Francosko ime za element (azot), ki se je uveljavilo tudi v ruščini, je bilo predlagano v 18. stoletju. Lavoisier, ki ga je oblikoval iz grške negativne predpone "a" in besede "zoe" - življenje (isti koren v besedah ​​zoologija in množica njenih izpeljank - živalski vrt, zoogeografija itd.), tj. "dušik" pomeni "brez življenja", "ne podpira življenja". Istega izvora in nemško ime tega elementa Stickstoff - zadušljiva snov. Koren "azo" je prisoten tudi v kemijskih izrazih "azid", "azo spojina", "azin" itd. In latinski nitrogenium in angleški nitrogen izhajata iz hebrejskega "neter" (grško "nitron", latinsko nitrum) ; tako so v starih časih imenovali naravno alkalijo - soda, kasneje pa solitra. Ime "dušik" ni povsem primerno: čeprav plinasti dušik ni primeren za dihanje, je ta element nujno potreben za življenje. Sestava vseh živih bitij vključuje relativno majhno število elementov, eden najpomembnejših med njimi pa je dušik, v beljakovinah - približno 17% dušika. Dušik je vključen tudi v sestavo molekul DNK in RNK, ki zagotavljajo dednost.

Na Zemlji je veliko dušika, vendar so njegove glavne zaloge skoncentrirane v ozračju. Vendar pa je zaradi velike trdnosti trojne vezi NєN (942 kJ/mol, kar je skoraj 4-kratna energija vezi Cl–Cl) molekula dušika zelo močna in njena reaktivnost nizka. Posledično nobena žival ali rastlina ne more absorbirati dušika iz zraka. Kje dobijo ta element, ki ga potrebujejo za sintezo beljakovin in drugih bistvenih sestavin telesa? Živali dobijo dušik z uživanjem rastlin in drugih živali. Rastline črpajo dušik skupaj z drugimi hranili iz zemlje in le redke stročnice lahko absorbirajo dušik iz zraka – in to ne same, ampak zaradi nodulnih bakterij, ki živijo na njihovih koreninah.

Glavni vir dušika v tleh je biološka fiksacija dušika, to je vezava atmosferskega dušika in njegova pretvorba s strani mikroorganizmov v oblike, ki jih rastline lahko absorbirajo. Mikroorganizmi lahko živijo v tleh sami ali pa so v simbiozi ("commonwealth") z nekaterimi rastlinami, predvsem s stročnicami - deteljo, grahom, fižolom, lucerno itd. Bakterije se "naselijo" na koreninah teh rastlin - v posebnih vozliščih; pogosto jih imenujemo nodulne bakterije. Ti mikroorganizmi vsebujejo kompleksen encim, nitrogenazo, ki lahko reducira dušik v amoniak. Nato se s pomočjo drugih encimskih sistemov amoniak pretvori v druge dušikove spojine, ki jih rastline absorbirajo. Prostoživeče bakterije vežejo do 50 kg dušika na leto na 1 ha, gomoljne bakterije pa še 150 kg, v posebej ugodnih razmerah pa do 500 kg!

Drugi vir naravnega dušika v tleh je strela. Vsako sekundo na zemeljski obli zasveti povprečno 100 strel. In čeprav vsak od njih traja le delček sekunde, njihova skupna električna moč doseže 4 milijarde kilovatov. Močno povišanje temperature v kanalu strele - do 20.000 ° C vodi do uničenja molekul dušika in kisika s tvorbo dušikovega oksida NO. Nato ga atmosferski kisik oksidira v dioksid: 2NO + O 2  2NO 2. Dioksid, ki reagira s presežkom kisika z atmosfersko vlago, se spremeni v dušikovo kislino: 4NO 2 + 2H 2 O + O 2  4HNO 3. Zaradi teh transformacij se dnevno v ozračju proizvede približno 2 milijona ton dušikove kisline ali več kot 700 milijonov ton na leto. Šibka raztopina dušikove kisline pade na tla z dežjem. To količino »nebeške kisline« je zanimivo primerjati z njeno industrijsko proizvodnjo; proizvodnja dušikove kisline je ena največjih proizvodnih zmogljivosti. Izkazalo se je, da tukaj človek močno zaostaja za naravo: svetovna proizvodnja dušikove kisline je približno 30 milijonov ton.Zaradi cepitve molekul dušika s strelo pade približno 15 kg dušikove kisline letno na vsak hektar zemeljske površine, vključno z gore in puščave, morja in oceani. V tleh se ta kislina spremeni v svoje soli - nitrate, ki jih rastline odlično absorbirajo.

Zdi se, da "nevihtni dušik" ni tako pomemben za pridelke, vendar detelja in druge stročnice pokrivajo le majhen del zemeljske površine. Strele so se v ozračju začele iskriti pred milijardami let, veliko preden so se pojavile bakterije, ki vežejo dušik. Tako so imeli pomembno vlogo pri fiksaciji atmosferskega dušika. Na primer, samo v zadnjih dveh tisočletjih je strela pretvorila 2 trilijona ton dušika v gnojilo – približno 0,1 % njegove skupne količine v zraku!

Liebig proti Malthusu. Leta 1798 je angleški ekonomist Thomas Malthus (1766–1834) izdal svojo znamenito knjigo Izkušnje prebivalstva. V njem je izpostavil, da se prebivalstvo nagiba k eksponentnemu povečevanju, tj. kot 1, 2, 4, 8, 16 ... Hkrati lahko sredstva za preživetje za enaka časovna obdobja, tudi v najugodnejših razmerah, rastejo le v aritmetični progresiji, tj. kot 1, 2, 3, 4 ... Na primer, po tej teoriji lahko pridelava hrane raste le s širitvijo kmetijskih zemljišč, boljšo obdelavo obdelovalnih površin itd. Iz Malthusove teorije je izhajalo, da človeštvu v prihodnosti grozi lakota. Leta 1887 je to ugotovitev potrdil angleški znanstvenik Thomas Huxley (1825–1897), prijatelj Charlesa Darwina in popularizator njegovih naukov.

Da bi se izognili "stradanju" človeštva, je bilo treba močno povečati produktivnost kmetijstva, za to pa je bilo treba rešiti najpomembnejši problem prehrane rastlin. Verjetno je prvi poskus v tej smeri v začetku 1630-ih izvedel eden največjih znanstvenikov svojega časa, nizozemski zdravnik in alkimist Jan Baptiste van Helmont (1579–1644). Odločil se je preveriti, od kod rastlinam črpajo hranila – iz vode ali iz zemlje. Van Helmont je vzel 200 funtov (približno 80 kg) suhe zemlje, jo nasul v velik lonec, v zemljo posadil vrbovo vejo in jo začel pridno zalivati ​​z deževnico. Veja se je ukoreninila in začela rasti ter se postopoma spremenila v drevo. Ta izkušnja je trajala točno pet let. Izkazalo se je, da je v tem času rastlina pridobila na teži 164 funtov 3 unč (približno 66 kg), medtem ko je zemlja »izgubila« le 3 unče, tj. manj kot 100 g. Zato je sklepal Van Helmont, rastline jemljejo hranila le iz vode.

Zdi se, da so poznejše študije to ugotovitev ovrgle: navsezadnje v vodi, ki sestavlja večino rastlin, ni ogljika! Iz tega je sledilo, da se rastline dobesedno "hranijo z zrakom" in iz njega absorbirajo ogljikov dioksid - tistega, ki ga je pravkar odkril Van Helmont in ga celo imenoval "gozdni zrak". To ime plinu sploh niso dali zato, ker ga je veliko v gozdovih, ampak samo zato, ker nastane med zgorevanjem oglja ...

Vprašanje "zračne prehrane" rastlin se je razvilo konec 18. stoletja. Švicarski botanik in fiziolog Jean Senebier (1742–1809). Eksperimentalno je dokazal, da ogljikov dioksid v listih rastlin razpade, pri tem pa se sprosti kisik, ogljik pa ostane v rastlini. Toda nekateri znanstveniki so temu stališču ostro nasprotovali in zagovarjali "humusno teorijo", po kateri se rastline hranijo predvsem z organskimi snovmi, pridobljenimi iz zemlje. Zdi se, da to potrjuje starodavna praksa kmetovanja: zemlja, bogata s humusom, dobro pognojena z gnojem, je dajala povečan pridelek ...

Teorija humusa pa ni upoštevala vloge mineralov, ki so za rastline nujno potrebni. Rastline črpajo te snovi iz zemlje v velikih količinah, ob žetvi pa jih odnašajo s polj. Prvič je na to okoliščino, pa tudi na potrebo po vrnitvi mineralov v zemljo, opozoril nemški kemik Justus Liebig. Leta 1840 je izdal knjigo Organska kemija kot uporaba v kmetijstvu in fiziologiji, v katerem je med drugim zapisal: »Prišel bo čas, ko bo vsaka njiva, glede na rastlino, ki bo na njej vzgojena, pognojena s svojim gnojilom, pripravljenim v kemičnih obratih.«

Sprva so bile Liebigove ideje sprejete sovražno. »To je najbolj nesramna knjiga, kar mi je kdaj padla v roke,« je o njej zapisal Hugo Mol (1805–1872), profesor botanike na univerzi v Tübingenu. »Povsem nesmiselna knjiga,« je ponovil sloviti nemški pisatelj Fritz Reuter (1810–1874), ki se je nekaj časa ukvarjal s kmetijstvom. Nemški časopisi so začeli objavljati žaljiva pisma in karikature o Liebigu in njegovi teoriji o mineralni prehrani rastlin. Za to je bil delno kriv sam Liebig, ki je sprva zmotno verjel, da morajo mineralna gnojila vsebovati le kalij in fosfor, medtem ko tretjo potrebno sestavino - dušik - rastline same absorbirajo iz zraka.

Liebigova napaka je bila verjetno posledica napačne interpretacije poskusov slavnega francoskega kmetijskega kemika Jeana Baptista Boussingaulta (1802–1887). Leta 1838 je posadil stehtana semena nekaterih rastlin v zemljo, ki ni vsebovala dušikovih gnojil, in po 3 mesecih stehtal kalčke. Pri pšenici in ovsu je masa ostala skoraj nespremenjena, pri detelji in grahu pa se je močno povečala (pri grahu npr. s 47 na 100 mg). Iz tega je bil napačen sklep, da lahko nekatere rastline absorbirajo dušik neposredno iz zraka. Takrat še ni bilo nič znanega o nodulnih bakterijah, ki živijo na koreninah stročnic in lovijo atmosferski dušik. Posledično so prvi poskusi uporabe samo kalijevo-fosfornih gnojil povsod dali negativen rezultat. Liebig je imel pogum, da je odkrito priznal svojo napako. Njegova teorija je na koncu zmagala. Rezultat je bila uvedba kmetijstva v drugi polovici 19. stoletja. kemična gnojila in gradnja obratov za njihovo proizvodnjo.

dušikova kriza.

