ale zatiaľ čo reč nie je o tom. Dusík je súčasťou chlorofylu potrebného na absorpciu slnečnej energie. Na dusík sú bohaté aj lipoidy, alkaloidy a mnohé ďalšie látky dôležité pre život rastlín.

Mladé stonky a listy sú obzvlášť bohaté na dusík na jar, vo fáze aktívneho rastu samotnej rastliny. Podľa potreby, keď sa objavia nové púčiky, listy a stonky, ponáhľajú sa k nim. A po opelení prechádzajú do rozmnožovacích orgánov, kde sa hromadia vo forme bielkovín. To znamená, že je mimoriadne dôležité zaviesť dusíkaté hnojivá do pôdy včas. Povieme vám podrobne, čo sú tieto látky, ale zatiaľ podotýkame, že pri dodržaní tohto pravidla sa objem a kvalita úrody výrazne zvyšuje. Najmä bielkoviny v ovocí sa stávajú cennejšími a samotné záhradné plodiny rastú oveľa rýchlejšie.

Druhy hnojív

Plynule prechádzame na klasifikáciu, čo znamená, že vám povieme viac o dusíkatých hnojivách. „Čo sú to?“ pýtate sa? Po prvé, skúsený záhradník si samozrejme pamätá minerál, a to nie je prekvapujúce. Veď práve tie bežne stretávame v špecializovaných predajniach, pod príslušným označením. Tým sa však zoznam nekončí. Existujú aj organické dusíkaté hnojivá. Ide predovšetkým o živiny rastlinného a živočíšneho pôvodu. Možno vám to príde ako zjavenie, ale hnoj obsahuje asi 1 % dusíka. Existujú aj iné dusíkaté hnojivá. Čo sú to napríklad? Áno, aspoň kompost, v ktorom sa počas diskusie o odpadkoch a rašeline dosiahne 1,5 % koncentrácia látky, o ktorej uvažujeme, a ak sa do kompostovacej jamy umiestni zelené lístie, vyššie uvedené číslo sa zvýši na 2,5 %. . To je veľa, ale existujú aj iné organické vrchné obväzy, ktoré tieto čísla ľahko prekryjú. Ide o vtáčí trus, ktorý obsahuje aspoň 3 % dusíka. Nesmieme však zabúdať, že takéto obväzy sú dosť toxické, čo znamená, že by sa nemali unášať.

Kvapalné druhy dusíkatých hnojív (skupina amoniaku)

Pokračujeme v zvažovaní dusíkatých hnojív. Názov chemického prvku - "dusík" - sa prekladá ako "život", z čoho môžeme vyvodiť záver, že bez takýchto látok je rast a vývoj zelených výsadieb jednoducho nemožný. Povedzme si najskôr o tekutých formách tohto hnojiva. Ich výroba je oveľa lacnejšia ako výroba pevných analógov, čo znamená, že pri nákupe môžete veľa ušetriť. A existujú iba tri typy z nich, ktoré sú k dispozícii pre každého letného obyvateľa: sú to bezvodý amoniak, čpavková voda a čpavok. Všetky majú rôzne koncentrácie, preto je dôležité si vopred ujasniť, ktoré z dusíkatých hnojív je bohatšie na dusík ako ostatné. Je to nepochybne prísada vyrábaná skvapalňovaním amoniaku pod vysokým tlakom a obsahuje minimálne 82 % hlavnej látky.

Vlastnosti aplikácie tekutých dusíkatých hnojív do pôdy

Existujú určité nuansy, ktoré je potrebné vziať do úvahy. Je ľahké a jednoduché aplikovať takéto vrchné obväzy na pôdu, avšak z viacerých dôvodov môže dochádzať k stratám dusíka. V prvom rade ide o odparovanie voľného, ​​bezvodého amoniaku. Okrem toho pôdne koloidy okamžite absorbujú dusík a časť hnojiva reaguje s vodou a mení sa na hydroxid amónny. Najlepšie je toto hnojivo aplikovať do pôdy na jeseň po jej nasýtení humusom, čím sa straty mnohonásobne znížia.