S fosfornimi in kalijevimi gnojili ni bilo posebnih težav: kalijeve in fosforjeve spojine najdemo v izobilju v črevesju zemlje. Povsem drugače pa je bilo z dušikom: z intenzifikacijo kmetijstva, ki naj bi nahranilo hitro rastoče prebivalstvo Zemlje, naravni viri niso bili več kos obnavljanju zalog dušika v tleh. Nujno je bilo treba najti vire "vezanega" dušika. Kemikom je uspelo sintetizirati nekatere spojine, na primer litijev nitrid Li 3 N, izhajajoč iz atmosferskega dušika. Toda na ta način je bilo mogoče pridobiti grame, v najboljšem primeru kilograme snovi, medtem ko so bili potrebni milijoni ton!

Dolga stoletja je bila skoraj edini vir vezanega dušika solitra. Ta beseda izvira iz latinskega sal - sol in nitrum, dobesedno - "alkalna sol": v tistih dneh sestava snovi ni bila znana. Trenutno se solitra imenuje nekatere soli dušikove kisline - nitrati. Solin je povezan z več dramatičnimi mejniki v zgodovini človeštva. Od antičnih časov je bila znana le tako imenovana indijska solitra - kalijev nitrat KNO 3. Ta redek mineral so pripeljali iz Indije, medtem ko v Evropi ni bilo naravnih virov solitre. Indijska solitra se je uporabljala izključno za proizvodnjo smodnika. Vsako stoletje je bilo potrebno vedno več smodnika, uvožene solitre pa je bilo premalo in je bila zelo draga.

Sčasoma so se naučili pridobivati ​​solitro v posebnih "nitratih" iz različnih organskih ostankov, ki vsebujejo dušik. Precej dušika, na primer, v beljakovinah. Če suhe ostanke preprosto sežgemo, se dušik, ki ga vsebujejo, večinoma oksidira v plin N 2 . Če pa so izpostavljeni razpadu, se dušik pod vplivom nitrifikacijskih bakterij spremeni v nitrate, ki so bili v starih časih izluženi v posebnih kupih - kupih, solitra pa so imenovali kup. Naredili so takole. Pomešani so bili različni organski odpadki - gnoj, živalska drobovina, mulj, močvirska brozga itd. Tja so dodali tudi smeti, apno, pepel. To strašno mešanico so zlili v jame ali naredili kupe in jih obilno polili z urinom ali gnojevko. Lahko si mislite, kakšen vonj je dišal iz te produkcije! Zaradi razkrojnih procesov v enem do dveh letih je iz 6 kg »solitranske zemlje« pridobljen 1 kg solitre, ki je bila očiščena nečistoč. Največ solitra so prejeli v Franciji: vlada je velikodušno nagradila tiste, ki so se ukvarjali s to neprijetno proizvodnjo.

Zahvaljujoč prizadevanjem Liebiga je postalo očitno, da bo solitra potrebna za kmetijstvo in v veliko večjih količinah kot za proizvodnjo smodnika. Stari način pridobivanja je bil za to popolnoma neprimeren.

Čilska solitra.

Od leta 1830 se je začel razvoj nahajališč čilske solitre, najbogatejšega naravnega vira dušika. V Čilu so ogromna območja, kjer nikoli ne dežuje, na primer puščava Atacama, ki se nahaja v vznožju Kordiljerjev na nadmorski višini približno 1000 m. Kot posledica tisočletnih procesov razgradnje rastlinskih in živalskih organskih ostankov (predvsem ptičjih iztrebkov – gvana) so v Atacami nastala edinstvena nahajališča solitra. Nahajajo se 40–50 km od obale oceana. Ko so se ta nahajališča začela razvijati, so se raztezala v približno 200 km dolgem in 3 km širokem pasu z debelino plasti od 30 cm do 3 m, v kotlinah pa so se plasti močno odebelile in spominjale na izsušena jezera. Kot so pokazale analize, je čilska solitra natrijev nitrat s primesmi sulfata in natrijevega klorida, gline in peska; včasih se v solitri nahajajo nerazpadli ostanki gvana. Zanimiva lastnost čilske solitre je prisotnost natrijevega jodata NaIO 3 v njej.

Običajno je bila kamnina mehka in se je zlahka odstranila iz tal, včasih pa so bile usedline solitre tako goste, da je bilo za njihovo pridobivanje potrebno razstreljevanje. Ko smo kamnino raztopili v vroči vodi, smo raztopino filtrirali in ohladili. Hkrati se je izločil čisti natrijev nitrat, ki so ga prodajali kot gnojilo. Iz preostale raztopine smo ekstrahirali jod. V 19. stoletju Čile je postal glavni dobavitelj solitre. Razvoj nahajališč je v 19. stoletju zasedel prvo mesto v rudarski industriji Čila.

Za pridobivanje kalijevega nitrata iz čilskega nitrata smo uporabili reakcijo NaNO 3 + KCl ® NaCl + KNO 3. Takšna reakcija je možna zaradi velike razlike v topnosti njenih produktov pri različnih temperaturah. Topnost NaCl (v gramih na 100 g vode) se spreminja le od 39,8 g pri 100 ° C do 35,7 g pri 0 ° C, medtem ko se topnost KNO 3 pri enakih temperaturah zelo razlikuje in znaša 246 in 13,3 G! Če torej zmešate vroče koncentrirane raztopine NaNO 3 in KCl in nato mešanico ohladite, se bo znaten del KNO 3 oboril, skoraj ves NaCl pa bo ostal v raztopini.

Že desetletja je čilska solitra – naravni natrijev nitrat – zadovoljevala človeške potrebe. Toda takoj, ko se je razkril edinstven pomen tega minerala za svetovno kmetijstvo, so začeli računati, kako dolgo bo ta edinstveni dar narave trajal človeštvu. Prve ocene so bile precej optimistične - leta 1885 so zaloge solitre določili na 90 milijonov ton.Izkazalo se je, da se za "dušikovo stradanje" rastlin še več let ne more bati. Toda ti izračuni niso upoštevali hitre rasti prebivalstva in tempa kmetijske proizvodnje po vsem svetu.

V času Malthusa je bil izvoz čilske solitre le 1000 ton na leto; leta 1887 dosegla 500 tisoč ton na leto, v začetku 20. stol. našteti v milijonih! Zaloge čilske solitre so se hitro izčrpale, povpraševanje po nitratih pa je izjemno hitro raslo. Položaj je poslabšalo dejstvo, da je solitro v velikih količinah porabila tudi vojaška industrija; smodnik konec 19. stoletja Vsebuje 74–75 % kalijevega nitrata. Treba je bilo razviti nove metode za pridobivanje dušikovih gnojil, njihov vir pa je lahko le atmosferski zrak.

Premagovanje "dušikove lakote".

V začetku 20. stol za industrijsko fiksacijo dušika je bila predlagana metoda s cianamidom. Najprej je bil kalcijev karbid pridobljen s segrevanjem mešanice apna in premoga: CaO + 3C ® CaC 2 + CO. Pri visokih temperaturah karbid reagira z atmosferskim dušikom in tvori kalcijev cianamid: CaC 2 + N 2 ® CaCN 2 + C. Izkazalo se je, da je ta spojina primerna kot gnojilo za vse pridelke, zato so iz nje najprej pridobili amoniak. delovanje pregrete vodne pare: CaCN 2 + 3H 2 O ® CaCO 3 + 2NH 3, amonijev sulfat pa so pridobivali že iz amoniaka in žveplove kisline.

Norveški kemiki so šli povsem drugače, uporabljali so poceni lokalno elektriko (na Norveškem je veliko hidroelektrarn). Dejansko so reproducirali naravni proces fiksacije dušika s prepuščanjem vlažnega zraka skozi električni oblok. Obenem smo iz zraka pridobili približno 1 % dušikove kisline, ki smo jo z interakcijo z apnom pretvorili v kalcijev nitrat Ca(NO 3) 2 . Ni presenetljivo, da so to snov imenovali norveška solitra.

Vendar sta bili obe metodi predragi. Najbolj ekonomično metodo fiksacije dušika je v letih 1907–1909 razvil nemški kemik Fritz Haber (1868–1934); ta metoda pretvori dušik neposredno v amoniak; pretvarjanje amoniaka v nitrate in druge dušikove spojine ni bilo več težko.

Trenutno proizvodnja dušikovih gnojil znaša več deset milijonov ton na leto. Glede na kemično sestavo so različnih vrst. Amoniak in amonijeva gnojila vsebujejo dušik v oksidacijskem stanju -3. To je tekoči amoniak, njegova vodna raztopina (amonijakova voda), amonijev sulfat. Ioni NH 4 + pod delovanjem nitrifikacijskih bakterij se v tleh oksidirajo v nitratne ione, ki jih rastline dobro absorbirajo. Nitratna gnojila vključujejo KNO 3 in Ca(NO 3) 2 . Gnojila iz amonijevega nitrata vključujejo predvsem amonijev nitrat NH 4 NO 3, ki vsebuje amonijev in nitratni dušik. Najbolj koncentrirano trdno dušikovo gnojilo je karbamid (sečnina), ki vsebuje 46% dušika. Delež naravne solitre v svetovni proizvodnji spojin, ki vsebujejo dušik, ne presega 1%.

Aplikacija.

Vzreja novih sort rastlin, vključno z gensko spremenjenimi, izboljšane metode kmetijske tehnologije ne odpravljajo potrebe po uporabi umetnih gnojil. Navsezadnje z vsako žetvijo polja izgubijo pomemben delež hranil, vključno z dušikom. Po dolgoročnih opazovanjih vsaka tona dušika v dušikovih gnojilih poveča pridelek pšenice za 12-25%, pese - za 120-160%, krompirja - za 120%. Pri nas se je v zadnjih pol stoletja proizvodnja dušikovih gnojil v obratih dušikovih gnojil povečala za desetkrat.

Ilya Leensonne

Vsi vedo, da je dušik inerten. Nad elementom št. 7 se zaradi tega pogosto pritožujemo, kar je naravno: plačati moramo previsoko ceno za njegovo relativno inertnost, porabiti moramo preveč energije, truda in denarja, da ga spremenimo v vitalne spojine.

A po drugi strani, če dušik ne bi bil tako inerten, bi v ozračju potekale reakcije dušika s kisikom in življenje na našem planetu v oblikah, v katerih obstaja, bi postalo nemogoče. Rastline, živali, ti in jaz bi se dobesedno zadušili v tokovih oksidov in kislin, nesprejemljivih za življenje. In »za vse to« si prizadevamo pretvoriti čim večji del atmosferskega dušika v okside in dušikovo kislino. To je eden od paradoksov elementa #7. (Tukaj avtor tvega, da ga bodo obtožili trivialnosti, saj je paradoksalna narava dušika oziroma njegovih lastnosti postala poslovna beseda. Pa vendar ...)

Dušik je izjemen element. Včasih se zdi, da več kot izvemo o njem, bolj nerazumljivo postaja. Nedoslednost lastnosti elementa št. 7 se je odražala že v njegovem imenu, saj je zavedlo celo tako briljantnega kemika, kot je Antoine Laurent Lavoisier. Lavoisier je predlagal, da bi dušik imenovali dušik, potem ko ni bil prvi in ​​ne zadnji, ki je pridobil in preučeval del zraka, ki ne podpira dihanja in gorenja. Po Lavoisierju "dušik" pomeni "brez življenja", beseda pa izhaja iz grškega "a" - negacija in "zoe" - življenje.

Izraz "dušik" je obstajal v leksikonu alkimistov, od koder si ga je sposodil francoski znanstvenik. Pomenilo je določen "filozofski začetek", nekakšen kabalistični urok. Strokovnjaki pravijo, da je ključ do dešifriranja besede "dušik" zadnji stavek iz Apokalipse: "Jaz sem alfa in omega, začetek in konec, prvi in ​​zadnji ..." V srednjem veku so bili trije jeziki ​Posebej cenjeni so: latinščina, grščina in hebrejščina. In besedo "dušik" so alkimisti sestavili iz prve črke "a" (a, alfa, aleph) in zadnjih črk: "zet", "omega" in "tov" teh treh abeced. Tako je ta skrivnostna sintetična beseda pomenila "začetek in konec vseh začetkov".

Lavoisierjev sodobnik in rojak J. Chaptal je brez odlašanja predlagal, da bi element št. 7 imenovali hibridno latinsko-grško ime "nitrogenium", kar pomeni "rojevanje solitra". Saltitra - nitratne soli, snovi, znane že od antičnih časov. (O njih bomo govorili kasneje.) Povedati je treba, da se je izraz "dušik" uveljavil le v ruščini in francoščini. V angleščini je element številka 7 "dušik", v nemščini - "Stockton" (dušljiva snov). Kemični simbol N je poklon Shaptalovemu dušiku.

Kdo je odkril dušik

Odkritje dušika pripisujejo študentu izjemnega škotskega znanstvenika Josepha Blacka, Danielu Rutherfordu, ki je leta 1772 objavil svojo disertacijo "O tako imenovanem fiksnem in mefitskem zraku." Black je postal znan po svojih poskusih z "fiksnim zrakom" - ogljikovim dioksidom. Ugotovil je, da po fiksiranju ogljikovega dioksida (veži ga z alkalijami) še vedno ostane nekakšen "nefiksiran zrak", ki so ga poimenovali "mefitski" - pokvarjen - ker ni podpiral gorenja in dihanja. Študijo tega "zraka" je Black ponudil Rutherfordu kot disertacijsko delo.

Približno v istem času so dušik pridobili K. Scheele, J. Priestley, G. Cavendish in slednji je, kot izhaja iz njegovih laboratorijskih zapisov, preučeval ta plin pred Rutherfordom, vendar se, kot vedno, ni mudi z objavo rezultate svojega dela. Vendar so vsi ti ugledni znanstveniki imeli zelo nejasno predstavo o naravi snovi, ki so jo odkrili. Bili so trdni zagovorniki teorije o flogistonu in so s to namišljeno snovjo povezovali lastnosti "mefitskega zraka". Šele Lavoisier, ki je vodil napad na flogiston, se je prepričal in prepričal druge, da je plin, ki ga je imenoval "brez življenja", preprosta snov, kot je kisik ...

Univerzalni katalizator?

Lahko samo ugibamo, kaj pomeni "začetek in konec vseh začetkov" v alkimističnem "dušiku". Toda enega od "začetkov", povezanih z elementom št. 7, lahko jemljemo resno. Dušik in življenje sta neločljiva pojma. Vsaj kadar bi biologi, kemiki, astrofiziki skušali doumeti »začetek začetkov« življenja, se bodo zagotovo srečali z dušikom.

Atomi zemeljskih kemičnih elementov se rodijo v globinah zvezd. Od tam, iz nočnih in dnevnih svetil, se začnejo začetki našega zemeljskega življenja. Na to okoliščino je mislil angleški astrofizik W. Fowler, ko je rekel, da "vsi ... smo kos zvezdnega prahu" ...

Zvezdni "prah" dušika nastane v najbolj zapleteni verigi termonuklearnih procesov, katerih začetna stopnja je pretvorba vodika v helij. Gre za večstopenjsko reakcijo, ki naj bi potekala na dva načina. Eden od njih, imenovan cikel ogljik-dušik, je najbolj neposredno povezan z elementom številka 7. Ta krog se začne, ko je v zvezdni snovi poleg vodikovih jeder – protonov že ogljik. Jedro ogljika-12, ki je dodalo še en proton, se spremeni v nestabilno jedro dušika-13:

12 6 C + 1 1 H → 13 7 N + γ.

Toda po oddaji pozitrona dušik spet postane ogljik - nastane težji izotop 13 C:

13 7 N → 13 6 C + e + + γ.

Tako jedro, ki vzame dodatni proton, se spremeni v jedro najpogostejšega izotopa v zemeljski atmosferi - 14 N.

13 6 C + 1 1 H → 14 7 N + γ.

Žal le del tega dušika pošljemo na potovanje skozi vesolje. Pod delovanjem protonov se dušik-14 spremeni v kisik-15, ta pa se z oddajanjem pozitrona in kvanta gama spremeni v drug zemeljski izotop dušika - 15 N:

14 7 N + 1 1 H → 15 8 O + γ;

15 8 O → 15 7 N + e + + γ.

Zemeljski dušik-15 je stabilen, a tudi v notranjosti zvezde je podvržen jedrskemu razpadu; potem ko jedro 15 N sprejme še en proton, ne bo prišlo samo do tvorbe kisika 16 O, ampak tudi do druge jedrske reakcije:

15 7 N + 1 1 H → 12 6 C + 4 2 He.

V tej verigi pretvorb je dušik eden od vmesnih produktov. Slavni angleški astrofizik R.J. Theiler piše: »14 N je izotop, ki ga ni enostavno sestaviti. Dušik nastaja v ciklu ogljik-dušik in čeprav se pozneje spet spremeni v ogljik, če proces poteka stacionarno, je v snovi več dušika kot ogljika. Zdi se, da je to glavni vir 14 N"...

Nenavadne vzorce je mogoče zaslediti v zmerno zapletenem ciklu ogljik-dušik. Ogljik 12 C v njem igra vlogo neke vrste katalizatorja. Presodite sami, na koncu se ne spremeni število jeder 12 C. Dušik, ki se pojavi na začetku procesa, na koncu izgine ... In če je ogljik v tem ciklu katalizator, potem je dušik očitno avtokatalizator , tj. produkt reakcije, ki katalizira njene nadaljnje vmesne korake.

Ni naključje, da smo tukaj začeli govoriti o katalitičnih lastnostih elementa št. 7. Toda ali je zvezdni dušik to lastnost ohranil tudi v živi snovi? Katalizatorji življenjskih procesov so encimi, vsi pa, tako kot večina hormonov in vitaminov, vsebujejo dušik.

Dušik v zemeljski atmosferi

Življenje veliko dolguje dušiku, toda dušik, vsaj atmosferski, svoj izvor ne dolguje toliko Soncu kot življenjskim procesom. Med vsebnostjo elementa št. 7 v litosferi (0,01 %) in v atmosferi (75,6 % mase oz. 78,09 % prostornine) je presenetljivo odstopanje. Na splošno živimo v dušikovi atmosferi, ki je zmerno obogatena s kisikom.

Medtem pa niti na drugih planetih sončnega sistema niti v sestavi kometov ali drugih hladnih vesoljskih objektov ni bilo najdenega prostega dušika. Obstajajo njegove spojine in radikali - CN *, NH *, NH * 2, NH * 3, vendar ni dušika. Res je, da je bilo v atmosferi Venere zabeleženih približno 2% dušika, vendar je to številko treba še potrditi. Domneva se, da elementa št. 7 tudi ni bilo v primarni atmosferi Zemlje. Kje je torej v zraku?

Očitno je bilo ozračje našega planeta sprva sestavljeno iz hlapnih snovi, ki so nastale v črevesju zemlje: H 2, H 2 O, CO 2, CH 4, NH 3. Prosti dušik, če je izšel kot produkt vulkanske dejavnosti, se je spremenil v amoniak. Pogoji za to so bili najprimernejši: presežek vodika, povišane temperature – površje Zemlje se še ni ohladilo. Kaj torej pomeni, da je bil dušik najprej prisoten v ozračju v obliki amoniaka? Očitno je tako. Zapomnimo si to dejstvo.

Potem pa je nastalo življenje ... Vladimir Ivanovič Vernadski je trdil, da je "zemeljska plinska lupina, naš zrak, stvaritev življenja." Življenje je sprožilo neverjeten mehanizem fotosinteze. Eden od končnih produktov tega procesa - prosti kisik se je začel aktivno povezovati z amoniakom, pri čemer se je sprostil molekularni dušik:

CO 2 + 2H 2 O → fotosinteza→ HSON + H 2 O + O 2;

4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O.

Kisik in dušik, kot je znano, v normalnih pogojih ne reagirata drug z drugim, kar je omogočilo, da je zemeljski zrak ohranil "status quo" sestave. Upoštevajte, da bi se znaten del amoniaka lahko raztopil v vodi med nastajanjem hidrosfere.

Danes so glavni vir N 2 , ki vstopa v ozračje, vulkanski plini.

Če prekineš trojno vez...

Po uničenju neizčrpnih zalog vezanega aktivnega dušika se je divjad znašla pred problemom, kako vezati dušik. V prostem, molekularnem stanju, kot vemo, se je izkazalo za zelo inertno. Razlog za to je trojna kemijska vez njegove molekule: N≡N.