Dusičnanová skupina

Tekutú formu používajú malé záhradnícke farmy pomerne často. Ak hovoríme o priemyselnom meradle, potom tu musíte dodatočne premýšľať o tom, ktoré dusíkaté hnojivá je lepšie použiť. Jedným z najpopulárnejších prostriedkov je Je to všestranný produkt, ktorý poskytuje rýchly účinok. Hnojivo sa predáva vo forme bielo-ružových granúl. Obsah dusíka v ňom dosahuje 35%, čo je dosť dosť vzhľadom na vysokú konzerváciu účinnej látky v pôde. Mnoho záhradkárov uisťuje: stačí si kúpiť liadku a vaša stránka už nebude mať nedostatok tohto prvku. Zavádza sa do pôdy skoro na jar, pretože je to potrebné práve pre rýchly štart a dobrý vývoj rastlín. Približná spotreba - od 25 do 30 g / 1 m 2. Okrem toho môžete nezávisle pripraviť tekutý roztok - na to budete musieť zriediť 20 g na 10 litrov vody.

Aké ďalšie dusíkaté hnojivá existujú?

Skupina dusičnanu amónneho (síran amónny)

Toto je ďalší populárny liek, ktorý vyzerá ako kryštalická soľ. Obsah dusíka v ňom je o niečo nižší, asi 21%. Do pôdy sa môže aplikovať na jar aj na jeseň a v závislosti od intenzity úrody sa môže meniť jedno- až dvojnásobné obohatenie pôdy za rok. Hnojivo sa z pôdy nevymýva, čo znamená, že poskytuje trvalý účinok. Mnoho záhradkárov zaznamenalo pri jej pravidelnom používaní mierne okyslenie pôdy. Do pôdy je potrebné zaviesť 40-50 g uvedenej látky na 1 m2.

Amidové hnojivá

Najjasnejším zástupcom je karbamid. Toto je jedno z hlavných hnojív obsahujúcich dusík (koncentrácia dusíka - 46%). Spravidla sa používa na jar, ale na najťažších pôdach možno aplikovať aj na jeseň. Na tento účel vezmite 20 g na 1 m 2. Ak však potrebujete pripraviť roztok na postrek, môžete zriediť 30 až 40 g na 10 litrov vody.

To však nie sú všetky dusíkaté hnojivá, ktoré dnes existujú. Zoznam pokračuje močovinou a kyánamidom vápenatým. Treba poznamenať, že najcennejším, lacným a cenovo dostupným prostriedkom je močovina. Ide o vysoko koncentrované hnojivo, ktoré môže rastlinám spôsobiť popáleniny, takže pri jeho aplikácii do pôdy musíte byť mimoriadne opatrní.

Aplikácia

Teraz ste zistili, ktoré hnojivá sú dusíkaté, a môžeme si povedať niečo viac o tom, ako ich používať vo vašej letnej chate. Nezabudnite, že čas a množstvo kŕmenia priamo závisí od typu pôdy a nedostatku dusíka v nej. Malo by sa pamätať na to, že pri použití veľkého množstva hnojív obsahujúcich dusík kvitne oveľa neskôr a k plodeniu nemusí dôjsť vôbec. Aké rastliny je potrebné kŕmiť dusíkom? Úplne všetko okrem lucerny a ďateliny. Každá kultúra má však svoje vlastné požiadavky na výživu, a to treba brať do úvahy.

Rastliny s vysokými nárokmi na dusíkaté hnojivá

Ide o plodiny, ktoré sú známe každému a sú široko distribuované na našich záhradných pozemkoch: kapusta a zemiaky, tekvica a cuketa, paprika a baklažán, ako aj lahodná rebarbora. Pri ich pestovaní je potrebné aplikovať dusík tak pred výsadbou, ako aj počas vegetácie. Na 1 m2 sa odporúča použiť minimálne 25 g dusičnanu amónneho. Ak sa chystáte pestovať ovocné plodiny, ako sú maliny a černice, jahody, čerešne a slivky, je nevyhnutné vedieť, čo sú dusíkaté hnojivá. Je veľmi dôležité použiť tieto prísady v plnom rozsahu, ak sa chystáte vysadiť ozdobné georgíny a floxy, pivonky a cínie, fialky a orgován.