Običajno so vezi takšne mnogoterosti nestabilne. Spomnimo se klasičnega primera acetilena: HC = CH. Trojna vez njegove molekule je zelo krhka, kar pojasnjuje neverjetno kemično aktivnost tega plina. Toda dušik ima tukaj jasno anomalijo: njegova trojna vez tvori najstabilnejšo od vseh znanih dvoatomnih molekul. Za prekinitev te povezave je potrebno veliko truda. Na primer, industrijska sinteza amoniaka zahteva tlak nad 200 atm. in temperature nad 500°C ter celo obvezna prisotnost katalizatorjev... Pri reševanju problema fiksacije dušika je narava morala vzpostaviti kontinuirano proizvodnjo dušikovih spojin po metodi nevihte.

Statistika pravi, da v ozračje našega planeta letno udari več kot tri milijarde strel. Moč posameznih izpustov doseže 200 milijonov kilovatov, medtem ko se zrak segreje (seveda lokalno) do 20 tisoč stopinj. Pri tako pošastni temperaturi se molekule kisika in dušika razgradijo na atome, ki zlahka reagirajo med seboj in tvorijo krhek dušikov oksid:

N 2 + O 2 → 2NO.

Zaradi hitrega ohlajanja (razelektritev strele traja desettisočinko sekunde) dušikov oksid ne razpade in se prosto oksidira s kisikom zraka v bolj stabilen dioksid:

2NO + O 2 → 2NO 2.

V prisotnosti atmosferske vlage in dežnih kapljic se dušikov dioksid pretvori v dušikovo kislino:

3NO 2 + H 2 O → 2HNO 3 + NO.

Torej, ko smo padli pod svež nevihtni dež, dobimo priložnost plavati v šibki raztopini dušikove kisline. Atmosferska dušikova kislina, ki prodre v tla, s svojimi snovmi tvori različna naravna gnojila. Dušik se fiksira v atmosferi tudi s fotokemičnimi sredstvi: ko absorbira kvant svetlobe, preide molekula N 2 v vzbujeno, aktivirano stanje in se lahko poveže s kisikom ...

Bakterije in dušik

Iz tal dušikove spojine prehajajo v rastline. Nadalje: »konji jedo oves«, plenilci pa rastlinojedce. Prehranjevalna veriga je cikel snovi, vključno z elementom številka 7. Hkrati se spreminja oblika obstoja dušika, vključuje se v sestavo vse bolj kompleksnih in pogosto zelo aktivnih spojin. Vendar po prehranjevalnih verigah ne potuje samo "z gromom" dušik.

Že v antiki so opazili, da nekatere rastline, zlasti stročnice, lahko povečajo rodovitnost tal.

“... Ali pa, ko se leto spreminja, posejte zlato žito
Kjer je pobiral s njive, šumeče s stroki,
Ali kjer je rasla drobnoplodna grašica z grenkim volčjim bobom ... "

Zavedajte se: to je sistem kmetovanja na travniku! Te vrstice so vzete iz Vergilijeve pesmi, napisane pred približno dva tisoč leti.

Morda je bil prvi, ki je razmišljal o tem, zakaj stročnice povečajo pridelek zrnja, francoski agrokemik J. Bussingault. Leta 1838 je ugotovil, da stročnice obogatijo zemljo z dušikom. Žita (in številne druge rastline) izčrpavajo zemljo, pri čemer jemljejo zlasti enak dušik. Boussengo je predlagal, da listi stročnic absorbirajo dušik iz zraka, vendar je bilo to napačno prepričanje. Takrat si je bilo nepredstavljivo domnevati, da stvar ni v rastlinah samih, temveč v posebnih mikroorganizmih, ki povzročajo nastanek vozličkov na njihovih koreninah. V simbiozi s stročnicami ti organizmi vežejo atmosferski dušik. Zdaj je to resnica ...

Danes je znanih kar nekaj različnih fiksatorjev dušika: bakterije, aktinomicete, kvasovke in plesni, modrozelene alge. In vsi oskrbujejo rastline z dušikom. Toda vprašanje je: kako mikroorganizmi razgradijo inertno molekulo N 2 brez posebnih stroškov energije? In zakaj nekateri od njih imajo to najbolj uporabno sposobnost za vsa živa bitja, drugi pa ne? Dolgo časa je ostalo skrivnost. Tiho, brez grmenja in strele, je bil mehanizem biološke fiksacije elementa št. 7 odkrit šele pred kratkim. Dokazano je, da je pot elementarnega dušika v živo snov postala mogoča zaradi redukcijskih procesov, med katerimi se dušik pretvori v amoniak. Ključno vlogo ima encim nitrogenaza. Njegovi centri, ki vsebujejo spojine železa in molibdena, aktivirajo dušik za "priklop" z vodikom, ki ga predhodno aktivira drug encim. Torej iz inertnega dušika dobimo zelo aktiven amoniak - prvi stabilen produkt biološke fiksacije dušika.

Evo, kako se je izkazalo! Najprej so življenjski procesi spremenili amoniak iz primarne atmosfere v dušik, nato pa je življenje spet spremenilo dušik v amoniak. Se je splačalo, da je narava ob tem »lomila kopja«? Seveda, saj je tako nastal cikel elementa št.

Nahajališča solitre in rast prebivalstva

Naravna fiksacija dušika s pomočjo strele in talnih bakterij letno daje približno 150 milijonov ton spojin tega elementa. Vendar pa ves vezan dušik ni vključen v cikel. Del tega se umakne iz procesa in odloži kot usedline solitre. Najbogatejša taka shramba je bila čilska puščava Atacama v vznožju Kordiljerov. Tu že leta ni deževalo. Toda občasno močni nalivi padajo na pobočja gora in izpirajo spojine tal. Vodni tokovi so tisočletja odnašali raztopljene soli, med katerimi je bilo največ solitra. Voda je izhlapela, soli so ostale ... Tako je nastalo največje nahajališče dušikovih spojin na svetu.

Drugi slavni nemški kemik Johann Rudolf Glauber, ki je živel v 17. stoletju, je opozoril na izjemen pomen dušikovih soli za razvoj rastlin. V svojih spisih, ko je razmišljal o ciklu dušikovih snovi v naravi, je uporabljal izraze, kot so "dušikovi talni sokovi" in "solitra - sol plodnosti".

Toda naravno solitro kot gnojilo so začeli uporabljati šele v začetku prejšnjega stoletja, ko so se začela razvijati čilska nahajališča. Takrat je bil to edini pomembnejši vir vezanega dušika, od katerega se je zdelo, da je bila odvisna blaginja človeštva. Dušikova industrija takrat ni prišla v poštev.

Leta 1824 je angleški duhovnik Thomas Malthus razglasil svojo zloglasno doktrino, da prebivalstvo raste veliko hitreje od proizvodnje hrane. Takrat je bil izvoz čilske solitre le okoli 1000 ton na leto. Leta 1887 je Malthusov rojak, slavni znanstvenik Thomas Huxley, napovedal skorajšnji konec civilizacije zaradi "dušikove lakote", ki naj bi prišla po razvoju nahajališč čilske solitre (njena proizvodnja je takrat znašala že več kot 500 tisoč ton letno).

Enajst let kasneje je drugi slavni znanstvenik, sir William Crookes, povedal Britanskemu društvu za napredek znanosti, da bo čez manj kot pol stoletja prišlo do zloma hrane, če prebivalstvo ne bo upadlo. Svojo žalostno napoved je argumentiral tudi z dejstvom, da bo "kmalu prišlo do popolnega izčrpanja nahajališč čilske solitre" z vsemi posledičnimi posledicami.

Te prerokbe se niso uresničile - človeštvo ni umrlo, ampak je obvladalo umetno fiksacijo elementa št. 7. Poleg tega je danes delež naravne solitre le 1,5 % svetovne proizvodnje snovi, ki vsebujejo dušik.

Kako je bil dušik vezan

Ljudje lahko že dolgo pridobivajo dušikove spojine. Enako solitro so pripravljali v posebnih lopah - solitrih, vendar je bila ta metoda zelo primitivna. Solitra je narejena iz kupov gnoja, pepela, iztrebkov, ostankov kože, krvi, krompirjevih vršičkov. Ti dve leti se gomile zalivajo z urinom in obračajo, nakar na njih nastane solinska prevleka, «je takšen opis proizvodnje soline v eni stari knjigi.

Premog, ki vsebuje do 3 % dušika, lahko služi tudi kot vir dušikovih spojin. Vezan dušik! Ta dušik se je začel izolirati med koksanjem premoga, pri čemer je zajel frakcijo amoniaka in jo prešel skozi žveplovo kislino.

Končni produkt je amonijev sulfat. Ampak to, na splošno, drobtine. Težko si je celo predstavljati, kako bi se razvijala naša civilizacija, če ne bi pravočasno rešila problema industrijsko sprejemljive fiksacije atmosferskega dušika.

Scheele je prvi vezal atmosferski dušik. Leta 1775 je dobil natrijev cianid s segrevanjem sode s premogom v atmosferi dušika:

Na 2 CO 3 + 4C + N 2 → 2NaCN + 3CO.

Leta 1780 je Priestley ugotovil, da se prostornina zraka v posodi, obrnjeni nad vodo, zmanjša, če skozi njo spustimo električno iskro, voda pa pridobi lastnosti šibke kisline. Ta poskus je bil, kot vemo (Priestley ni vedel), model naravnega mehanizma fiksacije dušika. Štiri leta pozneje je Cavendish, ki je skozi zrak, zaprt v stekleni cevi z alkalijami, spustil električno razelektritev, tam odkril solitro.

In čeprav vsi ti poskusi takrat niso mogli preseči laboratorijev, prikazujejo prototip industrijskih metod fiksacije dušika - cianamid in lok, ki so se pojavili na prelomu 19. ... 20. stoletja.

Cianamidno metodo sta leta 1895 patentirala nemška raziskovalca A. Frank in N. Caro. Po tej metodi je bil dušik pri segrevanju s kalcijevim karbidom vezan na kalcijev cianamid:

CaC 2 + N 2 → Ca(CN) 2.

Leta 1901 je Frankov sin, ki je predstavil idejo, da bi lahko kalcijev cianamid služil kot dobro gnojilo, v bistvu postavil temelje za proizvodnjo te snovi. Rast industrije fiksnega dušika je olajšal pojav poceni električne energije. Najbolj obetaven način za fiksiranje atmosferskega dušika ob koncu XIX. je veljal za oblok z uporabo električne razelektritve. Kmalu po izgradnji elektrarne Niagara so Američani v bližini (leta 1902) zagnali prvo obločno elektrarno. Tri leta kasneje je na Norveškem začela delovati ločna naprava, ki sta jo razvila teoretik in specialist za študij severnega sija H. Birkeland in praktični inženir S. Eide. Rastline te vrste so zelo razširjene; solitra, ki so jo proizvajali, se je imenovala norveška. Vendar pa je bila poraba energije pri tem procesu izjemno velika in je znašala 70 tisoč kilovat/uro na tono vezanega dušika, le 3 % te energije pa je bilo porabljenih neposredno za fiksacijo.

Skozi amoniak

Zgoraj naštete metode fiksacije dušika so bile le pristopi k metodi, ki se je pojavila malo pred prvo svetovno vojno. O njem je ameriški popularizator znanosti E. Slosson zelo duhovito pripomnil: »Vedno je bilo rečeno, da Britanci prevladujejo na morju, Francozi pa na kopnem, medtem ko Nemcem ostane le zrak. Videti je bilo, da so Nemci to šalo vzeli resno in začeli uporabljati kraljestvo zraka za napad na Britance in Francoze ... Kaiser ... je imel celo floto cepelinov in metodo fiksacije dušika, ki je ni poznal nihče drug narod. Cepelini so počili kot zračne blazine, vendar so naprave za fiksiranje dušika še naprej delovale in Nemčijo osamosvojile od Čila ne le v vojnih letih, ampak tudi v miru ... "Govorimo o sintezi amoniaka - glavnem procesu sodobna industrija vezanega dušika.

Slosson ni imel čisto prav, ko je rekel, da metode fiksiranja dušika v amonijak ne poznajo nikjer razen v Nemčiji. Teoretične temelje tega procesa so postavili francoski in britanski znanstveniki. Leta 1784 je slavni C. Berthollet ugotovil sestavo amoniaka in predlagal kemijsko ravnovesje reakcij sinteze in razgradnje te snovi. Pet let pozneje je Anglež W. Austin prvič poskusil sintetizirati NH 3 iz dušika in vodika. In končno, francoski kemik A. Le Chatelier, ki je jasno oblikoval načelo mobilnega ravnovesja, je prvi sintetiziral amoniak. Hkrati je uporabil visok tlak in katalizatorje - gobasto platino in železo. Leta 1901 je Le Chatelier patentiral to metodo.

Raziskave sinteze amoniaka sta v začetku stoletja izvajala tudi E. Perman in G. Atkins v Angliji. V svojih poskusih so ti raziskovalci kot katalizatorje uporabili različne kovine, zlasti baker, nikelj in kobalt ...

Vendar pa je v Nemčiji prvič uspelo vzpostaviti sintezo amoniaka iz vodika in dušika v industrijskem obsegu. To je zasluga slavnega kemika Fritza Haberja. Leta 1918 je prejel Nobelovo nagrado za kemijo.

Tehnologija za proizvodnjo NH 3, ki jo je razvil nemški znanstvenik, se je zelo razlikovala od drugih industrij tistega časa. Tu je bil prvič uporabljen princip zaprtega cikla z neprekinjeno delujočo opremo in rekuperacijo energije. Končni razvoj tehnologije za sintezo amonijaka je dokončal Haberjev sodelavec in prijatelj K. Bosch, ki je leta 1931 prejel tudi Nobelovo nagrado za razvoj metod kemijske sinteze pri visokih tlakih.

Na poti narave

Sinteza amoniaka je postala še en model naravne fiksacije elementa št. 7. Spomnimo se, da mikroorganizmi vežejo dušik v NH 3 . Ob vseh prednostih Haber-Boschevega postopka je v primerjavi z naravnim videti nepopoln in okoren!

"Biološka fiksacija atmosferskega dušika ... je bila nekakšen paradoks, nenehen izziv za kemike, nekakšen dokaz nezadostnosti našega znanja." Te besede pripadajo sovjetskim kemikom M.E. Volpin in A.E. Shilov, ki je poskušal fiksirati molekularni dušik v blagih pogojih.

Sprva so bili neuspehi. Toda leta 1964 so na Inštitutu za organoelementne spojine Akademije znanosti ZSSR v Volpinovem laboratoriju odkrili: v prisotnosti spojin prehodnih kovin - titana, vanadija, kroma, molibdena in železa - je element št. aktivira in v normalnih pogojih tvori kompleksne spojine, ki jih voda razgradi v amoniak. Prav te kovine služijo kot centri za fiksacijo dušika v encimih, ki vežejo dušik, in odlični katalizatorji pri proizvodnji amoniaka.

Kmalu zatem sta kanadska znanstvenika A. Allen in K. Zenof, ki sta preučevala reakcijo hidrazina N 2 H 2 z rutenijevim trikloridom, dobila kemični kompleks, v katerem se je spet v blagih pogojih izkazalo, da je dušik vezan. Ta rezultat je bil tako v nasprotju z običajnimi predstavami, da so uredniki revije, kamor so raziskovalci poslali svoj članek s senzacionalnim sporočilom, zavrnili objavo. Kasneje je sovjetskim znanstvenikom v blagih pogojih uspelo pridobiti organske snovi, ki vsebujejo dušik. O industrijskih metodah blage kemične fiksacije atmosferskega dušika je še prezgodaj govoriti, vendar nam doseženi napredek omogoča predvidevanje bližajoče se revolucije v tehnologiji fiksiranja elementa št. 7.

Sodobna znanost ni pozabila starih metod pridobivanja dušikovih spojin preko oksidov. Pri tem so glavni napori usmerjeni v razvoj tehnoloških procesov, ki pospešujejo cepitev molekule N 2 na atome. Najbolj obetavna področja oksidacije dušika so zgorevanje zraka v posebnih pečeh, uporaba plazemskih gorilnikov in uporaba pospešenega elektronskega žarka za te namene.

Zakaj bi se bali?

Danes ni razloga za strah, da bo človeštvo kdaj občutilo pomanjkanje dušikovih spojin. Industrijska fiksacija elementa #7 napreduje z neverjetno hitrostjo. Če je ob koncu 60. let prejšnjega stoletja svetovna proizvodnja vezanega dušika znašala 30 milijonov ton, bo do začetka naslednjega stoletja najverjetneje dosegla milijardo ton!

Takšni uspehi niso le spodbudni, ampak tudi zaskrbljujoči. Dejstvo je, da je umetna fiksacija N 2 in vnos ogromne količine snovi, ki vsebujejo dušik v tla, najbolj grob in pomemben človekov poseg v naravno kroženje snovi. Dandanes dušikova gnojila niso samo rodovitne snovi, ampak tudi onesnaževalci okolja. Iz tal se izpirajo v reke in jezera, povzročajo škodljivo cvetenje rezervoarjev, z zračnimi tokovi pa jih prenašajo na velike razdalje ...

Do 13% dušika, ki ga vsebujejo mineralna gnojila, gre v podtalnico. Dušikove spojine, zlasti nitrati, so za ljudi škodljive in lahko povzročijo zastrupitve. Tukaj je hranilnik dušika za vas!

Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) je sprejela najvišjo dovoljeno koncentracijo nitratov v pitni vodi: 22 mg/l za zmerne geografske širine in 10 mg/l za tropsko območje. V ZSSR sanitarni standardi urejajo vsebnost nitratov v vodi rezervoarjev po "tropskih" standardih - ne več kot 10 mg / l. Izkazalo se je, da so nitrati "dvorobo" zdravilo ...

4. oktobra 1957 je človeštvo ponovno poseglo v cikel elementa št. 7 tako, da je v vesolje izstrelilo "kroglo", napolnjeno z dušikom - prvi umetni satelit ...

Mendelejev o dušiku

“Čeprav najbolj aktivni, t.j. najlažje in pogosto kemično aktiven del zraka okoli nas je kisik, vendar je njegova največja masa, sodeč tako po prostornini kot po masi, dušik; plinasti dušik namreč predstavlja več kot 3/4, čeprav manj kot 4/5 prostornine zraka. In ker je dušik le malo lažji od kisika, je utežna vsebnost dušika v zraku približno 3/4 njegove celotne mase. Dušik, ki vstopa v zrak v tako pomembni količini, očitno ne igra posebej pomembne vloge v ozračju, katerega kemični učinek je določen predvsem z vsebnostjo kisika v njem. Toda pravo predstavo o dušiku dobimo šele, ko izvemo, da živali v čistem kisiku ne morejo dolgo živeti, celo umirajo, in da dušik v zraku, čeprav le počasi in malo po malo, tvori različne spojine, od katerih nekatere igrajo pomembno vlogo v naravi, predvsem v življenju organizmov.

Kje se uporablja dušik?

Dušik je najcenejši od vseh plinov, kemično inerten v normalnih pogojih. Široko se uporablja v kemijski tehnologiji za ustvarjanje neoksidirajočih okolij. Lahko oksidirane spojine hranimo v laboratorijih v atmosferi dušika. Izjemne slike so včasih (v skladišču ali med prevozom) postavljene v hermetične škatle, napolnjene z dušikom, da zaščitijo barvo pred vlago in kemično aktivnimi sestavinami zraka.

Dušik igra pomembno vlogo v metalurgiji in obdelavi kovin. Različne kovine v staljenem stanju različno reagirajo na prisotnost dušika. Baker je na primer popolnoma inerten glede na dušik, zato bakrene izdelke pogosto varimo v curku tega plina. Magnezij, nasprotno, pri zgorevanju v zraku daje spojine ne le s kisikom, ampak tudi z dušikom. Torej za delo z magnezijevimi izdelki pri visokih temperaturah dušikovo okolje ni primerno. Nasičenost titanove površine z dušikom daje kovini večjo trdnost in odpornost proti obrabi - tvori zelo močan in kemično inerten titanov nitrid. Ta reakcija poteka samo pri visokih temperaturah.

Pri običajnih temperaturah dušik aktivno reagira samo z eno kovino, litijem.

Največja količina dušika gre za proizvodnjo amoniaka.

dušikova narkoza

Razširjeno mnenje o fiziološki inertnosti dušika ni povsem pravilno. Dušik je v normalnih pogojih fiziološko inerten.

Ob povišanem tlaku, na primer pri potapljanju potapljačev, se poveča koncentracija raztopljenega dušika v beljakovinskih in predvsem maščobnih tkivih telesa. To vodi v tako imenovano dušikovo narkozo. Zdi se, da se potapljač napije: koordinacija gibov je motena, zavest je zmedena. O tem, da je razlog za to dušik, so se znanstveniki dokončno prepričali po opravljenih poskusih, v katerih so namesto običajnega zraka v potapljaško obleko dovajali mešanico helija in kisika. Hkrati so simptomi anestezije izginili.

vesoljski amoniak

Velika planeta sončnega sistema Saturn in Jupiter sta, kot menijo astronomi, delno sestavljena iz trdnega amoniaka. Amoniak zmrzne pri -78°C, medtem ko je na površini Jupitra na primer povprečna temperatura 138°C.