Druhá skupina: priemerná potreba dusíka

Sú to paradajky a uhorky, repa a mrkva, cesnak, kukurica a petržlen. Medzi ovocnými a bobuľovitými rastlinami možno zaznamenať ríbezle a egreše, ako aj jablone. Väčšinu ročných kvetov možno pripísať tej istej skupine.

Pri pestovaní týchto plodín stačí aplikovať dusík raz ročne – skoro na jar. To stačí na to, aby sa rastliny cítili pohodlne. Odporúča sa aplikovať nie viac ako 20 g ledku na 1 m2.

Tretia skupina

Ide o rastliny so strednými požiadavkami na dusík. Odporúčaná dávka je 15 g dusičnanu amónneho na 1 m 2 . Patrí sem všetka listová zelenina, cibuľa a reďkovky a skoré zemiaky. Jasnými predstaviteľmi tejto skupiny sú všetky cibuľové okrasné rastliny. Napokon, najnenáročnejšie sú strukoviny (stačí len 7 g hnojiva na 1 m 2). Nejde len o hrach a fazuľu, ale aj o okrasné rastliny, akými sú azalka, vres a mnohé ďalšie.

Spôsoby hnojenia

Aby tieto látky pôsobili včas, je potrebné ich správne aplikovať a hlavne včas pridať. Na tento účel sa používajú rôzne metódy. Úplne prvý sa šíri. Dá sa to urobiť ručne aj pomocou tejto metódy.Táto metóda sa používa pred sejbou, pretože hnojivo sa dlho rozpúšťa. Druhou je pásková metóda, pri ktorej sa dusičnan amónny alebo iné minerálne dusíkaté hnojivo aplikuje v úzkej páske blízko rastlín na povrch pôdy alebo v malej hĺbke. Pri silnom nedostatku sa postrek používa ako núdzové opatrenie. Nakoniec hnojivá prichádzajú v tekutej forme, čo znamená, že môžete použiť kvapkovú závlahu.

Ako diagnostikovať nedostatok dusíka

Dúfame, že teraz nebudete zmätení otázkou "dusíkaté hnojivá - čo sú to?" Fotografie prezentované na stránke budú s väčšou jasnosťou demonštrovať celú škálu takýchto obväzov. Je však veľmi dôležité pochopiť, kedy nastal čas na ich zavedenie do pôdy a kedy je dôvod slabého rastu úplne iný. Pri nedostatku dusíka sa pozoruje predovšetkým inhibícia rastu a žltnutie celej rastliny, najmä jej listov. Mali by ste sa tiež obávať, ak sa farba rastliny stala svetložltou. Úplne prvým príznakom, ktorý by vás mal upozorniť, je žltnutie okrajov starých listov. Potom vyschnú a odpadnú.

Známky prebytku dusíka

Niekedy je ťažké rozlíšiť jedno od druhého, teda nedostatok a prebytok živín. Preto treba vychádzať z toho, čo a v akom množstve ste aplikovali do pôdy, ako aj z vašich pozorovaní rastlín. V prvom rade sa nadbytok dusíka prejavuje tak, že zelená časť rastliny zmäkne a svieži, zrýchli jej rast, no kvitnutie a vaječník sú väčšinou časovo ďaleko. Ak je prebytok dusíka výraznejší, pozorujú sa popáleniny listov a potom ich úplná smrť. Následne odumiera aj koreňový systém.