Amoniak in amonij

V veliki družini dušika je čudna spojina - amonijev NH 4. V prosti obliki ga ni nikjer, v soli pa igra vlogo alkalijske kovine. Ime "amonij" je leta 1808 predlagal slavni angleški kemik Humphrey Davy. Latinska beseda ammonium je nekoč pomenila: sol iz amonija. Amoniak je regija v Libiji. Tam je bil tempelj egipčanskega boga Amona, po katerem se je imenovala vsa regija. V amoniaku so amonijeve soli (predvsem amoniak) že dolgo pridobivali s sežiganjem kameljih iztrebkov. Pri razpadu soli je nastal plin, ki se danes imenuje amoniak.

Od leta 1787 (istega leta, ko je bil sprejet izraz "dušik") je komisija za kemijsko nomenklaturo temu plinu dala ime ammoniak (amoniak). Ruski kemik Ya.D. To ime se je Zaharovu zdelo predolgo in leta 1801 je iz njega izločil dve črki. Tako je nastal amoniak.

Smejalni plin

Od petih dušikovih oksidov sta dva - oksid (NO) in dioksid (NO 2) - našla široko industrijsko uporabo. Druga dva - dušikov anhidrid (N 2 O 3) in dušikov anhidrid (N 2 O 5) - nista pogosto na voljo v laboratorijih. Peti je dušikov oksid (N 2 O). Ima zelo poseben fiziološki učinek, zaradi katerega ga pogosto imenujejo smejalni plin.

Izjemni angleški kemik Humphrey Davy je organiziral posebna srečanja s pomočjo tega plina. Takole je eden od Davyjevih sodobnikov opisal učinek dušikovega oksida: "Nekateri gospodje so skakali po mizah in stolih, drugim so se razvezali jeziki, tretji so pokazali izjemno nagnjenost k pretepu."

Swift se je zaman smejal

Ugledni satirik Jonathan Swift se je rade volje posmehoval neplodnosti sodobne znanosti. V Gulliverjevih potovanjih je v opisu akademije Lagado takšno mesto: »Imel je na razpolago dve veliki sobi, natrpani z najbolj neverjetnimi zanimivostmi; pod njim je delalo petdeset pomočnikov. Nekateri so kondenzirali zrak v suho gosto snov in iz nje izločili soliter ... "

Sedaj je solitra iz zraka popolnoma resnična stvar. Amonijev nitrat NH 4 NO 3 je res izdelan iz zraka in vode.

Bakterije vežejo dušik

Idejo, da lahko nekateri mikroorganizmi vežejo atmosferski dušik, je prvi izrazil ruski fizik P. Kossovich. Ruski biokemik S.N. Winogradsky je bil prvi, ki je iz zemlje izoliral eno vrsto bakterij, ki vežejo dušik.

Rastline so izbirčne

Dmitry Nikolaevich Pryanishnikov je ugotovil, da ima rastlina, če ima možnost izbire, raje amonijev dušik kot nitrat. (Nitrati so soli dušikove kisline).

Pomembno oksidacijsko sredstvo

Dušikova kislina HNO 3 je eno najpomembnejših oksidantov, ki se uporabljajo v kemični industriji. Prvi, ki ga je pripravil z žveplovo kislino na soliter, je bil eden največjih kemikov 17. stoletja. Johann Rudolf Glauber.

Med spojinami, ki jih trenutno pridobivamo s pomočjo dušikove kisline, je veliko nujno potrebnih snovi: gnojila, barvila, polimerni materiali, eksplozivi.

Dvojna vloga

Nekatere spojine, ki vsebujejo dušik in se uporabljajo v kmetijski kemiji, opravljajo dvojno funkcijo. Na primer, pridelovalci bombaža uporabljajo kalcijev cianamid kot defoliant, snov, ki povzroča odpadanje listov pred žetvijo. Toda ta spojina služi tudi kot gnojilo.

Dušik v pesticidih

Vse snovi, ki vključujejo dušik, ne prispevajo k razvoju katere koli rastline. Aminske soli fenoksiocetne in triklorofenoksiocetne kisline so herbicidi. Prvi zavira rast plevelov na poljih žitnih posevkov, drugi se uporablja za čiščenje zemlje za njive - uničuje majhna drevesa in grmičevje.

Polimeri: od bioloških do anorganskih

Atomi dušika so del številnih naravnih in sintetičnih polimerov – od beljakovin do najlona. Poleg tega je dušik bistveni element anorganskih polimerov brez ogljika. Molekule anorganskega kavčuka - polifosfonitril klorida - so zaprti cikli, sestavljeni iz izmenjujočih se dušikovih in fosforjevih atomov, obdanih s klorovimi ioni. Anorganski polimeri vključujejo tudi nitride nekaterih kovin, vključno z najtršo snovjo - borazonom.

Presnova

Dušik je eden od organogenih elementov (to je, iz katerega so večinoma sestavljeni vsi organi in tkiva), katerega masni delež v človeškem telesu znaša do 2,5%. Dušik je sestavni del snovi, kot so (in torej peptidi in proteini), nukleotidi, hemoglobin, nekateri hormoni in mediatorji.

Biološka vloga dušika

Čisti (elementarni) dušik sam po sebi nima nobene biološke vloge. Biološka vloga dušika je posledica njegovih spojin. Torej v sestavi aminokislin tvori peptide in (najpomembnejša sestavina vseh živih organizmov); kot del nukleotidov tvori DNA in RNA (preko katerih se vse informacije prenašajo znotraj celice in z dedovanjem); kot del hemoglobina sodeluje pri transportu kisika iz pljuč do organov in tkiv.

Nekateri hormoni so tudi derivati ​​aminokislin, zato vsebujejo tudi dušik (insulin, glukagon, tiroksin, adrenalin itd.). Nekateri mediatorji, s pomočjo katerih »komunicirajo« živčne celice, vsebujejo tudi atom dušika (acetilholin).

Spojine, kot je dušikov oksid (II) in njegovi viri (na primer nitroglicerin - zdravilo za zniževanje krvnega tlaka), delujejo na gladke mišice krvnih žil, kar zagotavlja njihovo sprostitev in vazodilatacijo na splošno (kar vodi do znižanja tlaka).

Prehranski viri dušika

Kljub dostopnosti dušika za žive organizme (sestavlja skoraj 80 % ozračja našega planeta), človeško telo ni sposobno absorbirati dušika v tej (elementarni) obliki. Dušik vstopi v človeško telo predvsem v sestavi beljakovin, peptidov in aminokislin (rastlinskih in živalskih), pa tudi v sestavi dušikovih spojin, kot so: nukleotidi, purini itd.

pomanjkanje dušika

Kot pojav pomanjkanja dušika nikoli ne opazimo. Ker ga telo v osnovni obliki ne potrebuje, posledično do pomanjkanja nikoli ne pride. Za razliko od samega dušika je pomanjkanje snovi, ki ga vsebujejo (predvsem beljakovin), precej pogost pojav.

Vzroki za pomanjkanje dušika

• Neracionalna prehrana, ki vsebuje nezadostno količino beljakovin ali beljakovin s pomanjkljivo aminokislinsko sestavo (stradanje beljakovin);
• Kršitev prebave beljakovin v prebavnem traktu;
• Kršitev absorpcije aminokislin v črevesju;
• Distrofija in ciroza jeter;
• dedne presnovne motnje;
• Izboljšana razgradnja tkivnih beljakovin;
• Kršitev regulacije presnove dušika.

Posledice pomanjkanja dušika

• Številne motnje, ki odražajo motnje v presnovi beljakovin, aminokislin, dušikovih spojin in z dušikom povezanih bioelementov (distrofija, edemi, različne imunske pomanjkljivosti, apatija, telesna nedejavnost, duševna in telesna zaostalost itd.).

presežek dušika

Tako kot pomanjkanje tudi presežka dušika kot pojava nikoli ne opazimo – govorimo lahko le o presežku snovi, ki ga vsebujejo. Najbolj nevarno je, ko dušik vstopi v človeško telo v znatnih količinah kot del strupenih snovi, kot so nitrati in nitriti.

Vzroki za presežek dušika

• Neuravnotežena prehrana za beljakovine in aminokisline (v smeri povečanja slednjih);
• Vnos dušika s strupenimi sestavinami živil (predvsem nitrati in nitriti);
• Vnos dušika s strupenimi snovmi različnega izvora (oksidi, amoniak, dušikova kislina, cianidi itd.).

Posledice presežka dušika

• Povečana obremenitev ledvic in jeter;
• Odpor do beljakovinske hrane;
• Klinični znaki zastrupitve s strupenimi snovmi, ki vsebujejo dušik.

Gradivo pripravil: Aleksej Stepanov, ekolog

Preden preidete neposredno na dušikova gnojila, morate to razumeti najpomembnejši vir dušika v prehrani rastlin so predvsem tla sama. Oskrba rastlin s talnim dušikom v specifičnih razmerah različnih talno-klimatskih območij ni enaka. V zvezi s tem obstaja trend povečanja virov dušika v tleh v smeri od revnejših tal podzolnega pasu do debelih in navadnih černozemov, relativno bogatih z dušikom. Lahka peščena in peščena tla so izjemno revna z dušikom.

Glavne zaloge dušika v tleh so koncentrirane v njenem humusu, ki vsebuje približno 5% dušika. Večja kot je torej vsebnost humusa v tleh in močnejša kot je z njim prepojena plast zemlje, boljša je oskrba pridelka z dušikom. Humus je zelo stabilna snov; in njegova razgradnja z mikroorganizmi s sproščanjem mineralnih soli poteka zelo počasi. Zato le približno 1 % dušika v tleh od njegove celotne vsebnosti predstavljajo rastlinam dostopne vodotopne mineralne spojine.

Organski dušik v tleh je rastlinam na voljo šele po mineralizaciji.- proces, ki ga izvajajo talni mikroorganizmi z uporabo organske snovi v tleh kot vir energije. Intenzivnost mineralizacije organskega dušika je odvisna tudi od fizikalnih in kemijskih lastnosti tal, pogojev vlažnosti, temperature, zračnosti itd.

Prav tako lahko dušik prihaja iz atmosfere s padavinami in neposredno iz zraka, s pomočjo tako imenovanih fiksatorjev dušika: nekaterih bakterij, gliv in alg. Toda tega dušika je razmeroma malo in ima lahko vlogo pri prehrani z dušikom zaradi kopičenja v več letih na neobdelovalnih in nedotaknjenih zemljiščih.