Zhrnutie

Na optimalizáciu výživy vašich rastlín teda môžete použiť organickú hmotu (hnoj alebo vtáčí trus) alebo minerálne hnojivá, čo je zvyčajne pohodlnejšie. Môže to byť dusičnan amónny (obsah dusíka - 34%) alebo síran amónny (21%). Možno budete potrebovať aj vápnik (15 %) a (16 %). Ak majú rastliny vážny nedostatok dusíka, alebo ak plánujete pestovať tie plodiny, ktoré sú na to najnáročnejšie, potom je najlepšie užívať močovinu (46%). Hnojivá používajte v správnom pomere a presne vtedy, keď sú najviac potrebné.

Dusík je chemický prvok s atómovým číslom 7. Je to plyn bez zápachu, chuti a farby.


V zemskej atmosfére teda človek nepociťuje prítomnosť dusíka, pričom zo 78 percent pozostáva práve z tejto látky. Dusík je jednou z najbežnejších látok na našej planéte. Často môžete počuť, že bez dusíka by to nebolo, a to je pravda. Koniec koncov, bielkovinové zlúčeniny, ktoré tvoria všetko živé, nevyhnutne obsahujú dusík.

dusík v prírode

Dusík sa nachádza v atmosfére vo forme molekúl pozostávajúcich z dvoch atómov. Okrem atmosféry sa dusík nachádza v zemskom plášti a v humusovej vrstve pôdy. Hlavným zdrojom dusíka pre priemyselnú výrobu sú minerály.

V posledných desaťročiach, keď sa zásoby nerastných surovín začali vyčerpávať, však vznikla naliehavá potreba extrahovať dusík zo vzduchu v priemyselnom meradle. V súčasnosti je tento problém vyriešený a z atmosféry sa získavajú obrovské objemy dusíka pre potreby priemyslu.

Úloha dusíka v biológii, cyklus dusíka

Na Zemi dusík prechádza sériou transformácií zahŕňajúcich biotické (súvisiace so životom) aj abiotické faktory. Z atmosféry a pôdy sa dusík dostáva do rastlín nie priamo, ale prostredníctvom mikroorganizmov. Baktérie viažuce dusík zadržiavajú a spracovávajú dusík a premieňajú ho na formu, ktorú rastliny ľahko absorbujú. V tele rastlín dusík prechádza do zloženia komplexných zlúčenín, najmä bielkovín.

Pozdĺž potravinového reťazca sa tieto látky dostávajú do organizmov bylinožravcov a potom predátorov. Po smrti všetkého živého sa dusík opäť dostáva do pôdy, kde dochádza k jeho rozkladu (amonifikácia a denitrifikácia). Dusík je fixovaný v pôde, mineráloch, vode, vstupuje do atmosféry a kruh sa opakuje.

Aplikácia dusíka

Po objavení dusíka (stalo sa tak v 18. storočí) boli dobre preštudované vlastnosti samotnej látky, jej zlúčenín a možnosti využitia v ekonomike. Keďže zásoby dusíka na našej planéte sú obrovské, tento prvok sa využíval mimoriadne aktívne.


Čistý dusík sa používa v kvapalnej alebo plynnej forme. Kvapalný dusík má teplotu mínus 196 stupňov Celzia a používa sa v týchto oblastiach:

— v medicíne. Kvapalný dusík sa používa ako chladivo pri kryoterapeutických procedúrach, teda pri liečbe chladom. Bleskové zmrazenie sa používa na odstránenie rôznych novotvarov. Vzorky tkanív a živé bunky (najmä spermie a vajíčka) sa uchovávajú v tekutom dusíku. Nízka teplota vám umožňuje uložiť biomateriál na dlhú dobu a potom ho rozmraziť a použiť.

Schopnosť uchovávať celé živé organizmy v tekutom dusíku a v prípade potreby ich bez poškodenia rozmraziť, vyjadrili spisovatelia sci-fi. V skutočnosti však táto technológia ešte nebola zvládnutá;

— v potravinárskom priemysle kvapalný dusík sa používa pri plnení kvapalín na vytvorenie inertnej atmosféry v nádobách.

Vo všeobecnosti sa dusík používa v aplikáciách, kde je potrebné plynné médium bez kyslíka, napr.

— v hasičstve. Dusík vytláča kyslík, bez ktorého nie sú podporované spaľovacie procesy a oheň vyhasína.

Plynný dusík našiel uplatnenie v nasledujúcich odvetviach:

— produkcia jedla. Dusík sa používa ako médium inertného plynu na udržanie čerstvosti balených potravín;

— v ropnom priemysle a baníctve. Potrubia a nádrže sú prepláchnuté dusíkom, ktorý sa vstrekuje do baní, aby sa vytvorilo plynové prostredie odolné voči výbuchu;

— v konštrukcii lietadiel pneumatiky podvozku sú hustené dusíkom.

Všetko vyššie uvedené platí pre použitie čistého dusíka, ale nezabudnite, že tento prvok je surovinou na výrobu hmoty rôznych zlúčenín:

- amoniak. Mimoriadne žiadaná látka s obsahom dusíka. Amoniak sa používa na výrobu hnojív, polymérov, sódy, kyseliny dusičnej. Samo o sebe sa používa v medicíne, výrobe chladiacich zariadení;

— dusíkaté hnojivá;

- výbušniny;

- farbivá atď.


Dusík je nielen jedným z najbežnejších chemických prvkov, ale aj veľmi potrebnou zložkou využívanou v mnohých odvetviach ľudskej činnosti.

V dacha a záhradníctve sú dusíkaté hnojivá hlavnou látkou, ktorá poskytuje rastline dobré zhutnenie koreňov, vzhľad nových listov, rast kvetov a vývoj plodov.

Suplementácia dusíka je obzvlášť dôležitá pre ovocné a bobuľové plodiny. Poskytuje zvýšenie rastu plodov a zlepšuje ich chutnosť. Dusík sa ľahko asimiluje v takých typoch pôdy, ako sú podzoly, rašeliniská, černozeme.

Veľa dusíka je obsiahnutých v organických zlúčeninách, ale táto forma funguje ako druh návnady pre mnohých škodcov. Pod vplyvom veľkého množstva hmyzu rastlina nemusí prežiť. Letní obyvatelia preto používajú formu dusíkatého hnojiva na báze minerálov, ktorá je užitočnejšia pre záhradné plodiny.

Pri nedostatočnom množstve dusíkatých hnojív rastlina rastie veľmi slabo, vegetatívne orgány sa vyvíjajú pomaly, listy sa nezväčšujú, ich vzhľad je sfarbený do žltkastého odtieňa a čoskoro sa predčasne rozpadajú. Tieto procesy majú škodlivý vplyv na rastlinu a môžu viesť k prerušeniu obdobia kvitnutia a zníženiu plodnosti.

Včasné a správne aplikované dusíkaté minerálne hnojivá prispejú k zdravému vývoju rastliny a získaniu požadovaného výsledku pre letného obyvateľa.

Kvapalné dusíkaté hnojivá

Výroba tekutých hnojív je oveľa lacnejšia ako ich pevné náprotivky. Preto je možné tekuté hnojivá zakúpiť za nižšie ceny. Účinnosť takýchto hnojív nezávisí od ich prirodzeného stavu.

Väčšina letných obyvateľov, ktorí práve začínajú so záhradkárstvom, sa zaujíma o to, čo sú tekuté dusíkaté hnojivá?

Existujú tri hlavné typy zlúčenín dusíka určené na hnojenie pôdy:

• bezvodý amoniak;
• čpavková voda;
• Amoniak.

Bezvodý amoniak. Pomerne koncentrovaný roztok, ktorý má vzhľad bezfarebnej kvapaliny. V továrni vzniká bezvodý amoniak ako výsledok skvapalňovania amoniaku z plynného skupenstva pod vysokým tlakom. Výsledná kvapalina obsahuje 82,3 % dusíka.

Dusíkaté hnojivo v tekutom stave sa skladuje v tesne uzavretých nádobách. Neskladujte ho v nádobách vyrobených z medi, zinku a podobných zliatin. Odporúča sa používať železné nádoby, prípadne oceľové a liatinové. Bezvodý amoniak sa musí skladovať v uzavretých nádobách, pretože má tendenciu sa rýchlo vyparovať.

Amoniaková voda. Koncentrácia dusíka v tomto hnojive je minimálne 16,4 % a maximálne 20,5 %. Nevyvoláva deštruktívny účinok na železné kovy. Amoniakálna voda má nízky tlak, čo umožňuje jej skladovanie v nádobách z uhlíkovej ocele. Tento typ tekutého dusíkatého hnojiva nie je rentabilný a nie je praktické ho používať na veľké vzdialenosti, pretože dusík má tendenciu sa rýchlo vyparovať. Hnojivo na báze dusíka počas prepravy stráca niektoré zo svojich pôvodných vlastností.

Aplikácia dusíkatých hnojív do pôdy je pomerne jednoduchá, ale straty dusíka môžu nastať aj v dôsledku procesu odparovania voľného, ​​bezvodého amoniaku. Pôdne koloidy okamžite absorbujú dusík. Malá časť dusíkatých hnojív sa v dôsledku reakcie s pôdnou vlhkosťou mení na hydroxid amónny.

V nasýtených pôdach sa účinnosť dusíkatých hnojív niekoľkonásobne zvyšuje. V tomto prípade je strata amoniaku minimálna.

V hlinitopiesočnatých a piesočnatých, nestabilných pôdach s minimálnym nasýtením humusom sa straty amoniaku niekoľkonásobne zvyšujú, respektíve klesá účinnosť aplikácie.

V prítomnosti veľkých objemov pôdy, ktoré je potrebné hnojiť dusíkatými hnojivami, existuje špeciálna technika. S jej pomocou sa hnojivo aplikuje do hĺbky až 12 cm na ľahkých pôdach. Deje sa tak s cieľom minimalizovať straty dusíka a zvýšiť účinnosť jeho pôsobenia. Povrchová aplikácia na pôdu neprinesie žiadny výsledok.

Hnojivá s obsahom dusíka sa aplikujú aj na zamrznutú pôdu na jeseň, alebo pri obrábaní pôdy pred sejbovou kampaňou.

Amoniak. Amoniak sa vyrába zmiešaním vodného amoniaku a dusíkatých hnojív. Výsledná kompozícia má asi 30-50% dusíka. Nachádza sa v amoniaku v rôznych zlúčeninách a pomeroch (dusičnanová a amidová forma)

V prípade záhradných plodín nie je amoniak v kvapalnom stave svojimi vlastnosťami horší ako tuhé typy dusíkatých hnojív.

Pôda by sa mala kŕmiť tekutými hnojivami v špeciálnej uniforme, aby sa zabránilo tomu, že sa dostane na pokožku a do dýchacích ciest, ako aj na sliznice. Na ochranu očí sa musia používať okuliare a na ochranu dýchacích ciest masky alebo respirátory.

Druhy dusíkatých hnojív a spôsoby ich aplikácie

Dusík je jednou z hlavných zložiek komplexu výživy rastlín. Jeho hlavnou funkciou v tomto komplexe je zvyšovanie úrodnosti záhradných plodín.

Pokiaľ ide o dávky na aplikáciu do pôdy, pre bobule a ovocné plodiny je norma 9-12 g / 1 m 2 pôdy. Pre plodiny, ktoré majú vo vnútri kosť, sa tieto hodnoty rovnajú 4-6 g / 1 m 2 pôdy. Pri jednoduchom hnojení sa na udržanie celkového stavu ovocia používa dávka až 4 g / 1 m 2 plochy.

Hlavné typy dusíkatých hnojív:

Dusíkaté hnojivá zohrávajú veľkú úlohu pre dobrý vývoj záhradných plodín. Hlavnou úlohou letného rezidenta je včasné kŕmenie rastliny týmto typom hnojiva. Ako aplikovať dusíkaté hnojivá a v akom pomere, je podrobne popísané v pokynoch na obaloch a v informačných zdrojoch.

Použitie dusíkatých hnojív pre ovocné stromy (video)