Dušik v rastlinskem življenju

Vse rastlinske organske snovi ne vsebujejo dušika. Ni ga na primer v najpogostejši spojini - vlaknini, ni ga v sladkorjih, škrobu, oljih, ki jih rastlina sintetizira. Toda v sestavi aminokislin in beljakovin, ki nastanejo iz njih, je nujno prisoten dušik. Vključen je tudi v nukleinske kisline, druge najpomembnejše snovi vsake žive celice, ki so še posebej pomembne za gradnjo beljakovin in nosilke dednih značilnosti organizma. Beljakovinska telesa so tudi živi katalizatorji – encimi. Dušik vsebuje klorofil, brez katerega rastline ne morejo absorbirati sončne energije. Dušik je vključen v lipoide, alkaloide in številne druge organske spojine, ki se pojavljajo v rastlinah.

Od vegetativnih organov imajo največ dušika mladi listi, s staranjem pa se dušik seli v novonastajajoče mlade liste in poganjke. V nadaljevanju, po opraševanju cvetov in nanosu plodov, pride do vse izrazitejšega premikanja dušikovih spojin do reproduktivnih organov, kjer se kopičijo v obliki beljakovin. V času, ko seme dozori, so vegetativni organi znatno osiromašeni z dušikom.

Če pa rastline prejmejo presežek dušika, se ta kopiči v vseh organih; hkrati opazimo hiter razvoj vegetativne mase, ki upočasni zorenje in lahko zmanjša delež želenih proizvodov v skupnem pridelku gojenega pridelka.

Običajno hranjenje z dušikom ne poveča le pridelka, ampak tudi izboljša njegovo kakovost. To se izraža v povečanju deleža beljakovin in vsebnosti dragocenejših beljakovin.

Običajno z dušikom preskrbljeni pridelki hitro rastejo, njihovi listi se odlikujejo po intenzivni temno zeleni barvi in ​​veliki velikosti. Nasprotno, pomanjkanje dušika zavira rast vseh organov rastline, listi so svetlo zeleni (malo je klorofila, ki se ne tvori zaradi slabe oskrbe rastline z dušikom) in pogosto majhni. . Pridelek pade, vsebnost beljakovin v semenih se zmanjša. Zato je zaradi pomanjkanja organskega dušika v tleh potreba po zagotavljanju normalne prehrane rastlin z dušikom s pomočjo gnojil zelo pomembna naloga kmetijstva.

Uporaba dušikovih gnojil in odmerki

Z uvedbo dušikovih gnojil se poveča pridelek skoraj vseh poljščin. Dušikova gnojila v kmetijstvu in vrtnarstvu se uporabljajo povsod: za zelenjavne pridelke, za sadne in jagodičevje, sadna drevesa, grmičevje, grozdje, jagode, okrasne rastline, rože (, potonike, tulipane itd.), Uporabljajo se tudi za sadike in trate.

Stopnje uporabe

• Za sadovnjake in sadovnjake je treba povprečni odmerek za glavno uporabo za krompir, zelenjavo, sadje in jagode ter cvetlične pridelke šteti za 0,6-0,9 kg dušika na 100 m².
• Pri gnojenju krompirja, zelenjave in cvetličnih pridelkov - 0,15-0,2 kg dušika na 100 m², za sadne in jagodičevje - 0,2 - 0,3 kg dušika na 100 m².
• Za pripravo raztopine vzemite 15-30 g dušika na 10 litrov vode, ko raztopino razdelite na 10².
• Za foliarno gnojenje se uporabljajo 0,25-5% raztopine (25-50 g na 10 litrov vode), ki se porazdelijo na 100-200 m².

Vse vrednosti so podane brez upoštevanja odstotka dušika v vsaki vrsti gnojila; za pretvorbo v gnojilo ga je treba deliti z odstotkom dušika v gnojilu in pomnožiti s 100.

Dušikova gnojila vključujejo mineralna in organska gnojila, najprej razmislite o mineralnih dušikovih gnojilih.

Vrste mineralnih dušikovih gnojil

Celotno paleto proizvodnje dušikovih gnojil lahko združimo v 3 skupine:

1. Gnojila iz amoniaka (npr. amonijev sulfat, amonijev klorid);
2. Nitratna gnojila (na primer kalcijev ali natrijev nitrat);
3. Amidna gnojila (na primer sečnina).

Poleg tega se proizvajajo gnojila, ki vsebujejo dušik hkrati v obliki amoniaka in nitrata (na primer amonijev nitrat).

Glavni obseg proizvodnje dušikovih gnojil:

Vrsta dušikovega gnojila	Vsebnost dušika
amoniak
Brezvodni amoniak	82,3%
amoniakova voda	20,5%
Amonijev sulfat	20,5-21,0%
Amonijev klorid	24-25%
Nitrat
natrijev nitrat	16,4%
kalcijev nitrat	13,5-15,5%
Amonijev nitrat
Amonijev nitrat	34-35%
Apnen amonijev nitrat	20,5%
Amoniak na osnovi amonijevega nitrata	34,4-41,0%
Amoniak na osnovi kalcijevega nitrata	30,5-31,6%
amonijev sulfonitrat	25,5-26,5%
amid
kalcijev cianamid	18-21%
Urea	42,0-46,2%
Urea-formaldehid in metilen-sečnina (počasno delovanje)	38-42%
Amonijaki na osnovi sečnine	37-40%

Dušikovo-fosforno-kalijeva gnojila

Pogosto je potrebna uporaba dušikovih gnojil v kombinaciji s fosforjem in gnojili. Na primer, obstaja mešanica amonijevega nitrata, superfosfata in kostne ali dolomitne moke. Vendar pa v različnih fazah razvoja rastline potrebujejo različna razmerja gnojil. na primer v času cvetenja lahko presežek dušika le poslabša končni pridelek. Rastlina seveda potrebuje ta tri najpomembnejša hranila, vendar so za optimalen razvoj rastline potrebna še druga makro in mikrohranila. Torej dušikovo-fosforno-kalijeva gnojila niso rešitev.

Spodaj je razvrstitev mineralnih dušikovih gnojil:

Gnojila iz amoniaka in amonijevega nitrata

Amonijev nitrat

(NH4NO3) visoko zmogljivo gnojilo, vsebuje približno 34-35 % dušika. Uporablja se lahko tako za glavni uvod kot za gnojenje. Amonijev nitrat je gnojilo brez balasta, še posebej učinkovito na rahlo navlaženih območjih, kjer je visoka koncentracija talne raztopine. Na namočenih območjih je amonijev nitrat manj učinkovit, možno ga je izpirati v podtalnico s padavinami. Na lahkih peščenih tleh se gnojilo ne sme uporabljati jeseni.

Drobnokristalni amonijev nitrat se hitro strdi, zato ga moramo hraniti v zaprtih prostorih, nedostopnem vlagi in v nepremočljivi posodi. Pred nanosom na tla je treba zmleti, da ne ustvarite žepov povečane koncentracije gnojila.

Pri mešanju z mešanico je treba dodati približno 15% nevtralizacijskega sredstva, taka snov je lahko kreda, fino apno, dolomit. Pri pripravi mešanice je treba superfosfatu najprej dodati nevtralizacijsko sredstvo.

Amonijev nitrat sam po sebi zaradi svojega delovanja poveča kislost tal. Učinek na začetku uporabe morda ne bo opazen, dolgoročno pa se bo kislost povečala. Zato priporočamo, da amonijevemu nitratu dodate nevtralizator na 1 kg približno 0,7 kg nevtralizatorja, kot so kreda, apno, dolomit, slednje je še posebej dobro na lahkih peščenih tleh, saj vsebuje magnezij.

Trenutno čistega amonijevega nitrata v maloprodaji ni, obstajajo pa že pripravljene mešanice. Glede na zgoraj navedeno je dobra možnost mešanica 60% amonijevega nitrata in 40% nevtralizatorja, v takšni mešanici dobimo približno 20% dušika.

Amonijev sulfat

Amonijev sulfat (NH4)2SO4 vsebuje približno 20,5 % dušika.

Dušik iz amonijevega sulfata je rastlinam dostopen in se dobro fiksira v tleh, saj vsebuje dušik v obliki kationa, ki je v talni raztopini manj mobilen. Zato lahko to gnojilo uporabimo tudi jeseni, brez strahu pred velikimi izgubami dušika zaradi izpiranja v nižje obzorje ali podtalnico. Zelo primeren za glavno uporabo, primeren pa tudi za dognojevanje.

Ima zakislitveni učinek, zato je treba, tako kot v primeru amonijevega nitrata, dodati 1,15 kg nevtralizacijskega sredstva na 1 kg: kreda, fino apno, dolomit na lahkih peščenih tleh.

V primerjavi z amonijevim nitratom je rahlo navlažen, manj zahteven glede pogojev skladiščenja. Ne smemo pa ga mešati z alkalnimi gnojili, kot so elektrofiltrski pepel, odpadna žlindra, gašeno apno, ker so možne izgube dušika.

Po znanstvenih študijah daje amonijev sulfat odlične rezultate, če ga uporabljamo pod krompirjem.

amonijev sulfonitrat

Amonijev sulfonitrat je gnojilo iz amonijevega nitrata, ki vsebuje približno 26 % dušika, 18 % amoniaka in 8 % nitratne oblike. Zlitina amonijevega nitrata in amonijevega sulfata. Potencialna kislost je visoka. Na podzolskih tleh so potrebni enaki previdnostni ukrepi kot pri amonijevem nitratu.

Amonijev klorid

Amonijev klorid (NH4Cl) - bel ali rumen prah, fino kristaliničen, vsebuje približno 25% dušika. Amonijev klorid ima dobre fizikalne lastnosti: praktično se ne strdi, dobro se razprši in fiksira v tleh. Dušik iz amonijevega klorida je rastlinam zlahka dostopen.

Vendar ima to gnojilo eno pomembno pomanjkljivost: za 100 kg dušika pride v tla približno 250 kg klora ki je rastlinam škodljiv. Zato se lahko to gnojilo uporablja le v glavnem in jeseni, tako da se škodljivi klor spusti v spodnje horizonte, vendar so pri tej metodi izgube dušika v vsakem primeru neizogibne. Amonijev klorid je priporočljivo uporabljati na tleh, bogatih z bazami.

Nitratna gnojila

natrijev nitrat

Natrijev nitrat (NaNO3) je zelo učinkovito gnojilo, je prozoren kristal, vsebnost dušika je približno 16%. Rastline zelo dobro absorbirajo natrijev nitrat, alkalno gnojilo, ki daje prednost pred vrstami gnojil z amoniakom pri uporabi na kislih tleh. Jeseni ne morete narediti natrijevega nitrata, ker bo prišlo do znatnega izpiranja dušika iz gnojila v podtalnico. Natrijev nitrat je zelo primeren za gnojenje in uporabo pri setvi. Znanstvene študije kažejo, da natrijev nitrat daje odlične rezultate, če ga nanesemo na peso.

kalcijev nitrat

Kalcijev nitrat (Ca(NO3)2) – vsebuje relativno malo dušika, okoli 15%. Odlično za tla ne-černozemske cone, saj je alkalna. S sistematično uporabo kalcijevega nitrata se izboljšajo lastnosti kislih podzolnih tal. Gnojilo je zahtevno za skladiščenje, hitro se navlaži in pogače, pred uporabo ga je treba zdrobiti.

Amidna gnojila

Urea

(CO(NH2)2) je visoko učinkovito nebalastno gnojilo, ki vsebuje 46 % dušika. Lahko naletite na tako ime, kot je sečnina - to je drugo ime za sečnino. Sečnina se v tleh postopoma razgradi, vendar je precej mobilna, zato je jeseni ni priporočljivo zapreti. Potencialna kislost je blizu amonijevega nitrata, zato je treba pri nanašanju na kisla tla uporabiti nevtralizacijska sredstva. Sečnina se v tleh razgradi pod delovanjem encima ureaze, ki ga v zadostnih količinah najdemo v skoraj vseh tleh. Če pa uporabljate mineralna gnojila v kombinaciji z organskimi gnojili, se ta težava ne bo pojavila.

Urea je odlično foliarno gnojilo. V primerjavi z amonijevim nitratom ne opeče listov in daje odlične rezultate. Za glavno uporabo spomladi in gnojenja je sečnina prav tako popolna, vendar bo cena 1 kg sečninskega dušika večja od 1 kg dušika iz amonijevega nitrata.

Pri proizvodnji granuliranega karbamida se pojavi rastlinam škodljiva snov - biuret. Njegova vsebnost ne sme presegati 3%.

Tekoča dušikova gnojila

Prednosti tekočih gnojil so:

• Nižji stroški na enoto dušika;
• Boljša prebavljivost rastlin;
• Daljše trajanje;
• Možnost enakomerne porazdelitve.

Slabosti tekočih gnojil:

• Težave pri skladiščenju (ne bi smeli biti doma) in prevozu;
• Ko zadene liste, povzročijo opekline;
• Potreba po posebnih orodjih za izdelavo.

Tekoči amoniak (NH3) je plin z ostrim vonjem in vsebuje približno 82 % dušika. Hitro izhlapi, v stiku z drugimi telesi jih ohladi. Ima močan parni pritisk. Za uspešno uporabo je potrebno vdelati v zemljo do globine najmanj 8 cm. tako da gnojilo ne izhlapi. Obstaja tudi amonijačna voda - rezultat raztapljanja tekočega amoniaka v vodi. Vsebuje približno 20% dušika.

Organska dušikova gnojila

Dušik v majhnih količinah (0,5-1%) vsebujejo vse vrste gnoja, (1-2,5%) največ v račjih, kokošjih in golobjih iztrebkih, vendar je tudi najbolj strupen.

Naravna organska dušikova gnojila lahko naredite tudi z lastnimi rokami: kompostni kupi (zlasti na) vsebujejo nekaj dušika (do 1,5%), kompost iz gospodinjskih odpadkov vsebuje tudi do 1,5% dušika. Zelena masa (volčji bob, sladka detelja, grašica, detelja) vsebuje približno 0,4-0,7% dušika, zeleno listje vsebuje 1-1,2%, jezerski mulj (1,7-2,5%).

Vendar uporaba organskih gnojil kot edinega vira dušika je neracionalna, saj lahko to poslabša kakovost tal, jih na primer zakisa in ne bo ustvarilo potrebnega dušika za rastline. Racionalna pa je uporaba kompleksa mineralnih dušikovih gnojil in organskih.

Dušik v organskih gnojilih vsebuje majhno količino. 0,5-1% dušika vsebuje vse vrste gnoja. Ptičji iztrebki 1-2,5% dušika. Največji odstotek dušika je v račjem, kokošjem in golobjem gnoju, vendar je tudi najbolj strupen. Največjo količino dušika vsebuje vermikompost do 3%.

Naravna organska dušikova gnojila lahko naredite tudi z lastnimi rokami: kompostni kupi (zlasti na osnovi šote) vsebujejo določeno količino dušika (do 1,5%), kompost iz gospodinjskih odpadkov vsebuje tudi do 1,5% dušika. Zelena masa (volčji bob, sladka detelja, grašica, detelja) vsebuje približno 0,4-0,7% dušika, zeleno listje vsebuje 1-1,2%, jezerski mulj (1,7-2,5%).

Za "izboljšanje" komposta je priporočljivo uporabiti številne rastline, ki vsebujejo snovi, ki zavirajo razvoj gnitnih procesov. Sem spadajo gorčica, različne mete, koprive, gabez (je bogat s topnim kalijem), hren.

Organsko gnojilo z visoko vsebnostjo dušika lahko pripravimo iz mulleina. Če želite to narediti, dajte mullein v sod, napolnite sod za eno tretjino, napolnite z vodo in pustite, da fermentira 1-2 tedna. Nato 3-4 krat razredčimo z vodo in zalijemo rastline. Predhodno zalivanje. Zmoreš. Uvedba katerega koli gnojila zakisa tla, zato je potrebno narediti pepel, dolomitno moko, apno.

Vendar ni priporočljivo izvajati dušikovih gnojil s pepelom hkrati. Ker se s to kombinacijo dušik spremeni v amoniak in hitro izhlapi.

Kaj je torej organski dušik za prehrano rastlin?

Naravna dušikova gnojila in vsebnost dušika v njih.

• gnoj - do 1% (konj - 0,3-0,8%, svinjina - 0,3-1,0%, mullein - 0,1-0,7%);
• biohumus ali vermikompost - do 3%
• humus - do 1%;
• iztrebki (ptica, golob, raca) - do 2,5%;
• kompost s šoto - do 1,5%;
• gospodinjski odpadki - do 1,5%;
• zeleno listje - do 1,2%;
• zelena masa - do 0,7%;
• jezerski mulj - do 2,5%.

Organska dušikova gnojila zavirajo kopičenje nitratov v tleh, vendar jih uporabljamo previdno. Vnos gnoja (komposta) v tla spremlja sproščanje dušika do 2 g / kg v 3-4 mesecih. Rastline ga zlahka absorbirajo.

Še nekaj statistike, ena tona polrazpadlega gnojila vsebuje 15 kg amonijevega nitrata, 12,5 kg kalijevega klorida in prav toliko superfosfata.

Vsako leto do 40 gr. vezanega dušika. Poleg tega je talna mikroflora, ki predeluje atmosferski dušik, sposobna zemljo obogatiti z dušikom v količini od 50 do 100 gramov na sto kvadratnih metrov. Samo posebne rastline, ki vežejo dušik, lahko zagotovijo več vezanega dušika za tla.

Naravni vir organskega dušika so lahko rastline, ki vežejo dušik in se uporabljajo kot pokrovni posevki. Nekatere rastline, kot so fižol in detelja, volčji bob, lucerna in številne druge, shranjujejo dušik v svojih koreninskih gomoljih. Ti vozlički sproščajo dušik v tla postopoma skozi življenje rastline, in ko rastlina odmre, preostali dušik poveča splošno rodovitnost tal. Take rastline imenujemo zeleno gnojenje in na splošno.

Pletenje graha ali fižola, posajenega na vašem mestu v enem letu, lahko v tleh kopiči 700 gramov dušika. Tkanje detelje - 130 gramov. Volčji bob - 170 gramov in lucerna - 280 gramov.

Setev teh rastlin po spravilu in odstranitev rastlinskih ostankov z mesta bo obogatila tla z dušikom.

Mlečna sirotka kot organski vir dušika, fosforja in kalija.

Najbolj dostopno dušikovo gnojilo za rastline je sirotka. Zaradi vsebnosti beljakovin v njem, ki v procesu zalivanja rastlin z dodatkom sirotke vstopi v tla. In tam se pod vplivom talne mikroflore sprosti dušik, ki postane na voljo rastlinam. To pomeni, da se na ta način izvaja gnojenje rastlin z dušikom.

Za izvedbo takega hranjenja je potrebno razredčiti 1 liter sirotke v 10 litrih vode. In zalivajte rastline s hitrostjo 1 litra seruma, razredčenega 10-krat na rastlino.

Če najprej dodate 40 ml lekarniškega amoniaka na 1 liter seruma. Ta amoniak reagira z mlečno kislino, kar povzroči amonijev laktat.

Z redno uporabo podobne raztopine ne bomo mogli vplivati ​​na kislost tal, kar je zelo dobro. Ker če sirotki ne bi dodajali amoniaka. Potem bi se s pogosto uporabo sirotke za koreninsko hranjenje rastlin kislost tal neizogibno povečala.

Poleg tega sama sirotka vsebuje veliko količino mineralov. Vsakih 100 gramov sirotke vsebuje:

• 78 miligramov fosforja;
• 143 miligramov kalija;
• 103 miligrama kalcija.

V majhnih količinah vsebuje tudi magnezij in natrij.

gabez officinalis

Naravna dušikova gnojila, pridobljena z industrijsko predelavo.

Krvna moka je organski proizvod iz posušene krvi in ​​vsebuje 13 odstotkov skupnega dušika. To je zelo visok odstotek dušika v gnojilu. Krvno moko lahko uporabite kot dušikovo gnojilo, tako da jo potresete po površini zemlje in prelijete z vodo, da pomaga absorbirati krvno moko. Krvno moko lahko zmešate tudi neposredno z vodo in jo uporabite kot tekoče gnojilo.

Krvna moka je še posebej dober vir dušika za ljubitelje rodovitne zemlje, kot sta solata in koruza, saj hitro deluje.
Krvno moko lahko uporabimo kot sestavino komposta ali kot pospeševalnik razgradnje drugih organskih materialov, saj katalizira procese razgradnje.

Sojina moka je vir dušikove prehrane za mikroorganizme v tleh. Ko mikroflora tal razgradi sojino moko, bo mineraliziran dušik postal dostopen rastlinam. Lahko se uporablja tudi kot sestavina komposta skupaj z ribjo moko. Ki bo po mineralizaciji postal ne le vir dušika, ampak tudi številnih elementov v sledovih.

Video o dušikovih gnojilih: