ชื่อภาษาฝรั่งเศสสำหรับองค์ประกอบ (azote) ซึ่งมีรากฐานมาจากภาษารัสเซียนั้นถูกเสนอในศตวรรษที่ 18 Lavoisier ก่อตัวขึ้นจากคำนำหน้าเชิงลบของกรีก "a" และคำว่า "zoe" - ชีวิต (รากเดียวกันในคำว่าสัตววิทยาและมวลของอนุพันธ์ - สวนสัตว์, ภูมิศาสตร์สัตว์ ฯลฯ ) เช่น "ไนโตรเจน" หมายถึง "ไร้ชีวิต", "ไม่ช่วยชีวิต" จากแหล่งกำเนิดเดียวกันและชื่อภาษาเยอรมันขององค์ประกอบนี้ Stickstoff - สารที่ทำให้หายใจไม่ออก ราก "azo" ยังมีอยู่ในคำศัพท์ทางเคมี "azide", "azo compound", "azine" เป็นต้น และละตินไนโตรเจนและไนโตรเจนในภาษาอังกฤษมาจาก "neter" ของฮีบรู (กรีก "nitron", Latin nitrum) ; ดังนั้นในสมัยโบราณจึงเรียกว่าด่างธรรมชาติ - โซดาและต่อมา - ดินประสิว ชื่อ "ไนโตรเจน" ไม่ค่อยเหมาะสมนัก แม้ว่าไนโตรเจนในก๊าซจะไม่เหมาะสำหรับการหายใจ แต่องค์ประกอบนี้จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับชีวิต องค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยองค์ประกอบที่ค่อนข้างเล็ก และหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของพวกมันคือไนโตรเจน ในโปรตีน - ประมาณ 17% ของไนโตรเจน ไนโตรเจนยังรวมอยู่ในองค์ประกอบของโมเลกุล DNA และ RNA ซึ่งรับประกันการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

มีไนโตรเจนอยู่มากบนโลก แต่ปริมาณสำรองหลักของมันกระจุกตัวอยู่ในชั้นบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพันธะสาม NєN มีความแข็งแรงสูง (942 kJ/โมล ซึ่งเกือบ 4 เท่าของพลังงานพันธะ Cl–Cl) โมเลกุลไนโตรเจนจึงมีความแข็งแรงมากและมีปฏิกิริยาต่ำ เป็นผลให้ไม่มีสัตว์หรือพืชใดสามารถดูดซับก๊าซไนโตรเจนจากอากาศได้ พวกเขาได้รับองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนและส่วนประกอบที่จำเป็นอื่น ๆ ของร่างกายที่ไหน? สัตว์ได้รับไนโตรเจนจากการกินพืชและสัตว์อื่นๆ พืชสกัดไนโตรเจนพร้อมกับสารอาหารอื่นๆ จากดิน และมีพืชตระกูลถั่วเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่สามารถดูดซับไนโตรเจนจากอากาศ - ไม่ใช่ด้วยตัวเอง แต่ต้องขอบคุณแบคทีเรียที่เป็นปมที่อาศัยอยู่บนรากของพวกมัน

แหล่งที่มาหลักของไนโตรเจนในดินคือการตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ กล่าวคือ การจับไนโตรเจนในบรรยากาศและการเปลี่ยนแปลงโดยจุลินทรีย์ให้อยู่ในรูปแบบที่พืชดูดซึมได้ จุลินทรีย์สามารถอาศัยอยู่ในดินได้ด้วยตัวเองหรือสามารถอยู่ร่วมกันได้ ("ชุมชน") กับพืชบางชนิด ส่วนใหญ่เป็นพืชตระกูลถั่ว - โคลเวอร์ ถั่ว ถั่ว หญ้าชนิต ฯลฯ แบคทีเรีย "ตกลง" บนรากของพืชเหล่านี้ - ในก้อนพิเศษ พวกมันมักถูกเรียกว่าเป็นก้อนแบคทีเรีย จุลินทรีย์เหล่านี้ประกอบด้วยเอ็นไซม์เชิงซ้อน ไนโตรเจน ที่สามารถลดไนโตรเจนเป็นแอมโมเนียได้ จากนั้นด้วยความช่วยเหลือของระบบเอนไซม์อื่น ๆ แอมโมเนียจะถูกแปลงเป็นสารประกอบไนโตรเจนอื่น ๆ ซึ่งพืชดูดซึมได้ แบคทีเรียที่มีชีวิตอิสระจับไนโตรเจนได้มากถึง 50 กก. ต่อปีต่อ 1 เฮกตาร์ และแบคทีเรียที่เป็นปม - อีก 150 กก. และในสภาวะที่เอื้ออำนวยโดยเฉพาะ - มากถึง 500 กก.!

แหล่งที่สองของไนโตรเจนตามธรรมชาติในดินคือฟ้าผ่า ทุกๆ วินาที จะมีฟ้าผ่าโดยเฉลี่ย 100 ครั้งทั่วโลก และแม้ว่าแต่ละตัวจะใช้เวลาเพียงเสี้ยววินาที แต่กำลังไฟฟ้ารวมของพวกมันถึง 4 พันล้านกิโลวัตต์ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่องฟ้าผ่า - สูงถึง 20,000 ° C นำไปสู่การทำลายโมเลกุลไนโตรเจนและออกซิเจนด้วยการก่อตัวของไนตริกออกไซด์ NO จากนั้นออกซิเจนในบรรยากาศจะถูกออกซิไดซ์ให้เป็นไดออกไซด์: 2NO + O 2  2NO 2 ไดออกไซด์ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนส่วนเกินกับความชื้นในบรรยากาศกลายเป็นกรดไนตริก: 4NO 2 + 2H 2 O + O 2  4HNO 3 ผลจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ทำให้มีการผลิตกรดไนตริกประมาณ 2 ล้านตันทุกวันในบรรยากาศ หรือมากกว่า 700 ล้านตันต่อปี สารละลายกรดไนตริกอ่อนๆ ตกลงสู่พื้นพร้อมกับฝน "กรดท้องฟ้า" จำนวนนี้น่าสนใจเมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตภาคอุตสาหกรรม การผลิตกรดไนตริกเป็นหนึ่งในโรงงานผลิตที่ใหญ่ที่สุด ปรากฎว่ามนุษย์ที่นี่อยู่ห่างไกลจากธรรมชาติ: การผลิตกรดไนตริกของโลกอยู่ที่ประมาณ 30 ล้านตัน เนื่องจากการแตกตัวของโมเลกุลไนโตรเจนด้วยฟ้าผ่า กรดไนตริกประมาณ 15 กิโลกรัมในแต่ละปีจึงตกลงมาบนผิวโลกแต่ละเฮกตาร์ ซึ่งรวมถึง ภูเขาและทะเลทราย ทะเล และมหาสมุทร ในดินกรดนี้จะกลายเป็นเกลือ - ไนเตรตซึ่งพืชดูดซึมได้อย่างสมบูรณ์

ดูเหมือนว่า "ไนโตรเจนพายุฝนฟ้าคะนอง" ไม่สำคัญสำหรับพืชผล แต่โคลเวอร์และพืชตระกูลถั่วอื่น ๆ ครอบคลุมเพียงส่วนเล็ก ๆ ของพื้นผิวโลก สายฟ้าเริ่มส่องประกายในบรรยากาศเมื่อหลายพันล้านปีก่อน นานก่อนที่แบคทีเรียตรึงไนโตรเจนจะปรากฏขึ้น ดังนั้นพวกมันจึงมีบทบาทสำคัญในการตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศ ตัวอย่างเช่น ในช่วงสองพันปีที่ผ่านมา ฟ้าผ่าได้แปลงไนโตรเจน 2 ล้านล้านตันให้เป็นปุ๋ย - ประมาณ 0.1% ของปริมาณทั้งหมดในอากาศ!

Liebig กับ Malthus. ในปี ค.ศ. 1798 Thomas Malthus นักเศรษฐศาสตร์ชาวอังกฤษ (ค.ศ. 1766–1834) ได้ตีพิมพ์หนังสือที่มีชื่อเสียงของเขา ประสบการณ์ของประชากร. ในนั้นเขาชี้ให้เห็นว่าประชากรมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณเช่น เช่น 1, 2, 4, 8, 16... ในขณะเดียวกัน วิธีการดำรงชีวิตในช่วงเวลาเดียวกัน แม้ในสภาวะที่เอื้ออำนวยที่สุด ก็สามารถเติบโตได้ในความก้าวหน้าทางคณิตศาสตร์เท่านั้น กล่าวคือ เช่น 1, 2, 3, 4... ตัวอย่างเช่น ตามทฤษฎีนี้ การผลิตอาหารสามารถเติบโตได้จากการขยายพื้นที่เกษตรกรรม การเพาะปลูกที่ดีขึ้นของพื้นที่เพาะปลูก และอื่นๆ จากทฤษฎีของ Malthus ตามมาว่าในอนาคตมนุษยชาติจะถูกคุกคามด้วยความอดอยาก ในปี 1887 ข้อสรุปนี้ได้รับการยืนยันโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Thomas Huxley (1825–1897) เพื่อนของ Charles Darwin และผู้เผยแพร่คำสอนของเขา

เพื่อหลีกเลี่ยง "ความอดอยาก" ของมนุษยชาติจึงจำเป็นต้องเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรอย่างรวดเร็วและด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องแก้ปัญหาที่สำคัญที่สุดของธาตุอาหารพืช น่าจะเป็นการทดลองครั้งแรกในทิศทางนี้ในช่วงต้นทศวรรษ 1630 โดยนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคนหนึ่งในยุคของเขา แพทย์และนักเล่นแร่แปรธาตุชาวดัตช์ Jan Baptiste van Helmont (1579-1644) เขาตัดสินใจที่จะตรวจสอบว่าพืชได้รับสารอาหารจากที่ใด - จากน้ำหรือจากดิน Van Helmont นำดินแห้ง 200 ปอนด์ (ประมาณ 80 กก.) เทลงในหม้อขนาดใหญ่ ปลูกกิ่งวิลโลว์ในดิน และเริ่มรดน้ำด้วยน้ำฝนอย่างขยันขันแข็ง กิ่งเริ่มหยั่งรากและเริ่มเติบโตทีละน้อยกลายเป็นต้นไม้ ประสบการณ์นี้กินเวลาห้าปีพอดี ปรากฎว่าในช่วงเวลานี้ พืชมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น 164 ปอนด์ 3 ออนซ์ (ประมาณ 66 กก.) ในขณะที่โลก "สูญเสีย" เพียง 3 ออนซ์ กล่าวคือ น้อยกว่า 100 กรัม ดังนั้น Van Helmont จึงสรุปว่า พืชรับสารอาหารจากน้ำเท่านั้น

การศึกษาในภายหลังดูเหมือนจะหักล้างข้อสรุปนี้: ท้ายที่สุด ไม่มีคาร์บอนในน้ำ ซึ่งประกอบเป็นพืชส่วนใหญ่! จากนี้ไปพืชจะ "กินอากาศ" โดยแท้จริงแล้วดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากมัน ซึ่งเป็นชนิดเดียวกับที่ Van Helmont เพิ่งค้นพบและเรียกว่า "อากาศในป่า" ชื่อนี้ไม่ใช้แก๊สเลยเพราะมีมากในป่า แต่เกิดจากการที่มันเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้ถ่าน ...

คำถามเกี่ยวกับ "โภชนาการทางอากาศ" ของพืชได้รับการพัฒนาเมื่อปลายศตวรรษที่ 18 Jean Senebier นักพฤกษศาสตร์และนักสรีรวิทยาชาวสวิส (ค.ศ. 1742–1809) เขาทดลองพิสูจน์แล้วว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถูกย่อยสลายในใบพืช ในขณะที่ออกซิเจนถูกปล่อยออกมา และคาร์บอนยังคงอยู่ในพืช แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนคัดค้านมุมมองนี้อย่างรุนแรง โดยปกป้อง "ทฤษฎีฮิวมัส" ซึ่งพืชกินสารอินทรีย์ที่สกัดจากดินเป็นหลัก สิ่งนี้ดูเหมือนจะได้รับการยืนยันจากการทำฟาร์มแบบโบราณ: ดินที่อุดมไปด้วยฮิวมัส ใส่ปุ๋ยอย่างดี ให้ผลผลิตเพิ่มขึ้น...

อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีฮิวมัสไม่ได้คำนึงถึงบทบาทของแร่ธาตุซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับพืช พืชดึงสารเหล่านี้ออกจากดินในปริมาณมาก และเมื่อเก็บเกี่ยว สารเหล่านี้จะถูกพัดออกจากทุ่ง จัสทุส ลีบิก นักเคมีชาวเยอรมันได้ชี้ให้เห็นถึงเหตุการณ์นี้ เช่นเดียวกับความจำเป็นในการคืนแร่ธาตุกลับคืนสู่ดิน ในปี ค.ศ. 1840 เขาได้ตีพิมพ์หนังสือ เคมีอินทรีย์ที่ประยุกต์ใช้กับการเกษตรและสรีรวิทยาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเขาเขียนว่า: "เวลาจะมาถึงเมื่อแต่ละทุ่งตามพืชที่จะปลูกบนนั้นจะได้รับการปฏิสนธิด้วยปุ๋ยของตัวเองที่เตรียมไว้ในพืชเคมี"

ในตอนแรก ความคิดของ Liebig พบกับความเกลียดชัง Hugo Mol (1805–1872) ศาสตราจารย์ด้านพฤกษศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยทูบิงเงนเขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้ว่า “นี่เป็นหนังสือที่ไร้ยางอายที่สุดที่เคยตกมาอยู่ในมือฉัน” “หนังสือที่ไร้ความหมายโดยสิ้นเชิง” นักเขียนชาวเยอรมันผู้โด่งดังฟริตซ์ รอยเตอร์ (ค.ศ. 1810–ค.ศ. 1874) ซึ่งทำงานด้านเกษตรกรรมมาระยะหนึ่งกล่าว หนังสือพิมพ์เยอรมันเริ่มตีพิมพ์จดหมายและการ์ตูนที่ดูถูกเกี่ยวกับลีบิกและทฤษฎีโภชนาการแร่ธาตุของพืช Liebig เองส่วนหนึ่งต้องโทษในเรื่องนี้ซึ่งในตอนแรกเชื่ออย่างผิดพลาดว่าปุ๋ยแร่ธาตุควรมีเฉพาะโพแทสเซียมและฟอสฟอรัสในขณะที่องค์ประกอบที่จำเป็นที่สาม - ไนโตรเจน - พืชสามารถดูดซับจากอากาศได้

ความผิดพลาดของ Liebig อาจเป็นเพราะการตีความการทดลองของนักเคมีเกษตรชาวฝรั่งเศสชื่อ Jean Baptiste Boussingault ที่ผิดพลาด (ค.ศ. 1802-1887) ในปีพ.ศ. 2381 เขาชั่งน้ำหนักเมล็ดพืชบางชนิดในดินที่ไม่มีปุ๋ยไนโตรเจน และหลังจาก 3 เดือน เขาก็ชั่งน้ำหนักถั่วงอก ในข้าวสาลีและข้าวโอ๊ตมวลยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในขณะที่โคลเวอร์และถั่วเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (ในถั่วเช่นจาก 47 เป็น 100 มก.) จากนี้ ได้ข้อสรุปที่ไม่ถูกต้องว่าพืชบางชนิดสามารถดูดซับไนโตรเจนจากอากาศได้โดยตรง ในเวลานั้น ยังไม่มีใครรู้เรื่องแบคทีเรียที่เป็นก้อนกลมที่อาศัยอยู่บนรากของพืชตระกูลถั่วและดักจับไนโตรเจนในบรรยากาศ เป็นผลให้ความพยายามครั้งแรกที่จะใช้เฉพาะปุ๋ยโปแตช - ฟอสฟอรัสทุกที่ให้ผลลัพธ์เชิงลบ Liebig มีความกล้าที่จะยอมรับความผิดพลาดของเขาอย่างเปิดเผย ทฤษฎีของเขาชนะในที่สุด ผลที่ได้คือการนำการเกษตรมาใช้ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 ปุ๋ยเคมีและการก่อสร้างพืชเพื่อการผลิต

วิกฤตไนโตรเจน

ไม่มีปัญหาเฉพาะกับปุ๋ยฟอสฟอรัสและโปแตช: สารประกอบโพแทสเซียมและฟอสฟอรัสพบมากในลำไส้ของโลก สถานการณ์ที่มีไนโตรเจนแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ด้วยการเพิ่มความเข้มข้นของการเกษตรซึ่งควรจะเลี้ยงประชากรโลกที่เติบโตอย่างรวดเร็ว แหล่งธรรมชาติไม่สามารถรับมือกับการเติมไนโตรเจนสำรองในดินได้อีกต่อไป มีความจำเป็นเร่งด่วนในการหาแหล่งที่มาของไนโตรเจน "ที่ถูกผูกไว้" นักเคมีสามารถสังเคราะห์สารประกอบบางชนิดได้ เช่น ลิเธียมไนไตรด์ Li 3 N โดยเริ่มจากไนโตรเจนในบรรยากาศ แต่ด้วยวิธีนี้ มันเป็นไปได้ที่จะได้รับกรัม อย่างดีที่สุด กิโลกรัมของสาร ในขณะที่ต้องใช้หลายล้านตัน!

เป็นเวลาหลายศตวรรษ แหล่งไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้เกือบเท่าเดียวคือดินประสิว คำนี้มาจากภาษาละติน sal - เกลือและไนตรัม แท้จริงแล้ว - "เกลืออัลคาไลน์": ในสมัยนั้น องค์ประกอบของสารไม่เป็นที่รู้จัก ปัจจุบันดินประสิวเรียกว่าเกลือของกรดไนตริก - ไนเตรต ดินประสิวมีความเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์สำคัญหลายอย่างในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ ตั้งแต่สมัยโบราณรู้จักเพียงดินประสิวที่เรียกว่าอินเดียน - โพแทสเซียมไนเตรต KNO 3 แร่หายากนี้นำมาจากอินเดียในขณะที่ยุโรปไม่มีแหล่งดินประสิวตามธรรมชาติ ดินประสิวอินเดียใช้สำหรับการผลิตดินปืนเท่านั้น ทุกๆ ศตวรรษจำเป็นต้องมีดินปืนมากขึ้นเรื่อยๆ และดินประสิวนำเข้าไม่เพียงพอ และมีราคาแพงมาก

เมื่อเวลาผ่านไป พวกเขาเรียนรู้ที่จะหาดินประสิวใน "ไนเตรต" พิเศษจากสารอินทรีย์ตกค้างต่างๆ ที่มีไนโตรเจน ไนโตรเจนค่อนข้างมาก เช่น ในโปรตีน ถ้าเศษซากแห้งถูกเผาอย่างง่าย ๆ ไนโตรเจนในนั้นจะถูกออกซิไดซ์เป็นแก๊ส N 2 แต่ถ้าพวกเขาสัมผัสกับการสลายตัวภายใต้อิทธิพลของแบคทีเรียไนตริไฟริ่งไนโตรเจนจะกลายเป็นไนเตรตซึ่งถูกชะล้างในสมัยก่อนในกองพิเศษ - กองและดินประสิวเรียกว่ากอง พวกเขาทำแบบนี้ ขยะอินทรีย์หลายชนิดผสมกัน - มูลสัตว์ เครื่องในของสัตว์ ตะกอน สารละลายหนองบึง ฯลฯ ขยะ, มะนาว, เถ้าถูกเติมไว้ที่นั่นด้วย ส่วนผสมที่น่ากลัวนี้ถูกเทลงในหลุมหรือทำเป็นกองและเทปัสสาวะหรือสารละลายจำนวนมาก คุณสามารถจินตนาการถึงกลิ่นที่มาจากการผลิตนี้! เนื่องจากกระบวนการย่อยสลายภายในหนึ่งถึงสองปี ดินประสิว 1 กิโลกรัมจึงได้รับจาก "ดินประสิว" 6 กิโลกรัมซึ่งถูกทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรก ดินประสิวส่วนใหญ่ได้รับในฝรั่งเศส: รัฐบาลให้รางวัลแก่ผู้ที่มีส่วนร่วมในการผลิตที่ไม่พึงประสงค์นี้อย่างไม่เห็นแก่ตัว

ด้วยความพยายามของ Liebig เห็นได้ชัดว่าดินประสิวจำเป็นสำหรับการเกษตร และในปริมาณที่มากกว่าการผลิตดินปืน วิธีเก่าในการได้มาซึ่งมันไม่เหมาะกับสิ่งนี้โดยสิ้นเชิง

ดินประสิวชิลี

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2373 เป็นต้นมา การพัฒนาแหล่งสะสมของดินประสิวชิลี ซึ่งเป็นแหล่งไนโตรเจนธรรมชาติที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดได้เริ่มต้นขึ้น ในชิลี มีพื้นที่กว้างใหญ่ที่ฝนไม่ตก เช่น ทะเลทรายอาตากามา ซึ่งอยู่บริเวณเชิงเขาของเทือกเขาคอร์ดีเยราที่ระดับความสูงประมาณ 1,000 เมตรเหนือระดับน้ำทะเล อันเป็นผลมาจากกระบวนการนับพันปีของการสลายตัวของซากอินทรีย์พืชและสัตว์ (ส่วนใหญ่เป็นมูลนก - กัวโน) การสะสมของดินประสิวที่ไม่ซ้ำกันเกิดขึ้นใน Atacama อยู่ห่างจากชายฝั่งทะเล 40-50 กม. เมื่อตะกอนเหล่านี้เริ่มพัฒนา พวกมันจะขยายเป็นแถบยาวประมาณ 200 กม. และกว้าง 3 กม. โดยมีความหนาของชั้น 30 ซม. ถึง 3 ม. ในแอ่ง ชั้นจะหนาขึ้นอย่างเห็นได้ชัดและดูเหมือนทะเลสาบที่แห้งแล้ว จากการวิเคราะห์ได้แสดงให้เห็น ดินประสิวของชิลีคือโซเดียมไนเตรตที่มีสิ่งเจือปนของซัลเฟตและโซเดียมคลอไรด์ ดินเหนียวและทราย บางครั้งพบซากของขี้เถ้าที่ยังไม่ย่อยสลายในดินประสิว คุณลักษณะที่น่าสนใจของดินประสิวของชิลีคือการมีโซเดียมไอโอเดต NaIO 3 อยู่ในนั้น

โดยปกติหินจะนิ่มและหลุดออกจากพื้นได้ง่าย แต่บางครั้งดินประสิวก็หนาแน่นจนต้องระเบิดเพื่อสกัด หลังจากที่หินละลายในน้ำร้อน สารละลายจะถูกกรองและทำให้เย็นลง ในเวลาเดียวกันโซเดียมไนเตรตบริสุทธิ์ตกตะกอนซึ่งขายเป็นปุ๋ย ไอโอดีนถูกสกัดจากสารละลายที่เหลือ ในศตวรรษที่ 19 ชิลีกลายเป็นซัพพลายเออร์หลักของดินประสิว การพัฒนาแหล่งแร่ขึ้นเป็นที่แรกในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ของชิลีในศตวรรษที่ 19

เพื่อให้ได้โพแทสเซียมไนเตรตจากชิลีไนเตรต ปฏิกิริยา NaNO 3 + KCl ® NaCl + KNO 3 ถูกนำมาใช้ ปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นได้เนื่องจากความแตกต่างอย่างมากในความสามารถในการละลายของผลิตภัณฑ์ที่อุณหภูมิต่างกัน ความสามารถในการละลายของ NaCl (เป็นกรัมต่อน้ำ 100 กรัม) จะเปลี่ยนจาก 39.8 g ที่ 100 ° C เป็น 35.7 g ที่ 0 ° C เท่านั้นในขณะที่ความสามารถในการละลายของ KNO 3 ที่อุณหภูมิเดียวกันแตกต่างกันอย่างมากคือ 246 และ 13.3 G! ดังนั้น หากคุณผสมสารละลายเข้มข้นร้อนของ NaNO 3 และ KCl แล้วทำให้ส่วนผสมเย็นลง จากนั้น KNO 3 ส่วนที่สำคัญจะตกตะกอน และ NaCl เกือบทั้งหมดจะยังคงอยู่ในสารละลาย

ดินประสิวของชิลี - โซเดียมไนเตรตธรรมชาติ - ได้ตอบสนองความต้องการของมนุษย์มานานหลายทศวรรษ แต่ทันทีที่มีการเปิดเผยความสำคัญอันเป็นเอกลักษณ์ของแร่ธาตุนี้เพื่อการเกษตรของโลก พวกเขาเริ่มคำนวณว่าของขวัญจากธรรมชาติอันเป็นเอกลักษณ์นี้จะคงอยู่ได้นานเท่าใด การประมาณการครั้งแรกค่อนข้างมองโลกในแง่ดี - ในปี 1885 ปริมาณสำรองดินประสิวถูกกำหนดไว้ที่ 90 ล้านตัน ปรากฎว่าเราไม่สามารถกังวลเกี่ยวกับ "ความอดอยากไนโตรเจน" ของพืชได้อีกหลายปี แต่การคำนวณเหล่านี้ไม่ได้คำนึงถึงการเติบโตอย่างรวดเร็วของประชากรและอัตราการผลิตทางการเกษตรทั่วโลก

ในช่วงเวลาของ Malthus การส่งออกดินประสิวของชิลีมีเพียง 1,000 ตันต่อปีเท่านั้น ในปี พ.ศ. 2430 มีจำนวนถึง 500,000 ตันต่อปีและเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 นับเป็นล้าน! สต็อกดินประสิวของชิลีหมดลงอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ความต้องการไนเตรตเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเป็นพิเศษ สถานการณ์เลวร้ายลงจากข้อเท็จจริงที่ว่าดินประสิวยังถูกบริโภคในปริมาณมากโดยอุตสาหกรรมการทหาร ดินปืนปลายศตวรรษที่ 19 มีโพแทสเซียมไนเตรต 74–75% จำเป็นต้องพัฒนาวิธีการใหม่ในการรับปุ๋ยไนโตรเจนและมีเพียงอากาศในบรรยากาศเท่านั้นที่สามารถเป็นแหล่งที่มาได้

เอาชนะ "ความหิวไนโตรเจน"

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 สำหรับการตรึงไนโตรเจนทางอุตสาหกรรมได้มีการเสนอวิธีไซยานาไมด์ ขั้นแรก ได้แคลเซียมคาร์ไบด์โดยการให้ความร้อนกับส่วนผสมของมะนาวและถ่านหิน: CaO + 3C ® CaC 2 + CO ที่อุณหภูมิสูง คาร์ไบด์ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนในบรรยากาศเพื่อสร้างแคลเซียมไซยานาไมด์: CaC 2 + N 2 ® CaCN 2 + C สารประกอบนี้กลายเป็นปุ๋ยที่เหมาะสมกับพืชทุกชนิด ดังนั้นแอมโมเนียจึงได้มาจากสารประกอบนี้ในครั้งแรก การกระทำของไอน้ำร้อนยวดยิ่ง: CaCN 2 + 3H 2 O ® CaCO 3 + 2NH 3 และแอมโมเนียมซัลเฟตได้มาจากแอมโมเนียและกรดซัลฟิวริกแล้ว

นักเคมีชาวนอร์เวย์ใช้ไฟฟ้าในท้องถิ่นราคาถูก (มีโรงไฟฟ้าพลังน้ำหลายแห่งในนอร์เวย์) พวกมันทำซ้ำกระบวนการทางธรรมชาติของการตรึงไนโตรเจนโดยส่งอากาศชื้นผ่านอาร์คไฟฟ้า ในเวลาเดียวกัน ได้กรดไนตริกประมาณ 1% จากอากาศ ซึ่งถูกเปลี่ยนเป็นแคลเซียมไนเตรต Ca(NO 3) 2 โดยปฏิกิริยากับมะนาว ไม่น่าแปลกใจที่สารนี้ถูกเรียกว่าดินประสิวของนอร์เวย์

อย่างไรก็ตาม ทั้งสองวิธีมีราคาแพงเกินไป วิธีการตรึงไนโตรเจนที่ประหยัดที่สุดได้รับการพัฒนาในปี พ.ศ. 2450-2552 โดยนักเคมีชาวเยอรมัน ฟริตซ์ ฮาเบอร์ (พ.ศ. 2411-2477); วิธีนี้จะแปลงไนโตรเจนเป็นแอมโมเนียโดยตรง การเปลี่ยนแอมโมเนียเป็นไนเตรตและสารประกอบไนโตรเจนอื่นๆ ไม่ใช่เรื่องยากอีกต่อไป

ปัจจุบันมีการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนหลายสิบล้านตันต่อปี พวกมันมีหลายประเภทขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี ปุ๋ยแอมโมเนียและแอมโมเนียมมีไนโตรเจนในสถานะออกซิเดชัน -3 นี่คือแอมโมเนียเหลว สารละลายในน้ำ (น้ำแอมโมเนีย) แอมโมเนียมซัลเฟต ไอออน NH 4 + ภายใต้การกระทำของแบคทีเรียไนตริไฟดิ้งจะถูกออกซิไดซ์ในดินให้เป็นไอออนไนเตรตซึ่งพืชดูดซึมได้ดี ปุ๋ยไนเตรต ได้แก่ KNO 3 และ Ca(NO 3) 2 ปุ๋ยแอมโมเนียมไนเตรตส่วนใหญ่ประกอบด้วยแอมโมเนียมไนเตรต NH 4 NO 3 ที่มีทั้งแอมโมเนียและไนเตรตไนโตรเจน ปุ๋ยไนโตรเจนที่เป็นของแข็งที่เข้มข้นที่สุดคือคาร์บาไมด์ (ยูเรีย) ที่มีไนโตรเจน 46% ส่วนแบ่งของดินประสิวธรรมชาติในการผลิตสารประกอบที่มีไนโตรเจนในโลกไม่เกิน 1%

แอปพลิเคชัน.

การปรับปรุงพันธุ์พืชพันธุ์ใหม่รวมถึงการดัดแปลงพันธุกรรมวิธีการปรับปรุงเทคโนโลยีการเกษตรไม่ได้ขจัดความจำเป็นในการใช้ปุ๋ยเทียม ท้ายที่สุด ในการเก็บเกี่ยวแต่ละครั้ง ทุ่งจะสูญเสียสารอาหารในสัดส่วนที่สำคัญ รวมทั้งไนโตรเจนด้วย จากการสังเกตในระยะยาวไนโตรเจนในปุ๋ยไนโตรเจนแต่ละตันให้ผลผลิตข้าวสาลีเพิ่มขึ้น 12-25% หัวบีต - 120-160% มันฝรั่ง - 120% ในประเทศของเรา ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา การผลิตปุ๋ยไนโตรเจนในโรงงานปุ๋ยไนโตรเจนได้เพิ่มขึ้นถึงสิบเท่า

Ilya Leensonne

ทุกคนรู้ว่าไนโตรเจนนั้นเฉื่อย บ่อยครั้งเราบ่นเกี่ยวกับองค์ประกอบหมายเลข 7 สำหรับสิ่งนี้ ซึ่งเป็นเรื่องปกติ: เราต้องจ่ายราคาสูงเกินไปสำหรับความเฉื่อยสัมพัทธ์ของมัน เราต้องใช้พลังงาน ความพยายาม และเงินมากเกินไปในการแปลงสภาพเป็นสารประกอบสำคัญ

แต่ในทางกลับกัน ถ้าไนโตรเจนไม่เฉื่อย ปฏิกิริยาของไนโตรเจนกับออกซิเจนก็จะเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ และชีวิตบนโลกของเราในรูปแบบที่มีอยู่ก็จะเป็นไปไม่ได้ พืช สัตว์ คุณและฉันจะหายใจไม่ออกในกระแสของออกไซด์และกรดที่ไม่อาจยอมรับได้ต่อชีวิต และ "สำหรับทั้งหมดนั้น" กลายเป็นออกไซด์และกรดไนตริกที่เรามุ่งมั่นที่จะแปลงไนโตรเจนในบรรยากาศส่วนที่ใหญ่ที่สุดที่เป็นไปได้ นี่เป็นหนึ่งในความขัดแย้งขององค์ประกอบ #7 (ที่นี่ผู้เขียนเสี่ยงต่อการถูกกล่าวหาว่าไร้สาระเพราะธรรมชาติที่ขัดแย้งกันของไนโตรเจนหรือคุณสมบัติของไนโตรเจนได้กลายเป็นคำพ้องความหมายและถึงกระนั้น ... )

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่ไม่ธรรมดา บางครั้งดูเหมือนว่ายิ่งเราเรียนรู้เกี่ยวกับมันมากเท่าไหร่ก็ยิ่งเข้าใจยากขึ้นเท่านั้น ความไม่สอดคล้องกันของคุณสมบัติขององค์ประกอบหมายเลข 7 นั้นสะท้อนให้เห็นแม้ในชื่อของมัน เพราะมันทำให้นักเคมีที่เก่งกาจอย่าง Antoine Laurent Lavoisier เข้าใจผิด Lavoisier เป็นผู้แนะนำให้เรียกไนโตรเจนไนโตรเจนหลังจากที่เขาไม่ใช่คนแรกและไม่ใช่คนสุดท้ายที่ได้รับและศึกษาส่วนของอากาศที่ไม่สนับสนุนการหายใจและการเผาไหม้ ตามที่ Lavoisier "ไนโตรเจน" หมายถึง "ไร้ชีวิต" และคำนี้มาจากภาษากรีก "a" - การปฏิเสธและ "zoe" - ชีวิต

คำว่า "ไนโตรเจน" มีอยู่ในพจนานุกรมของนักเล่นแร่แปรธาตุ ซึ่งเป็นที่ที่นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสยืมมา มันหมายถึง "การเริ่มต้นทางปรัชญา" บางอย่างซึ่งเป็นคาถาประเภทคาบาลิสติก ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่ากุญแจสำคัญในการถอดรหัสคำว่า "ไนโตรเจน" คือวลีสุดท้ายจากคัมภีร์ของศาสนาคริสต์: "ฉันคืออัลฟ่าและโอเมก้าจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดที่หนึ่งและสุดท้าย ... " ในยุคกลางสามภาษา ​​ได้รับความเคารพเป็นพิเศษ: ละติน, กรีกและฮีบรู และคำว่า "ไนโตรเจน" นั้นประกอบขึ้นโดยนักเล่นแร่แปรธาตุจากอักษรตัวแรก "a" (a, alpha, aleph) และตัวอักษรสุดท้าย: "zet", "omega" และ "tov" ของตัวอักษรทั้งสามนี้ ดังนั้น คำสังเคราะห์ลึกลับนี้จึงหมายถึง "จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของจุดเริ่มต้นทั้งหมด"

J. Chaptal ศิลปินร่วมสมัยและเพื่อนร่วมชาติของ Lavoisier แนะนำให้เรียกองค์ประกอบหมายเลข 7 ซึ่งเป็นชื่อลูกผสมระหว่างละติน-กรีกว่า "ไนโตรเจน" ซึ่งแปลว่า "ให้กำเนิดดินประสิว" ดินประสิว - เกลือไนเตรต สารที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ (เราจะพูดถึงพวกเขาในภายหลัง) ต้องบอกว่าคำว่า "ไนโตรเจน" มีรากเฉพาะในภาษารัสเซียและฝรั่งเศสเท่านั้น ในภาษาอังกฤษ องค์ประกอบหมายเลข 7 คือ "ไนโตรเจน" ในภาษาเยอรมัน - "สต็อกตัน" (สารที่ทำให้หายใจไม่ออก) สัญลักษณ์ทางเคมี N เป็นเครื่องบรรณาการให้กับไนโตรเจนของ Shaptal

ผู้ค้นพบไนโตรเจน

การค้นพบไนโตรเจนเกิดจากนักเรียนของนักวิทยาศาสตร์ชาวสก็อตชื่อ โจเซฟ แบล็ก แดเนียล รัทเทอร์ฟอร์ด ซึ่งในปี ค.ศ. 1772 ได้ตีพิมพ์วิทยานิพนธ์ของเขาว่า แบล็กมีชื่อเสียงจากการทดลองของเขากับ "อากาศคงที่" - คาร์บอนไดออกไซด์ เขาค้นพบว่าหลังจากแก้ไขคาร์บอนไดออกไซด์ (จับกับด่าง) "อากาศที่ไม่สามารถแก้ไขได้" บางส่วนซึ่งเรียกว่า "เมฟิติก" - บูด - เพราะมันไม่สนับสนุนการเผาไหม้และการหายใจ การศึกษา "อากาศ" นี้แบล็กเสนอรัทเทอร์ฟอร์ดเป็นงานวิทยานิพนธ์

ในช่วงเวลาเดียวกัน K. Scheele, J. Priestley, G. Cavendish ได้ไนโตรเจนมา และคนหลังๆ ได้ศึกษาก๊าซนี้ก่อน Rutherford จากบันทึกในห้องปฏิบัติการของเขา และเช่นเคย ไม่รีบเร่งที่จะตีพิมพ์ ผลงานของเขา อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงเหล่านี้มีความคิดที่คลุมเครือมากเกี่ยวกับธรรมชาติของสารที่พวกเขาค้นพบ พวกเขาเป็นผู้สนับสนุนทฤษฎีโฟลจิสตันอย่างแข็งขันและเชื่อมโยงคุณสมบัติของ "อากาศเมฟิติก" กับสารในจินตนาการนี้ มีเพียง Lavoisier เท่านั้นที่เป็นผู้นำการโจมตี phlogiston เชื่อมั่นในตัวเองและเชื่อว่าคนอื่น ๆ เชื่อว่าก๊าซซึ่งเขาเรียกว่า "ไร้ชีวิต" เป็นสารธรรมดาเช่นออกซิเจน ...

ตัวเร่งปฏิกิริยาสากล?

เราสามารถเดาได้ว่า "จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของจุดเริ่มต้นทั้งหมด" หมายถึงอะไรใน "ไนโตรเจน" ที่เล่นแร่แปรธาตุ แต่หนึ่งใน "จุดเริ่มต้น" ที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบหมายเลข 7 สามารถดำเนินการได้อย่างจริงจัง ไนโตรเจนและชีวิตเป็นแนวคิดที่แยกกันไม่ออก อย่างน้อย เมื่อใดก็ตามที่นักชีววิทยา นักเคมี นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์พยายามทำความเข้าใจ "จุดเริ่มต้น" ของชีวิต พวกเขาจะพบกับไนโตรเจนอย่างแน่นอน

อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีบนบกเกิดในส่วนลึกของดวงดาว จากที่นั่น จากแสงกลางคืนและกลางวัน ที่กำเนิดของชีวิตทางโลกของเราเริ่มต้น เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นโดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวอังกฤษ W. Fowler โดยกล่าวว่า "เราทุกคน ... เป็นฝุ่นดาวฤกษ์" ...

"ฝุ่น" ที่เป็นตัวเอกของไนโตรเจนเกิดขึ้นในสายโซ่ที่ซับซ้อนที่สุดของกระบวนการเทอร์โมนิวเคลียร์ ซึ่งขั้นตอนแรกคือการเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม นี่เป็นปฏิกิริยาแบบหลายขั้นตอน ซึ่งควรจะดำเนินการในสองวิธี หนึ่งในนั้นเรียกว่าวัฏจักรคาร์บอน - ไนโตรเจนเกี่ยวข้องโดยตรงกับองค์ประกอบหมายเลข 7 วัฏจักรนี้เริ่มต้นเมื่ออยู่ในสสารของดาว นอกเหนือไปจากนิวเคลียสของไฮโดรเจน - โปรตอน มีคาร์บอนอยู่แล้ว นิวเคลียสของคาร์บอน-12 เมื่อเติมโปรตอนเข้าไปอีกหนึ่งตัว จะกลายเป็นนิวเคลียสของไนโตรเจน-13 ที่ไม่เสถียร:

12 6 C + 1 1 H → 13 7 N + γ

แต่เมื่อปล่อยโพซิตรอน ไนโตรเจนจะกลายเป็นคาร์บอนอีกครั้ง - ไอโซโทปที่หนักกว่า 13 C ก่อตัวขึ้น:

13 7 N → 13 6 C + e + + γ

นิวเคลียสดังกล่าวเมื่อรับโปรตอนเกินมา จะกลายเป็นนิวเคลียสของไอโซโทปที่พบบ่อยที่สุดในชั้นบรรยากาศของโลก - 14 N.

13 6 C + 1 1 H → 14 7 N + γ

อนิจจา มีเพียงส่วนหนึ่งของไนโตรเจนนี้เท่านั้นที่ถูกส่งไปในการเดินทางในจักรวาล ภายใต้การกระทำของโปรตอน ไนโตรเจน -14 จะกลายเป็นออกซิเจน -15 และในทางกลับกัน เมื่อปล่อยโพซิตรอนและควอนตัมแกมมา กลายเป็นไอโซโทปไนโตรเจนบนบกอีกตัวหนึ่ง - 15 N:

14 7 N + 1 1 H → 15 8 O + γ;

15 8 O → 15 7 N + e + + γ

ไนโตรเจนบนบก -15 นั้นเสถียร แต่ถึงแม้จะอยู่ภายในดาวฤกษ์ มันก็ยังอยู่ภายใต้การสลายตัวของนิวเคลียส หลังจากที่นิวเคลียส 15 นิวตันรับโปรตอนอีกตัวหนึ่ง ไม่เพียงแต่จะเกิดออกซิเจน 16 O แต่ยังเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์อีกตัวหนึ่งด้วย:

15 7 N + 1 1 H → 12 6 C + 4 2 He.

ในห่วงโซ่ของการเปลี่ยนแปลงนี้ ไนโตรเจนเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง R.J. นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชื่อดังชาวอังกฤษ Theiler เขียนว่า: “14 N เป็นไอโซโทปที่สร้างได้ไม่ง่าย ไนโตรเจนก่อตัวขึ้นในวัฏจักรคาร์บอน-ไนโตรเจน และถึงแม้จะเปลี่ยนกลับเป็นคาร์บอนในเวลาต่อมา แต่ถ้ากระบวนการหยุดนิ่ง แสดงว่ามีไนโตรเจนในสารมากกว่าคาร์บอน น่าจะเป็นที่มาหลักของ 14N"...

รูปแบบที่อยากรู้อยากเห็นสามารถติดตามได้ในวัฏจักรคาร์บอน - ไนโตรเจนที่ซับซ้อนปานกลาง คาร์บอน 12 C มีบทบาทเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในตัวมัน ตัดสินด้วยตัวคุณเองในท้ายที่สุดไม่มีการเปลี่ยนแปลงจำนวนนิวเคลียส 12C ไนโตรเจนที่ปรากฏขึ้นที่จุดเริ่มต้นของกระบวนการจะหายไปในตอนท้าย ... และถ้าคาร์บอนในวัฏจักรนี้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแสดงว่าไนโตรเจนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติ เช่น ผลคูณของปฏิกิริยาที่เร่งขั้นตอนขั้นกลางต่อไป

ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่เราเริ่มพูดถึงคุณสมบัติตัวเร่งปฏิกิริยาขององค์ประกอบหมายเลข 7 แต่ไนโตรเจนที่เป็นตัวเอกยังคงรักษาคุณลักษณะนี้ไว้ในสิ่งมีชีวิตด้วยหรือไม่? ตัวเร่งปฏิกิริยาของกระบวนการชีวิตคือเอ็นไซม์ และทั้งหมดนั้น เช่นเดียวกับฮอร์โมนและวิตามินส่วนใหญ่ ล้วนประกอบด้วยไนโตรเจน

ไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศโลก

ชีวิตเป็นหนี้ไนโตรเจนมาก แต่ไนโตรเจน อย่างน้อยก็ไนโตรเจนในบรรยากาศ เป็นหนี้ต้นกำเนิดของดวงอาทิตย์ไม่มากเท่ากับกระบวนการของชีวิต มีความคลาดเคลื่อนอย่างเห็นได้ชัดระหว่างเนื้อหาขององค์ประกอบหมายเลข 7 ในเปลือกโลก (0.01%) และในชั้นบรรยากาศ (75.6% โดยมวลหรือ 78.09% โดยปริมาตร) โดยทั่วไป เราอาศัยอยู่ในบรรยากาศที่มีไนโตรเจนซึ่งอุดมด้วยออกซิเจนในระดับปานกลาง

ในขณะเดียวกันไม่พบไนโตรเจนอิสระบนดาวเคราะห์ดวงอื่นหรือในองค์ประกอบของดาวหางหรือวัตถุในอวกาศเย็นอื่น ๆ มีสารประกอบและอนุมูลของมันอยู่ - CN *, NH *, NH * 2, NH * 3 แต่ไม่มีไนโตรเจน จริงมีการบันทึกไนโตรเจนประมาณ 2% ในบรรยากาศของดาวศุกร์ แต่ตัวเลขนี้ยังต้องได้รับการยืนยัน เชื่อกันว่าไม่มีองค์ประกอบหมายเลข 7 ในชั้นบรรยากาศปฐมภูมิของโลกเช่นกัน แล้วเขาอยู่ที่ไหนในอากาศ?

เห็นได้ชัดว่าชั้นบรรยากาศของโลกของเราในขั้นต้นประกอบด้วยสารระเหยที่เกิดขึ้นในลำไส้ของโลก: H 2, H 2 O, CO 2, CH 4, NH 3 ไนโตรเจนอิสระ ถ้ามันออกมาเป็นผลพลอยได้จากการปะทุของภูเขาไฟ ก็จะกลายเป็นแอมโมเนีย เงื่อนไขนี้เหมาะสมที่สุด: ไฮโดรเจนที่มากเกินไป อุณหภูมิที่สูงขึ้น - พื้นผิวโลกยังไม่เย็นลง ไนโตรเจนปรากฏครั้งแรกในบรรยากาศในรูปของแอมโมเนียหมายความว่าอย่างไร เห็นได้ชัดว่าเป็นเช่นนั้น มาจำความจริงข้อนี้กัน

แต่แล้วชีวิตก็เกิดขึ้น... Vladimir Ivanovich Vernadsky แย้งว่า "เปลือกก๊าซของโลก อากาศของเรา คือการสร้างชีวิต" มันคือชีวิตที่เปิดตัวกลไกอันน่าทึ่งของการสังเคราะห์ด้วยแสง หนึ่งในผลิตภัณฑ์สุดท้ายของกระบวนการนี้ - ออกซิเจนที่ปราศจากออกซิเจนเริ่มรวมตัวกับแอมโมเนียอย่างแข็งขันโดยปล่อยโมเลกุลไนโตรเจน:

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

4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O.

ตามที่ทราบกันดีว่าออกซิเจนและไนโตรเจนไม่ทำปฏิกิริยาระหว่างกันภายใต้สภาวะปกติ ซึ่งทำให้อากาศของโลกสามารถคง "สถานะที่เป็นอยู่" ขององค์ประกอบได้ โปรดทราบว่าส่วนสำคัญของแอมโมเนียสามารถละลายในน้ำได้ในระหว่างการก่อตัวของชั้นไฮโดรสเฟียร์

ปัจจุบันแหล่งที่มาหลักของ N 2 ที่เข้าสู่บรรยากาศคือก๊าซภูเขาไฟ

ถ้าคุณทำลายพันธะสาม...

หลังจากที่ทำลายปริมาณสำรองของไนโตรเจนที่ยังไม่หมดแรงที่มีอยู่อย่างไม่รู้จักจบสิ้น สัตว์ป่าต้องเผชิญกับปัญหาในการจับไนโตรเจน ในสถานะโมเลกุลอิสระอย่างที่เราทราบ มันกลับกลายเป็นว่าเฉื่อยมาก สาเหตุของสิ่งนี้คือพันธะเคมีสามตัวของโมเลกุล: N≡N

โดยปกติพันธะของหลายหลากดังกล่าวจะไม่เสถียร นึกถึงตัวอย่างคลาสสิกของอะเซทิลีน: HC = CH พันธะสามของโมเลกุลนั้นบอบบางมาก ซึ่งอธิบายกิจกรรมทางเคมีที่น่าเหลือเชื่อของก๊าซนี้ แต่ไนโตรเจนมีความผิดปกติที่ชัดเจน: พันธะสามของมันก่อให้เกิดความเสถียรที่สุดในบรรดาโมเลกุลไดอะตอมมิกที่รู้จักทั้งหมด ต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการทำลายการเชื่อมต่อนี้ ตัวอย่างเช่น การสังเคราะห์แอมโมเนียทางอุตสาหกรรมต้องใช้แรงดันมากกว่า 200 atm และอุณหภูมิสูงกว่า 500 องศาเซลเซียส และแม้กระทั่งการมีอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยา... การแก้ปัญหาการตรึงไนโตรเจน ธรรมชาติต้องสร้างการผลิตสารประกอบไนโตรเจนอย่างต่อเนื่องโดยวิธีพายุฝนฟ้าคะนอง

สถิติกล่าวว่ามีฟ้าผ่ามากกว่าสามพันล้านครั้งต่อปีในชั้นบรรยากาศของโลกของเรา พลังของการปล่อยแต่ละครั้งถึง 200 ล้านกิโลวัตต์ในขณะที่อากาศได้รับความร้อน (แน่นอนในท้องถิ่น) สูงถึง 20,000 องศา ที่อุณหภูมิมหึมาเช่นนี้ โมเลกุลของออกซิเจนและไนโตรเจนจะสลายตัวเป็นอะตอม ซึ่งทำปฏิกิริยาซึ่งกันและกันได้ง่าย ก่อให้เกิดไนตริกออกไซด์ที่เปราะบาง:

N 2 + O 2 → 2NO.

เนื่องจากการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว (การปล่อยฟ้าผ่าเป็นเวลาหนึ่งหมื่นวินาที) ไนตริกออกไซด์ไม่สลายตัวและถูกออกซิไดซ์อย่างอิสระโดยออกซิเจนในอากาศเป็นไดออกไซด์ที่เสถียรกว่า:

2NO + O 2 → 2NO 2

ในที่ที่มีความชื้นในบรรยากาศและเม็ดฝน ไนโตรเจนไดออกไซด์จะถูกแปลงเป็นกรดไนตริก:

3NO 2 + H 2 O → 2HNO 3 + NO.

ดังนั้นเมื่อตกอยู่ภายใต้พายุฝนฟ้าคะนอง เราจึงมีโอกาสว่ายน้ำในสารละลายกรดไนตริกอ่อนๆ กรดไนตริกในบรรยากาศแทรกซึมเข้าไปในดินก่อให้เกิดปุ๋ยธรรมชาติหลายชนิดพร้อมสารของมัน ไนโตรเจนได้รับการแก้ไขในบรรยากาศด้วยวิธีการทางเคมีด้วยแสง: เมื่อดูดซับควอนตัมของแสงโมเลกุล N 2 จะเข้าสู่สถานะกระตุ้นและกระตุ้นและสามารถรวมกับออกซิเจน ...

แบคทีเรียและไนโตรเจน

จากดินสารประกอบไนโตรเจนเข้าสู่พืช เพิ่มเติม: "ม้ากินข้าวโอ๊ต" และผู้ล่ากินสัตว์กินพืช ห่วงโซ่อาหารเป็นวัฏจักรของสสาร รวมทั้งองค์ประกอบที่ 7 ในเวลาเดียวกัน รูปแบบของการดำรงอยู่ของไนโตรเจนเปลี่ยนแปลงไป รวมอยู่ในองค์ประกอบของสารประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นและมักออกฤทธิ์มาก แต่ไม่ใช่แค่ไนโตรเจน "ที่เกิดจากพายุ" เท่านั้นที่เดินทางผ่านห่วงโซ่อาหาร

แม้แต่ในสมัยโบราณก็สังเกตเห็นว่าพืชบางชนิดโดยเฉพาะพืชตระกูลถั่วสามารถเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดินได้

“...หรือว่าปีจะเปลี่ยนไป จงหว่านธัญญาหารทองคำ
ที่ซึ่งเขาเก็บเกี่ยวจากทุ่ง เกิดเสียงกรอบแกรบด้วยฝัก
หรือที่ซึ่งผลไม้เล็ก ๆ ที่มีหมาป่าขมเติบโต ... "

ทำความเข้าใจ: นี่คือระบบการทำฟาร์มในทุ่งนา! บรรทัดเหล่านี้นำมาจากบทกวีของเวอร์จิลที่เขียนเมื่อสองพันปีที่แล้ว

บางทีคนแรกที่คิดว่าเหตุใดพืชตระกูลถั่วจึงให้ผลผลิตธัญพืชเพิ่มขึ้นคือเจ. บุสซิงอ์ นักเคมีเกษตรชาวฝรั่งเศส ในปี พ.ศ. 2381 เขาพบว่าพืชตระกูลถั่วทำให้ดินอุดมสมบูรณ์ด้วยไนโตรเจน ธัญพืช (และพืชอื่นๆ อีกมาก) ทำลายโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไนโตรเจนที่เหมือนกันทั้งหมด บุสเซนโกแนะนำว่าใบของพืชตระกูลถั่วดูดซับไนโตรเจนจากอากาศ แต่นี่เป็นความเข้าใจผิด ในเวลานั้น เป็นเรื่องที่คิดไม่ถึงที่จะสรุปว่าเรื่องนี้ไม่ได้อยู่ในพืช แต่อยู่ในจุลินทรีย์พิเศษที่ก่อให้เกิดการก่อตัวของก้อนบนรากของพวกมัน ในการอยู่ร่วมกับพืชตระกูลถั่ว สิ่งมีชีวิตเหล่านี้แก้ไขไนโตรเจนในบรรยากาศ นี่คือความจริงแล้ว...

ทุกวันนี้รู้จักสารเติมแต่งไนโตรเจนที่แตกต่างกันค่อนข้างมาก: แบคทีเรีย, แอคติโนมัยซีต, ยีสต์และเชื้อรารา, สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน และพวกเขาทั้งหมดจัดหาไนโตรเจนให้กับพืช แต่คำถามคือ จุลินทรีย์จะสลายโมเลกุลเฉื่อย N 2 ได้อย่างไรโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายด้านพลังงานพิเศษ และทำไมบางชนิดถึงมีความสามารถที่มีประโยชน์มากที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ในขณะที่บางชนิดไม่มีความสามารถนี้ เป็นเวลานานมันยังคงเป็นปริศนา กลไกการตรึงทางชีวภาพขององค์ประกอบหมายเลข 7 ที่เงียบไม่มีฟ้าร้องและฟ้าผ่าเพิ่งค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเส้นทางของธาตุไนโตรเจนสู่สิ่งมีชีวิตเป็นไปได้เนื่องจากกระบวนการรีดักชัน ในระหว่างนั้นไนโตรเจนจะถูกแปลงเป็นแอมโมเนีย บทบาทสำคัญเล่นโดยเอนไซม์ไนโตรเจน ศูนย์กลางซึ่งประกอบด้วยสารประกอบของเหล็กและโมลิบดีนัม กระตุ้นไนโตรเจนเพื่อ "เชื่อมต่อ" กับไฮโดรเจน ซึ่งก่อนหน้านี้ถูกกระตุ้นโดยเอ็นไซม์อื่น ดังนั้นจากไนโตรเจนเฉื่อยจึงได้แอมโมเนียที่ว่องไวมากซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์แรกที่เสถียรของการตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ

นี่เป็นวิธีที่มันเปิดออก! ประการแรก กระบวนการของชีวิตเปลี่ยนแอมโมเนียในบรรยากาศปฐมภูมิให้เป็นไนโตรเจน จากนั้นชีวิตก็เปลี่ยนไนโตรเจนเป็นแอมโมเนียอีกครั้ง มันคุ้มค่าหรือไม่ที่ธรรมชาติจะ "ทำลายหอก" เรื่องนี้? แน่นอน เพราะนี่คือวิธีที่วงจรขององค์ประกอบหมายเลข 7 เกิดขึ้น

ดินประสิวและการเติบโตของประชากร

การตรึงไนโตรเจนตามธรรมชาติโดยฟ้าผ่าและแบคทีเรียในดินทำให้ได้สารประกอบของธาตุนี้ประมาณ 150 ล้านตันต่อปี อย่างไรก็ตาม ไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้ทั้งหมดไม่เกี่ยวข้องกับวัฏจักร ส่วนหนึ่งของมันถูกถอนออกจากกระบวนการและฝากเป็นดินประสิว ตู้กับข้าวที่ร่ำรวยที่สุดคือทะเลทรายอาตากามาของชิลีในบริเวณเชิงเขาของเทือกเขาคอร์ดีเยรา ที่นี่ฝนไม่ตกมาหลายปีแล้ว แต่บางครั้งฝนที่ตกหนักจะตกลงมาบนเนินลาดของภูเขา ล้างสารประกอบของดินออกไป เป็นเวลานับพันปีแล้วที่กระแสน้ำได้พัดพาเกลือที่ละลายน้ำลงมา ซึ่งดินประสิวเป็นดินประสิวมากที่สุด น้ำระเหย เกลือยังคงอยู่... นี่คือสาเหตุที่แหล่งสะสมไนโตรเจนที่ใหญ่ที่สุดในโลก

Johann Rudolf Glauber นักเคมีชื่อดังชาวเยอรมันอีกคนหนึ่งซึ่งอาศัยอยู่ในศตวรรษที่ 17 ได้กล่าวถึงความสำคัญพิเศษของเกลือไนโตรเจนสำหรับการพัฒนาพืช ในงานเขียนของเขา ซึ่งสะท้อนถึงวัฏจักรของสารไนโตรเจนในธรรมชาติ เขาใช้สำนวนเช่น "น้ำในดินไนตรัส" และ "เกลือแร่ - เกลือแห่งความอุดมสมบูรณ์"

แต่ดินประสิวธรรมชาติเป็นปุ๋ยเริ่มใช้เฉพาะในตอนต้นของศตวรรษที่ผ่านมาเมื่อเงินฝากของชิลีเริ่มมีการพัฒนา ในขณะนั้นเป็นแหล่งไนโตรเจนที่สำคัญเพียงแหล่งเดียว ซึ่งดูเหมือนว่าความเป็นอยู่ที่ดีของมนุษยชาติจะขึ้นอยู่กับ อุตสาหกรรมไนโตรเจนนั้นเป็นไปไม่ได้

ในปี ค.ศ. 1824 นักบวชชาวอังกฤษ โธมัส มัลธัส ได้ประกาศหลักคำสอนที่น่าอับอายของเขาว่าจำนวนประชากรเพิ่มขึ้นเร็วกว่าการผลิตอาหารมาก ในเวลานั้นการส่งออกดินประสิวของชิลีมีเพียง 1,000 ตันต่อปีเท่านั้น ในปี 1887 เพื่อนร่วมชาติของ Malthus นักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง Thomas Huxley ทำนายการสิ้นสุดของอารยธรรมที่ใกล้เข้ามาเนื่องจาก "ความหิวโหยไนโตรเจน" ที่จะเกิดขึ้นหลังจากการพัฒนาของดินประสิวชิลี (การผลิตในเวลานั้นมีมากกว่า 500,000 ตันแล้ว ต่อปี).

11 ปีต่อมา เซอร์วิลเลียม ครูกส์ นักวิทยาศาสตร์ชื่อดังอีกคนหนึ่งบอกกับ British Society for the Advancement of Science ว่าในเวลาน้อยกว่าครึ่งศตวรรษ อาหารจะพังถ้าประชากรไม่ลดลง นอกจากนี้ เขายังโต้เถียงกับการคาดการณ์ที่น่าเศร้าของเขาด้วยข้อเท็จจริงที่ว่า "อีกไม่นานแร่ดินประสิวของชิลีจะหมดลงอย่างสมบูรณ์" พร้อมกับผลที่ตามมาทั้งหมด

คำทำนายเหล่านี้ไม่เป็นจริง - มนุษยชาติไม่ได้ตาย แต่เข้าใจการตรึงองค์ประกอบหมายเลข 7 ที่ประดิษฐ์ขึ้น นอกจากนี้ ในปัจจุบัน ดินประสิวธรรมชาติมีส่วนแบ่งเพียง 1.5% ของการผลิตสารที่ประกอบด้วยไนโตรเจนในโลก

ไนโตรเจนถูกผูกมัดอย่างไร

ผู้คนสามารถได้รับสารประกอบไนโตรเจนมาเป็นเวลานาน ดินประสิวเดียวกันถูกเตรียมในเพิงพิเศษ - ดินประสิว แต่วิธีนี้เป็นวิธีดั้งเดิมมาก ดินประสิวทำมาจากมูลสัตว์ ขี้เถ้า มูล เศษหนัง เลือด มันฝรั่ง ในช่วงสองปีนี้ กองจะถูกรดน้ำด้วยปัสสาวะแล้วพลิกกลับ หลังจากนั้นจึงเกิดการเคลือบดินประสิว” มีคำอธิบายเกี่ยวกับการผลิตดินประสิวในหนังสือเล่มเก่าเล่มหนึ่ง

ถ่านหินซึ่งมีไนโตรเจนมากถึง 3% สามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งของสารประกอบไนโตรเจนได้ ไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้! ไนโตรเจนนี้เริ่มแยกออกได้ในระหว่างการเผาถ่านหิน โดยจับเศษแอมโมเนียและส่งผ่านกรดซัลฟิวริก

ผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือแอมโมเนียมซัลเฟต แต่โดยทั่วไปแล้วเศษเล็กเศษน้อย เป็นการยากที่จะจินตนาการว่าอารยธรรมของเราจะพัฒนาไปอย่างไรหากไม่สามารถแก้ปัญหาการตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศที่เป็นที่ยอมรับในอุตสาหกรรมได้ทันเวลา

Scheele เป็นคนแรกที่จับไนโตรเจนในบรรยากาศ ในปี ค.ศ. 1775 เขาได้รับโซเดียมไซยาไนด์โดยการให้ความร้อนโซดากับถ่านหินในบรรยากาศไนโตรเจน:

นา 2 CO 3 + 4C + N 2 → 2NaCN + 3CO

ในปี ค.ศ. 1780 พรีสลีย์พบว่าปริมาตรของอากาศในภาชนะที่คว่ำอยู่เหนือน้ำจะลดลงหากมีประกายไฟฟ้าผ่านเข้าไป และน้ำจะได้คุณสมบัติของกรดอ่อน การทดลองนี้เป็นอย่างที่เราทราบ (Priestley ไม่รู้) ซึ่งเป็นแบบจำลองของกลไกทางธรรมชาติของการตรึงไนโตรเจน สี่ปีต่อมา คาเวนดิชปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านอากาศซึ่งอยู่ในหลอดแก้วที่มีสารอัลคาไล และพบดินประสิวที่นั่น

และถึงแม้ว่าการทดลองทั้งหมดเหล่านี้ไม่สามารถไปไกลกว่าห้องปฏิบัติการในขณะนั้นได้ แต่พวกเขาแสดงต้นแบบของวิธีการทางอุตสาหกรรมของการตรึงไนโตรเจน - ไซยานาไมด์และส่วนโค้งซึ่งปรากฏขึ้นในช่วงเปลี่ยนของศตวรรษที่ 19 ... 20

วิธีไซยานาไมด์ได้รับการจดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2438 โดยนักวิจัยชาวเยอรมัน A. Frank และ N. Caro ตามวิธีนี้ ไนโตรเจนเมื่อถูกความร้อนด้วยแคลเซียมคาร์ไบด์จะถูกจับกับแคลเซียมไซยานาไมด์:

CaC 2 + N 2 → Ca(CN) 2

ในปีพ.ศ. 2444 ลูกชายของแฟรงค์ได้นำเสนอแนวคิดที่ว่าแคลเซียมไซยานาไมด์สามารถใช้เป็นปุ๋ยที่ดีได้ โดยพื้นฐานแล้วได้วางรากฐานสำหรับการผลิตสารนี้ การเติบโตของอุตสาหกรรมไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้ได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการเกิดขึ้นของไฟฟ้าราคาถูก วิธีที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการแก้ไขไนโตรเจนในบรรยากาศเมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ XIX ถือเป็นส่วนโค้งโดยใช้การคายประจุไฟฟ้า ไม่นานหลังจากการก่อสร้างโรงไฟฟ้าไนแองการา ชาวอเมริกันที่อยู่ใกล้เคียงก็ได้เปิดโรงงานอาร์คแห่งแรกขึ้น (ในปี พ.ศ. 2445) สามปีต่อมา การติดตั้งส่วนโค้งถูกนำไปใช้งานในนอร์เวย์ ซึ่งพัฒนาโดยนักทฤษฎีและผู้เชี่ยวชาญในการศึกษาแสงเหนือ H. Birkeland และวิศวกรภาคปฏิบัติ S. Eide พืชประเภทนี้แพร่หลาย ดินประสิวที่พวกเขาผลิตเรียกว่านอร์เวย์ อย่างไรก็ตาม การใช้ไฟฟ้าในกระบวนการนี้สูงมาก และมีจำนวน 70,000 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมงต่อตันของไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้ และมีเพียง 3% ของพลังงานนี้เท่านั้นที่ใช้สำหรับการตรึงโดยตรง

ผ่านแอมโมเนีย

วิธีการตรึงไนโตรเจนที่กล่าวข้างต้นเป็นเพียงแนวทางที่ปรากฏขึ้นก่อนสงครามโลกครั้งที่หนึ่งไม่นาน เกี่ยวกับเขาที่นักวิทยาศาตร์ชาวอเมริกันชื่อ E. Slosson ตั้งข้อสังเกตอย่างมีไหวพริบว่า: "มีคนกล่าวไว้เสมอว่าอังกฤษครองทะเลและฝรั่งเศส - บนบกในขณะที่ชาวเยอรมันเหลือเพียงอากาศ ชาวเยอรมันดูเหมือนจะจริงจังกับเรื่องตลกนี้และเริ่มใช้อาณาจักรอากาศเพื่อโจมตีอังกฤษและฝรั่งเศส ... ไกเซอร์ ... มีเรือเหาะทั้งหมดและวิธีการตรึงไนโตรเจนที่ประเทศอื่นไม่รู้จัก เรือเหาะระเบิดเหมือนถุงลมนิรภัย แต่โรงงานตรึงไนโตรเจนยังคงทำงานต่อไปและทำให้เยอรมนีเป็นอิสระจากชิลี ไม่เพียงแต่ในช่วงปีสงครามเท่านั้น แต่ยังอยู่ในยามสงบด้วย

Slosson พูดไม่ถูกเมื่อเขากล่าวว่าวิธีการตรึงไนโตรเจนเป็นแอมโมเนียไม่เป็นที่รู้จักทุกที่ยกเว้นในเยอรมนี พื้นฐานทางทฤษฎีของกระบวนการนี้วางโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสและอังกฤษ ย้อนกลับไปในปี ค.ศ. 1784 C. Berthollet ที่มีชื่อเสียงได้สร้างองค์ประกอบของแอมโมเนียและเสนอสมดุลทางเคมีของปฏิกิริยาการสังเคราะห์และการสลายตัวของสารนี้ ห้าปีต่อมาชาวอังกฤษ W. Austin ได้พยายามสังเคราะห์ NH 3 จากไนโตรเจนและไฮโดรเจนเป็นครั้งแรก และสุดท้าย นักเคมีชาวฝรั่งเศส เอ. เลอ ชาเตอลิเยร์ ซึ่งได้กำหนดหลักการสมดุลเคลื่อนที่อย่างชัดเจน เป็นคนแรกที่สังเคราะห์แอมโมเนีย ในเวลาเดียวกัน เขาใช้แรงดันสูงและตัวเร่งปฏิกิริยา - แพลตตินั่มและเหล็กเป็นรูพรุน ในปี 1901 Le Chatelier ได้จดสิทธิบัตรวิธีนี้

การวิจัยเกี่ยวกับการสังเคราะห์แอมโมเนียในตอนต้นศตวรรษยังดำเนินการโดย E. Perman และ G. Atkins ในอังกฤษ ในการทดลอง นักวิจัยเหล่านี้ใช้โลหะหลายชนิดเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา โดยเฉพาะทองแดง นิกเกิล และโคบอลต์ ...

แต่การสังเคราะห์แอมโมเนียจากไฮโดรเจนและไนโตรเจนในระดับอุตสาหกรรมประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกในเยอรมนี นี่คือข้อดีของนักเคมีชื่อดัง Fritz Haber ในปี 1918 เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี

เทคโนโลยีสำหรับการผลิต NH 3 ที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันนั้นแตกต่างจากอุตสาหกรรมอื่นในสมัยนั้นอย่างมาก ที่นี่เป็นครั้งแรกที่มีการนำหลักการของวงจรปิดที่มีอุปกรณ์ทำงานอย่างต่อเนื่องและการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ การพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการสังเคราะห์แอมโมเนียขั้นสุดท้ายเสร็จสิ้นโดยเค. บอชเพื่อนร่วมงานและเพื่อนของฮาเบอร์ ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2474 จากการพัฒนาวิธีการสังเคราะห์ทางเคมีที่ความดันสูง

บนเส้นทางแห่งธรรมชาติ

การสังเคราะห์แอมโมเนียได้กลายเป็นอีกรูปแบบหนึ่งสำหรับการตรึงองค์ประกอบหมายเลข 7 ตามธรรมชาติ จำได้ว่าจุลินทรีย์จับไนโตรเจนใน NH 3 ด้วยข้อดีทั้งหมดของกระบวนการ Haber-Bosch ทำให้ดูไม่สมบูรณ์แบบและยุ่งยากเมื่อเทียบกับกระบวนการธรรมชาติ!

"การตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศทางชีวภาพ ... เป็นความขัดแย้ง เป็นความท้าทายอย่างต่อเนื่องสำหรับนักเคมี เป็นการแสดงให้เห็นถึงความรู้ของเราไม่เพียงพอ" คำเหล่านี้เป็นของนักเคมีโซเวียต M.E. Volpin และ A.E. Shilov ผู้พยายามแก้ไขโมเลกุลไนโตรเจนภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง

ในตอนแรกมีความล้มเหลว แต่ในปี 1964 ที่สถาบัน Organoelement Compounds ของ Academy of Sciences of the USSR ในห้องทดลองของ Volpin มีการค้นพบ: ต่อหน้าสารประกอบของโลหะทรานซิชัน - ไทเทเนียม วานาเดียม โครเมียม โมลิบดีนัม และเหล็ก - องค์ประกอบหมายเลข 7 ถูกกระตุ้นและภายใต้สภาวะปกติจะก่อให้เกิดสารประกอบเชิงซ้อนที่ย่อยสลายโดยน้ำไปเป็นแอมโมเนีย โลหะเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นศูนย์ตรึงไนโตรเจนในเอนไซม์ตรึงไนโตรเจน และตัวเร่งปฏิกิริยาที่ยอดเยี่ยมในการผลิตแอมโมเนีย

หลังจากนั้นไม่นาน นักวิทยาศาสตร์ชาวแคนาดา A. Allen และ K. Zenof ได้ศึกษาปฏิกิริยาของ hydrazine N 2 H 2 กับ ruthenium trichloride ได้รับสารเคมีเชิงซ้อนซึ่งไนโตรเจนกลับกลายเป็นพันธะอีกครั้งภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง ผลลัพธ์นี้ขัดกับแนวคิดทั่วไปที่บรรณาธิการวารสารซึ่งนักวิจัยส่งบทความพร้อมข้อความโลดโผน ปฏิเสธที่จะเผยแพร่ ต่อมา นักวิทยาศาสตร์โซเวียตสามารถหาสารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยไนโตรเจนได้ภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง มันยังเร็วเกินไปที่จะพูดถึงวิธีการทางอุตสาหกรรมในการตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศด้วยสารเคมีเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ความคืบหน้าทำให้เราคาดการณ์ถึงการปฏิวัติที่ใกล้จะเกิดขึ้นในเทคโนโลยีการตรึงองค์ประกอบ #7

วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ไม่ได้ลืมวิธีการแบบเก่าในการรับสารประกอบไนโตรเจนผ่านออกไซด์ ที่นี่ความพยายามหลักมุ่งไปที่การพัฒนากระบวนการทางเทคโนโลยีที่เร่งการแยกโมเลกุล N 2 ออกเป็นอะตอม พื้นที่ที่มีแนวโน้มมากที่สุดของการเกิดออกซิเดชันของไนโตรเจนคือการเผาไหม้ของอากาศในเตาเผาพิเศษ การใช้ไฟฉายพลาสม่า และการใช้ลำแสงอิเล็กตรอนแบบเร่งเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้

ทำไมต้องกลัว?

ทุกวันนี้ไม่มีเหตุผลที่จะต้องกลัวว่ามนุษย์จะเคยประสบกับการขาดสารประกอบไนโตรเจน การตรึงองค์ประกอบ #7 ในอุตสาหกรรมกำลังดำเนินไปอย่างเหลือเชื่อ หากในช่วงปลายยุค 60 การผลิตไนโตรเจนคงที่ของโลกอยู่ที่ 30 ล้านตัน จากนั้นในต้นศตวรรษหน้าก็มีแนวโน้มว่าจะสูงถึงหนึ่งพันล้านตัน!

ความสำเร็จดังกล่าวไม่เพียงแต่ให้กำลังใจ แต่ยังก่อให้เกิดความกังวลอีกด้วย ความจริงก็คือการตรึง N 2 เทียมและการนำสารที่มีไนโตรเจนจำนวนมากเข้าสู่ดินเป็นการแทรกแซงของมนุษย์ที่ร้ายแรงและสำคัญที่สุดในการไหลเวียนของสารตามธรรมชาติ ทุกวันนี้ปุ๋ยไนโตรเจนไม่ได้เป็นเพียงสารช่วยในการเจริญพันธุ์ แต่ยังรวมถึงมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมด้วย พวกมันถูกชะล้างจากดินสู่แม่น้ำและทะเลสาบ ทำให้เกิดการออกดอกของอ่างเก็บน้ำ และถูกกระแสลมพัดพาไปในระยะทางไกล...

ไนโตรเจนในปุ๋ยแร่มากถึง 13% ลงไปในน้ำใต้ดิน สารประกอบไนโตรเจน โดยเฉพาะไนเตรต เป็นอันตรายต่อมนุษย์และอาจทำให้เกิดพิษได้ นี่คือเครื่องป้อนไนโตรเจนสำหรับคุณ!

องค์การอนามัยโลก (WHO) ได้ใช้ความเข้มข้นสูงสุดของไนเตรตในน้ำดื่ม: 22 มก./ล. สำหรับละติจูดพอสมควร และ 10 มก./ล. สำหรับเขตร้อน ในสหภาพโซเวียตมาตรฐานสุขาภิบาลควบคุมเนื้อหาของไนเตรตในน้ำของอ่างเก็บน้ำตามมาตรฐาน "เขตร้อน" - ไม่เกิน 10 มก. / ล. ปรากฎว่าไนเตรตเป็นยา "สองคม" ...

เมื่อวันที่ 4 ตุลาคม 2500 มนุษยชาติได้เข้าแทรกแซงในวัฏจักรขององค์ประกอบหมายเลข 7 อีกครั้งโดยปล่อย "ลูกบอล" ที่เต็มไปด้วยไนโตรเจนสู่อวกาศ - ดาวเทียมประดิษฐ์ดวงแรก ...

Mendeleev กับไนโตรเจน

“แม้ว่าจะใช้งานมากที่สุดคือ ออกซิเจนส่วนที่ทำปฏิกิริยาทางเคมีได้ง่ายและบ่อยที่สุดคือออกซิเจน แต่มวลที่ใหญ่ที่สุดซึ่งพิจารณาจากปริมาตรและน้ำหนักคือไนโตรเจน กล่าวคือไนโตรเจนในก๊าซมีมากกว่า 3/4 แม้ว่าจะน้อยกว่า 4/5 ของปริมาตรอากาศก็ตาม และเนื่องจากไนโตรเจนมีน้ำหนักเบากว่าออกซิเจนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ปริมาณไนโตรเจนในอากาศจึงมีน้ำหนักประมาณ 3/4 ของมวลทั้งหมด ไนโตรเจนในอากาศในปริมาณที่มีนัยสำคัญดังกล่าวไม่ได้มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในบรรยากาศซึ่งผลกระทบทางเคมีนั้นพิจารณาจากปริมาณออกซิเจนในอากาศเป็นหลัก แต่แนวคิดที่ถูกต้องของไนโตรเจนจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อเราเรียนรู้ว่าสัตว์ไม่สามารถอยู่ได้นานในออกซิเจนบริสุทธิ์ พวกมันถึงกับตาย และไนโตรเจนในอากาศถึงแม้จะช้าและทีละเล็กทีละน้อย ก่อตัวเป็นสารประกอบต่างๆ ซึ่งบางส่วน มีบทบาทสำคัญในธรรมชาติโดยเฉพาะในชีวิตของสิ่งมีชีวิต

ไนโตรเจนใช้ที่ไหน?

ไนโตรเจนเป็นก๊าซที่ถูกที่สุดในบรรดาก๊าซทั้งหมด โดยเฉื่อยทางเคมีภายใต้สภาวะปกติ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีเคมีเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่ไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิไดซ์ สารประกอบที่ออกซิไดซ์ได้ง่ายจะถูกเก็บไว้ในห้องปฏิบัติการในบรรยากาศที่มีไนโตรเจน บางครั้งภาพเขียนที่โดดเด่น (ในการจัดเก็บหรือระหว่างการขนส่ง) ถูกวางไว้ในกล่องปิดสนิทซึ่งเต็มไปด้วยไนโตรเจน - เพื่อปกป้องสีจากความชื้นและส่วนประกอบทางเคมีของอากาศ

ไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในโลหะวิทยาและโลหะการ โลหะต่างๆ ในสถานะหลอมเหลวจะทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนต่างกัน ตัวอย่างเช่น ทองแดงมีความเฉื่อยอย่างยิ่งเมื่อเทียบกับไนโตรเจน ดังนั้นผลิตภัณฑ์ทองแดงจึงมักถูกเชื่อมด้วยไอพ่นของก๊าซนี้ ในทางกลับกัน เมื่อเผาในอากาศ แมกนีเซียมจะให้สารประกอบไม่เฉพาะกับออกซิเจนเท่านั้น แต่ยังมีไนโตรเจนด้วย ดังนั้น สำหรับการทำงานกับผลิตภัณฑ์แมกนีเซียมที่อุณหภูมิสูง สภาพแวดล้อมไนโตรเจนจึงไม่สามารถใช้ได้ ความอิ่มตัวของไนโตรเจนของพื้นผิวไททาเนียมทำให้โลหะมีความแข็งแรงและทนต่อการสึกหรอมากขึ้น - ทำให้เกิดไททาเนียมไนไตรด์ที่แรงมากและเฉื่อยทางเคมี ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น

ที่อุณหภูมิปกติ ไนโตรเจนจะทำปฏิกิริยาอย่างแข็งขันกับลิเธียมโลหะเพียงชนิดเดียว

ปริมาณไนโตรเจนที่ใหญ่ที่สุดจะไปผลิตแอมโมเนีย

ง่วงนอนไนโตรเจน

ความคิดเห็นอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับความเฉื่อยทางสรีรวิทยาของไนโตรเจนนั้นไม่ถูกต้องทั้งหมด ไนโตรเจนมีความเฉื่อยทางสรีรวิทยาภายใต้สภาวะปกติ

ด้วยแรงกดดันที่เพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น เมื่อนักดำน้ำดำน้ำ ความเข้มข้นของไนโตรเจนที่ละลายในโปรตีนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื้อเยื่อไขมันของร่างกายจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่อาการง่วงนอนของไนโตรเจน นักประดาน้ำดูเหมือนจะเมา: การประสานงานของการเคลื่อนไหวถูกรบกวน, สติรู้สึกสับสน ข้อเท็จจริงที่ว่าเหตุผลของสิ่งนี้คือไนโตรเจน ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์ก็เชื่อมั่นหลังจากทำการทดลอง ซึ่งแทนที่จะใช้อากาศธรรมดา ส่วนผสมของฮีเลียม-ออกซิเจนถูกส่งไปยังชุดของนักประดาน้ำ พร้อมกันนั้นอาการของการวางยาสลบก็หายไป

แอมโมเนียในอวกาศ

ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ของระบบสุริยะดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีประกอบขึ้นด้วยแอมโมเนียที่เป็นของแข็งตามที่นักดาราศาสตร์เชื่อ แอมโมเนียแข็งตัวที่ -78°C ขณะที่บนพื้นผิวของดาวพฤหัส อุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ 138°C

แอมโมเนียและแอมโมเนียม

ในตระกูลไนโตรเจนขนาดใหญ่มีสารประกอบแปลก ๆ - แอมโมเนียม NH 4 ในรูปแบบอิสระไม่พบที่ใดก็ได้และในเกลือจะทำหน้าที่เป็นโลหะอัลคาไล ชื่อ "แอมโมเนียม" ถูกเสนอในปี 1808 โดย Humphrey Davy นักเคมีชื่อดังชาวอังกฤษ คำภาษาละติน แอมโมเนียม เคยหมายถึง: เกลือจากแอมโมเนียม แอมโมเนียเป็นภูมิภาคในลิเบีย มีวิหารของเทพเจ้าอัมโมนแห่งอียิปต์ซึ่งต่อมาเรียกทั้งภูมิภาค ในแอมโมเนีย เกลือแอมโมเนียม (ส่วนใหญ่เป็นแอมโมเนีย) ได้มาจากการเผามูลอูฐมานานแล้ว การสลายตัวของเกลือทำให้เกิดก๊าซซึ่งปัจจุบันเรียกว่าแอมโมเนีย

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2330 (ในปีเดียวกับที่ใช้คำว่า "ไนโตรเจน") คณะกรรมการการตั้งชื่อทางเคมีได้กำหนดให้ก๊าซนี้มีชื่อว่าแอมโมเนีย (แอมโมเนีย) นักเคมีชาวรัสเซีย Ya.D. ชื่อนี้ดูเหมือนจะยาวเกินไปสำหรับ Zakharov และในปี 1801 เขาได้แยกจดหมายสองฉบับออกจากชื่อ นี่คือวิธีที่แอมโมเนียเกิดขึ้น

แก๊สหัวเราะ

จากห้าออกไซด์ของไนโตรเจน สอง - ออกไซด์ (NO) และไดออกไซด์ (NO 2) - พบว่ามีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม อีกสอง - ไนตรัสแอนไฮไดรด์ (N 2 O 3) และไนตริกแอนไฮไดรด์ (N 2 O 5) - มักไม่พบในห้องปฏิบัติการ ที่ห้าคือไนตรัสออกไซด์ (N 2 O) มันมีผลทางสรีรวิทยาที่แปลกประหลาดมากซึ่งมักเรียกว่าแก๊สหัวเราะ

นักเคมีชาวอังกฤษชื่อ Humphrey Davy ได้จัดการประชุมพิเศษโดยใช้ก๊าซนี้ นี่คือวิธีที่ผู้ร่วมสมัยคนหนึ่งของ Davy บรรยายถึงผลกระทบของไนตรัสออกไซด์: "สุภาพบุรุษบางคนกระโดดขึ้นไปบนโต๊ะและเก้าอี้ คนอื่นๆ พูดไม่ออก คนอื่นๆ มีแนวโน้มที่จะทะเลาะกันอย่างรุนแรง"

สวิฟหัวเราะอย่างไร้ค่า

Jonathan Swift นักเสียดสีที่มีชื่อเสียงเต็มใจเยาะเย้ยความแห้งแล้งของวิทยาศาสตร์ร่วมสมัย ใน Gulliver's Travels ในคำอธิบายของ Lagado Academy มีสถานที่ดังกล่าว: “เขามีห้องขนาดใหญ่สองห้องที่จำหน่ายของเขาซึ่งเต็มไปด้วยความอยากรู้อยากเห็นที่น่าทึ่งที่สุด ผู้ช่วยห้าสิบคนทำงานภายใต้เขา บางคนควบแน่นอากาศให้กลายเป็นสารหนาแน่นแห้งดึงดินประสิวออกจากมัน ... "

ตอนนี้ดินประสิวจากอากาศเป็นของจริงอย่างแน่นอน แอมโมเนียมไนเตรต NH 4 NO 3 ทำมาจากอากาศและน้ำ

แบคทีเรียตรึงไนโตรเจน

แนวคิดที่ว่าจุลินทรีย์บางชนิดสามารถจับไนโตรเจนในบรรยากาศได้นั้น เริ่มแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซียชื่อ P. Kossovich นักชีวเคมีชาวรัสเซีย S.N. Winogradsky เป็นคนแรกที่แยกแบคทีเรียที่จับไนโตรเจนได้ชนิดหนึ่งออกจากดิน

พืชนั้นจู้จี้จุกจิก

Dmitry Nikolaevich Pryanishnikov พบว่าพืชหากได้รับโอกาสในการเลือกจะชอบแอมโมเนียไนโตรเจนมากกว่าไนเตรต (ไนเตรตเป็นเกลือของกรดไนตริก).

ตัวออกซิไดซ์ที่สำคัญ

กรดไนตริก HNO 3 เป็นหนึ่งในตัวออกซิไดซ์ที่สำคัญที่สุดที่ใช้ในอุตสาหกรรมเคมี นักเคมีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคนหนึ่งในคริสต์ศตวรรษที่ 17 เตรียมใช้กรดซัลฟิวริกบนดินประสิว โยฮันน์ รูดอล์ฟ กลาเบอร์

ในบรรดาสารประกอบที่ได้รับในปัจจุบันโดยใช้กรดไนตริก มีสารที่จำเป็นอย่างยิ่งหลายอย่าง ได้แก่ ปุ๋ย สีย้อม วัสดุโพลีเมอร์ วัตถุระเบิด

บทบาทคู่

สารประกอบที่มีไนโตรเจนบางชนิดที่ใช้ในเคมีเกษตรทำหน้าที่สองอย่าง ตัวอย่างเช่น เกษตรกรผู้ปลูกฝ้ายใช้แคลเซียมไซยานาไมด์เป็นสารผลัดใบ ซึ่งเป็นสารที่ทำให้ใบไม้ร่วงก่อนเก็บเกี่ยว แต่สารประกอบนี้ยังทำหน้าที่เป็นปุ๋ย

ไนโตรเจนในยาฆ่าแมลง

สารบางชนิดซึ่งรวมถึงไนโตรเจนไม่ได้มีส่วนช่วยในการพัฒนาพืชใดๆ เกลือเอมีนของกรดฟีนอกซีอะซิติกและไตรคลอโรฟีนอกซีอะซิติกเป็นสารกำจัดวัชพืช ครั้งแรกยับยั้งการเจริญเติบโตของวัชพืชในทุ่งพืชธัญพืชที่สองใช้เพื่อเคลียร์ที่ดินสำหรับที่ดินทำกิน - มันทำลายต้นไม้และพุ่มไม้ขนาดเล็ก

พอลิเมอร์: จากชีวภาพถึงอนินทรีย์

อะตอมของไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของโพลีเมอร์ธรรมชาติและโพลีเมอร์สังเคราะห์มากมาย ตั้งแต่โปรตีนไปจนถึงไนลอน นอกจากนี้ ไนโตรเจนยังเป็นองค์ประกอบสำคัญของพอลิเมอร์อนินทรีย์ที่ปราศจากคาร์บอน โมเลกุลของยางอนินทรีย์ - โพลีฟอสโฟไนไตรล์คลอไรด์ - เป็นวัฏจักรปิดซึ่งประกอบด้วยอะตอมไนโตรเจนและฟอสฟอรัสสลับกัน ล้อมรอบด้วยคลอรีนไอออน โพลีเมอร์อนินทรีย์ยังรวมถึงไนไตรด์ของโลหะบางชนิด รวมถึงสารที่แข็งที่สุด - โบราโซน

ปุ๋ยเป็นอาวุธที่สำคัญที่สุดของชาวสวน โดยการทำให้ดินอุดมสมบูรณ์ด้วยสารประกอบต่างๆ ที่เราสามารถวางใจได้ว่าจะได้รับผลผลิตที่ดีทุกปีจากที่ดินผืนเดียวกัน อย่างไรก็ตาม พืชสวนต้องการแร่ธาตุและสารเติมแต่งออร์แกนิกอย่างครบถ้วน และชาวสวนต้องสำรวจความหลากหลายนี้ค่อนข้างดี วันนี้เราสนใจว่ากลุ่มเหล่านี้คืออะไร มันคืออะไร และมีผลกระทบอย่างไรต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช - เราจะพิจารณารายละเอียดทั้งหมดนี้

ไนโตรเจนคืออะไร

ประการแรก เป็นสิ่งสำคัญสำหรับคุณที่จะต้องรู้ว่าสิ่งนี้เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดในโลกของเรา หากไม่มีสิ่งมีชีวิตก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้และสิ่งนี้ก็ใช้กับพืชได้เช่นกัน ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบสำคัญของโปรตีนและกรดอะมิโน กรดนิวคลีอิก นั่นคือเหตุผลที่บัญญัติข้อแรกของชาวสวนบอกว่าเขาต้องใส่ปุ๋ยไนโตรเจนเป็นประจำ มันคืออะไร? เราจะพูดถึงเรื่องนี้ด้านล่าง แต่สำหรับตอนนี้ - ทฤษฎีเพิ่มเติมเล็กน้อย การมีไนโตรเจนในปริมาณที่เพียงพอในดินจะเพิ่มผลผลิตและการขาดไนโตรเจนจะลดลงอย่างรวดเร็ว นั่นคือเหตุผลที่แปลงสวนที่ดำเนินการทุกปีต้องการการใช้สารเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ต้องจำไว้ด้วยว่าถึงแม้จะมีประโยชน์อย่างเห็นได้ชัด แต่ก็ควรใช้อย่างประหยัด ความจริงก็คือว่าส่วนเกินของสารนี้ในดินนำไปสู่การเจริญเติบโตที่เพิ่มขึ้นของระบบพืชพรรณและการหยุดการติดผลเกือบสมบูรณ์

ทำไมพืชถึงต้องการไนโตรเจน?

เรารู้อยู่แล้วว่าการเก็บเกี่ยวที่ดีไม่สามารถทำได้โดยใช้ทรัพยากรธรรมชาติของดินเท่านั้น ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องเติมสารอาหารอย่างต่อเนื่อง ทำไมการปฏิสนธิไนโตรเจนจึงมีความสำคัญมาก? มันจะเป็นสารอะไร - ออร์แกนิกหรือแร่ธาตุ - ชาวสวนแต่ละคนตัดสินใจขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีและการตกแต่งด้านบนก่อนหน้า เราจะพิจารณากำหนดการที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการตกแต่งด้านบน แต่ในขณะที่พูดไม่เกี่ยวกับมัน ไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ที่จำเป็นสำหรับการดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ ไลพอยด์ อัลคาลอยด์ และสารอื่นๆ ที่มีความสำคัญต่อชีวิตพืชก็อุดมไปด้วยไนโตรเจนเช่นกัน

ลำต้นและใบอ่อนนั้นอุดมไปด้วยไนโตรเจนเป็นพิเศษในฤดูใบไม้ผลิ ในระยะของการเจริญเติบโตของพืชเอง ตามความจำเป็นเมื่อตา ใบและลำต้นใหม่ปรากฏขึ้น พวกมันจะรีบไปหามัน และหลังจากผสมเกสรแล้วพวกมันจะผ่านไปยังอวัยวะสืบพันธุ์ซึ่งสะสมในรูปของโปรตีน นั่นคือสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องใส่ปุ๋ยไนโตรเจนลงในดินในเวลาที่เหมาะสม เราจะบอกคุณในรายละเอียดว่าสารเหล่านี้คืออะไร แต่สำหรับตอนนี้ เราทราบว่าหากปฏิบัติตามกฎนี้ ปริมาณและคุณภาพของพืชผลจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตีนในผลไม้มีค่ามากขึ้นและพืชสวนเองก็เติบโตเร็วขึ้นมาก

ประเภทของปุ๋ย

เรากำลังดำเนินการจัดหมวดหมู่อย่างราบรื่น ซึ่งหมายความว่าเราจะบอกคุณเพิ่มเติมเกี่ยวกับปุ๋ยไนโตรเจน "นี่คืออะไร" คุณถาม? ประการแรกชาวสวนที่มีประสบการณ์จะจำแร่ได้อย่างแน่นอนและไม่น่าแปลกใจเลย ท้ายที่สุดพวกเขามักจะพบกันในร้านค้าเฉพาะภายใต้สัญลักษณ์ที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม รายการไม่ได้จบเพียงแค่นั้น นอกจากนี้ยังมีปุ๋ยไนโตรเจนอินทรีย์ เหล่านี้เป็นสารอาหารหลักจากพืชและสัตว์ อาจเป็นการเปิดเผยสำหรับคุณ แต่ปุ๋ยคอกมีไนโตรเจนประมาณ 1% มีปุ๋ยไนโตรเจนอื่นๆ ตัวอย่างเหล่านี้คืออะไร? ใช่อย่างน้อยปุ๋ยหมักซึ่งในระหว่างการอภิปรายของขยะและพีทความเข้มข้นของสารที่เรากำลังพิจารณาถึง 1.5% นั้นถึงแล้วและหากใบไม้สีเขียววางอยู่ในหลุมปุ๋ยหมักตัวเลขข้างต้นจะเพิ่มขึ้นเป็น 2.5% . นี่เป็นจำนวนมาก แต่มีน้ำสลัดออร์แกนิกอื่น ๆ ที่ครอบคลุมตัวเลขเหล่านี้ได้อย่างง่ายดาย นี่คือมูลนกที่มีไนโตรเจนอย่างน้อย 3% อย่างไรก็ตาม เราต้องไม่ลืมว่าน้ำสลัดดังกล่าวมีพิษมาก ซึ่งหมายความว่าไม่ควรนำติดตัวไป

ปุ๋ยไนโตรเจนชนิดน้ำ (กลุ่มแอมโมเนีย)

เรายังคงพิจารณาปุ๋ยไนโตรเจนต่อไป ชื่อขององค์ประกอบทางเคมี - "ไนโตรเจน" - แปลว่า "ชีวิต" ซึ่งเราสามารถสรุปได้ว่าหากไม่มีสารดังกล่าวการเจริญเติบโตและการพัฒนาของการปลูกพืชสีเขียวเป็นไปไม่ได้ ก่อนอื่นเรามาพูดถึงรูปแบบของเหลวของปุ๋ยนี้กันก่อน การผลิตของพวกเขานั้นถูกกว่าการผลิตอะนาล็อกที่เป็นของแข็งมาก ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถประหยัดได้มากเมื่อซื้อ และมีเพียงสามประเภทเท่านั้นที่มีให้สำหรับผู้อยู่อาศัยในฤดูร้อน ได้แก่ แอมโมเนียปราศจากแอมโมเนียและแอมโมเนีย ปุ๋ยทั้งหมดมีความเข้มข้นต่างกัน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องชี้แจงล่วงหน้าว่าปุ๋ยไนโตรเจนชนิดใดที่มีไนโตรเจนมากกว่าปุ๋ยอื่นๆ เป็นสารเติมแต่งที่ผลิตโดยการทำให้แอมโมเนียเป็นของเหลวภายใต้ความดันสูงอย่างไม่ต้องสงสัยและมีสารหลักอย่างน้อย 82%

คุณสมบัติของการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนเหลวกับดิน

มีความแตกต่างบางอย่างที่ต้องนำมาพิจารณา เป็นเรื่องง่ายและง่ายต่อการใส่ปุ๋ยกับดินอย่างไรก็ตามการสูญเสียไนโตรเจนสามารถเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ ประการแรก นี่คือการระเหยของแอมโมเนียปราศจากน้ำ นอกจากนี้ คอลลอยด์ในดินจะดูดซับไนโตรเจนในทันที และปุ๋ยส่วนหนึ่งทำปฏิกิริยากับน้ำและเปลี่ยนเป็นแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ ทางที่ดีควรใช้ปุ๋ยนี้กับดินในฤดูใบไม้ร่วง หลังจากทำให้อิ่มตัวด้วยฮิวมัส ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียได้หลายเท่า

กลุ่มไนเตรต

แบบฟอร์มของเหลวถูกใช้ค่อนข้างบ่อยในฟาร์มพืชสวนขนาดเล็ก ถ้าเราพูดถึงระดับอุตสาหกรรมแล้วคุณต้องคิดเพิ่มเติมว่าปุ๋ยไนโตรเจนชนิดใดดีกว่าที่จะใช้ หนึ่งในวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ เป็นผลิตภัณฑ์อเนกประสงค์ที่ให้ผลอย่างรวดเร็ว จำหน่ายปุ๋ยในรูปเม็ดสีขาวอมชมพู ปริมาณไนโตรเจนในนั้นสูงถึง 35% ซึ่งเพียงพอแล้วเนื่องจากการเก็บรักษาสารออกฤทธิ์ในดินในระดับสูง ชาวสวนหลายคนรับรอง: การซื้อดินประสิวก็เพียงพอแล้วและเว็บไซต์ของคุณจะไม่มีปัญหาการขาดแคลนองค์ประกอบนี้อีกต่อไป มันถูกนำเข้าสู่ดินในต้นฤดูใบไม้ผลิเพราะจำเป็นสำหรับการเริ่มต้นอย่างรวดเร็วและการพัฒนาพืชที่ดีอย่างแม่นยำ การบริโภคโดยประมาณ - จาก 25 ถึง 30 g / 1m 2 ยิ่งไปกว่านั้น คุณสามารถเตรียมสารละลายของเหลวได้อย่างอิสระ - สำหรับสิ่งนี้ คุณจะต้องเจือจาง 20 กรัมต่อน้ำ 10 ลิตร

ปุ๋ยไนโตรเจนชนิดอื่นมีอะไรบ้าง?

กลุ่มแอมโมเนียมไนเตรต (แอมโมเนียมซัลเฟต)

นี่เป็นวิธีการรักษายอดนิยมอีกอย่างหนึ่งที่ดูเหมือนเกลือที่ตกผลึก ปริมาณไนโตรเจนในนั้นค่อนข้างต่ำกว่าประมาณ 21% สามารถใช้ได้กับดินทั้งในฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง และขึ้นอยู่กับความเข้มของพืชผล หนึ่งหรือสองครั้งของการเพิ่มคุณค่าของที่ดินต่อปีสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ปุ๋ยจะไม่ถูกชะล้างออกจากดิน ซึ่งหมายความว่าจะให้ผลที่ยั่งยืน ชาวสวนหลายคนสังเกตเห็นการทำให้ดินเป็นกรดเล็กน้อยด้วยการใช้งานเป็นประจำ มีความจำเป็นต้องใส่สารดังกล่าวลงในดิน 40-50 กรัมต่อ 1 ม. 2

ปุ๋ยเอไมด์

ตัวแทนที่สว่างที่สุดคือคาร์บาไมด์ นี่เป็นหนึ่งในปุ๋ยหลักที่มีไนโตรเจน (ความเข้มข้นของไนโตรเจน - 46%) ตามกฎแล้วจะใช้ในฤดูใบไม้ผลิ แต่สามารถใช้ในดินที่หนักที่สุดได้ในฤดูใบไม้ร่วง ในการทำเช่นนี้ใช้เวลา 20 กรัมต่อ 1 ม. 2 แต่ถ้าคุณต้องการสารละลายสำหรับการฉีดพ่น คุณสามารถเจือจาง 30 ถึง 40 กรัมต่อน้ำ 10 ลิตร

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ปุ๋ยไนโตรเจนทั้งหมดที่มีอยู่ในปัจจุบัน รายการยังคงมียูเรียและแคลเซียมไซยานาไมด์ ควรสังเกตว่าวิธีที่คุ้มค่าที่สุดราคาไม่แพงและราคาไม่แพงคือยูเรีย เป็นปุ๋ยที่มีความเข้มข้นสูงซึ่งอาจทำให้พืชไหม้ได้ ดังนั้นคุณจึงต้องระวังอย่างมากเมื่อนำไปใช้กับดิน

แอปพลิเคชัน

ตอนนี้คุณทราบแล้วว่าปุ๋ยชนิดใดมีไนโตรเจน และเราสามารถพูดถึงวิธีการใช้ปุ๋ยเหล่านี้ในกระท่อมฤดูร้อนของคุณได้อีกเล็กน้อย อย่าลืมว่าเวลาและปริมาณการให้อาหารขึ้นอยู่กับชนิดของดินและการขาดไนโตรเจนโดยตรง ควรระลึกไว้เสมอว่าเมื่อใช้ปุ๋ยที่มีไนโตรเจนในปริมาณมาก การออกดอกจะเกิดขึ้นช้ากว่ามาก และอาจไม่ติดผลเลย พืชชนิดใดที่ต้องเลี้ยงด้วยไนโตรเจน? ได้ทุกอย่างยกเว้นหญ้าชนิตและโคลเวอร์ อย่างไรก็ตาม แต่ละวัฒนธรรมมีความต้องการด้านโภชนาการของตนเอง และต้องนำมาพิจารณาด้วย

พืชที่ต้องการปุ๋ยไนโตรเจนสูง

พืชเหล่านี้เป็นพืชที่ทุกคนรู้จักและกระจายอยู่ทั่วไปในแปลงสวนของเรา: กะหล่ำปลีและมันฝรั่ง ฟักทองและบวบ พริกและมะเขือยาว รวมทั้งรูบาร์บแสนอร่อย เมื่อปลูกจำเป็นต้องใช้ไนโตรเจนทั้งก่อนปลูกและในช่วงฤดูปลูก ขอแนะนำให้ใช้แอมโมเนียมไนเตรตอย่างน้อย 25 กรัมต่อ 1 m2 จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรู้ว่าปุ๋ยไนโตรเจนคืออะไร หากคุณกำลังจะปลูกพืชผล เช่น ราสเบอร์รี่และแบล็กเบอร์รี่ สตรอเบอร์รี่ เชอร์รี่ และพลัม มันสำคัญมากที่จะใช้สารเติมแต่งเหล่านี้อย่างเต็มที่หากคุณกำลังจะปลูกดอกดาเลียและต้นฟลอกสประดับดอกโบตั๋นและบานชื่น สีม่วงและไลแลค

กลุ่มที่สอง: ความต้องการไนโตรเจนโดยเฉลี่ย

เหล่านี้คือมะเขือเทศและแตงกวา หัวบีทและแครอท กระเทียม ข้าวโพดและผักชีฝรั่ง ในบรรดาพืชผลและผลเบอร์รี่สามารถสังเกตลูกเกดและมะยมเช่นเดียวกับต้นแอปเปิ้ล ดอกไม้ประจำปีส่วนใหญ่จัดอยู่ในกลุ่มเดียวกัน

เมื่อปลูกพืชเหล่านี้ก็เพียงพอที่จะใช้ไนโตรเจนปีละครั้ง - ในต้นฤดูใบไม้ผลิ เท่านี้ก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้พืชรู้สึกสบายตัว ขอแนะนำให้ใช้ดินประสิวไม่เกิน 20 กรัมต่อ 1 ม. 2

กลุ่มที่สาม

เป็นพืชที่ต้องการไนโตรเจนในระดับปานกลาง ปริมาณที่แนะนำคือแอมโมเนียมไนเตรต 15 กรัมต่อ 1 ม. 2 ซึ่งรวมถึงผักใบทั้งหมด หัวหอมและหัวไชเท้า และมันฝรั่งต้น ตัวแทนที่สดใสของกลุ่มนี้เป็นไม้ประดับที่มีกระเปาะทั้งหมด ในที่สุดสิ่งที่ต้องการมากที่สุดคือพืชตระกูลถั่ว (ปุ๋ยเพียง 7 กรัมต่อ 1 m 2 ก็เพียงพอแล้ว) นี่ไม่ใช่แค่ถั่วและถั่วเท่านั้น แต่ยังรวมถึงไม้ประดับ เช่น ชวนชม เฮเทอร์ และอื่นๆ อีกมากมาย

วิธีการปฏิสนธิ

เพื่อให้สารเหล่านี้ออกฤทธิ์ตรงเวลา จำเป็นต้องใช้อย่างถูกต้อง และที่สำคัญที่สุดคือต้องเติมสารให้ตรงเวลา สำหรับสิ่งนี้จะใช้วิธีการที่แตกต่างกัน อย่างแรกคือการแพร่กระจาย สามารถทำได้ทั้งด้วยมือและด้วยความช่วยเหลือของ วิธีนี้ วิธีนี้ใช้ก่อนหว่านเมล็ดเนื่องจากปุ๋ยใช้เวลาในการละลายนาน วิธีที่สองคือวิธีเทปซึ่งใช้แอมโมเนียมไนเตรตหรือปุ๋ยไนโตรเจนแร่อื่น ๆ ในเทปแคบ ๆ ใกล้พืชบนผิวดินหรือที่ระดับความลึกตื้น หากขาดอย่างแรง การฉีดพ่นจะใช้เป็นมาตรการฉุกเฉิน สุดท้าย ปุ๋ยจะอยู่ในรูปของเหลว ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถใช้การชลประทานแบบหยดได้

วิธีการวินิจฉัยภาวะขาดไนโตรเจน

เราหวังว่าตอนนี้คุณจะไม่งงกับคำถาม "ปุ๋ยไนโตรเจน - มันคืออะไร" ภาพถ่ายที่นำเสนอบนหน้าจะแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนยิ่งขึ้นถึงความหลากหลายของการแต่งกายดังกล่าว อย่างไรก็ตาม มันสำคัญมากที่จะต้องเข้าใจเมื่อถึงเวลาที่จะนำพวกมันเข้าสู่ดิน และเมื่อเหตุผลของการเติบโตที่ไม่ดีนั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิง ด้วยการขาดไนโตรเจน การยับยั้งการเจริญเติบโตและสีเหลืองของพืชทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งใบ สังเกตได้เป็นหลัก คุณควรกังวลด้วยว่าสีของพืชกลายเป็นสีเหลืองซีด สัญญาณแรกที่ควรเตือนคุณคือขอบใบแก่สีเหลือง จากนั้นพวกเขาก็แห้งและร่วงหล่น

สัญญาณของไนโตรเจนส่วนเกิน

บางครั้งก็ยากที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างการขาดสารอาหารและสารอาหารที่มากเกินไป ดังนั้น คุณต้องเริ่มจากปริมาณที่คุณใช้กับดิน รวมถึงการสังเกตพืชด้วย ประการแรกไนโตรเจนส่วนเกินแสดงออกในความจริงที่ว่าส่วนสีเขียวของพืชนั้นนิ่มและเขียวชอุ่มเร่งการเจริญเติบโต แต่การออกดอกและรังไข่มักจะล้าหลังมาก หากไนโตรเจนส่วนเกินมีนัยสำคัญมากกว่าจะสังเกตเห็นการไหม้ของใบไม้และจากนั้นก็ตายอย่างสมบูรณ์ ต่อจากนี้ ระบบรูทก็ตายเช่นกัน

สรุป

ดังนั้น ในการเพิ่มประสิทธิภาพโภชนาการพืชของคุณ คุณสามารถใช้อินทรียวัตถุ (มูลสัตว์หรือมูลนก) หรือปุ๋ยแร่ธาตุ ซึ่งปกติจะสะดวกกว่า อาจเป็นแอมโมเนียมไนเตรต (ปริมาณไนโตรเจน - 34%) หรือแอมโมเนียมซัลเฟต (21%) คุณอาจต้องการแคลเซียม (15%) และ (16%) หากพืชขาดไนโตรเจนอย่างรุนแรง หรือหากคุณวางแผนที่จะปลูกพืชที่ต้องการความต้องการมากที่สุด วิธีที่ดีที่สุดคือใช้ยูเรีย (46%) ใช้ปุ๋ยในสัดส่วนที่เหมาะสมและตรงตามความต้องการมากที่สุด

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีเลขอะตอม 7 เป็นก๊าซที่ไม่มีกลิ่นไม่มีรสและไม่มีสี


ดังนั้นบุคคลจึงไม่รู้สึกว่ามีไนโตรเจนอยู่ในบรรยากาศของโลกในขณะที่ประกอบด้วยสารนี้ถึง 78 เปอร์เซ็นต์ ไนโตรเจนเป็นหนึ่งในสารที่พบมากที่สุดในโลกของเรา คุณมักจะได้ยินว่าหากไม่มีไนโตรเจนก็จะไม่มี และนี่เป็นความจริง ท้ายที่สุดแล้ว สารประกอบโปรตีนที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจำเป็นต้องมีไนโตรเจน

ไนโตรเจนในธรรมชาติ

ไนโตรเจนถูกพบในบรรยากาศในรูปของโมเลกุลที่ประกอบด้วยอะตอมสองอะตอม นอกจากชั้นบรรยากาศแล้ว ไนโตรเจนยังพบได้ในเสื้อคลุมของโลกและในชั้นฮิวมัสของดิน แหล่งที่มาหลักของไนโตรเจนสำหรับการผลิตภาคอุตสาหกรรมคือแร่ธาตุ

อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่สิบปีที่ผ่านมา เมื่อปริมาณสำรองแร่เริ่มหมดลง มีความจำเป็นต้องสกัดไนโตรเจนจากอากาศในระดับอุตสาหกรรมอย่างเร่งด่วน ปัจจุบันปัญหานี้ได้รับการแก้ไขแล้วและได้ดึงไนโตรเจนปริมาณมากสำหรับความต้องการของอุตสาหกรรมออกจากบรรยากาศ

บทบาทของไนโตรเจนในชีววิทยา วัฏจักรไนโตรเจน

บนโลก ไนโตรเจนผ่านการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับปัจจัยทางชีวภาพ (เกี่ยวกับชีวิต) และปัจจัยที่ไม่มีชีวิต จากบรรยากาศและดิน ไนโตรเจนเข้าสู่พืช ไม่ใช่โดยตรง แต่ผ่านจุลินทรีย์ แบคทีเรียตรึงไนโตรเจนจะกักเก็บและแปรรูปไนโตรเจน โดยเปลี่ยนให้อยู่ในรูปแบบที่พืชดูดซึมได้ง่าย ในร่างกายของพืช ไนโตรเจนจะผ่านเข้าไปในองค์ประกอบของสารประกอบเชิงซ้อน โดยเฉพาะโปรตีน

ตามห่วงโซ่อาหาร สารเหล่านี้เข้าสู่สิ่งมีชีวิตของสัตว์กินพืชและสัตว์กินพืช หลังจากการตายของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ไนโตรเจนจะเข้าสู่ดินอีกครั้ง ซึ่งมันผ่านการสลายตัว (แอมโมเนียมและดีไนตริฟิเคชัน) ไนโตรเจนถูกตรึงอยู่ในดิน แร่ธาตุ น้ำ เข้าสู่บรรยากาศ และวงกลมเกิดซ้ำ

การใช้ไนโตรเจน

หลังจากการค้นพบไนโตรเจน (สิ่งนี้เกิดขึ้นในศตวรรษที่ 18) ได้มีการศึกษาคุณสมบัติของสารเอง สารประกอบของไนโตรเจน และความเป็นไปได้ในการใช้ไนโตรเจนในเชิงเศรษฐกิจ เนื่องจากปริมาณไนโตรเจนสำรองบนโลกของเรามีขนาดใหญ่มาก องค์ประกอบนี้จึงถูกใช้อย่างแข็งขันอย่างมาก


ไนโตรเจนบริสุทธิ์ใช้ในรูปของเหลวหรือก๊าซ ไนโตรเจนเหลวมีอุณหภูมิติดลบ 196 องศาเซลเซียส และใช้ในพื้นที่ต่อไปนี้:

— ในการแพทย์ไนโตรเจนเหลวใช้เป็นสารทำความเย็นในกระบวนการบำบัดด้วยความเย็น เช่น การบำบัดด้วยความเย็น การแช่แข็งแบบแฟลชใช้เพื่อกำจัดเนื้องอกต่างๆ ตัวอย่างเนื้อเยื่อและเซลล์ที่มีชีวิต (โดยเฉพาะตัวอสุจิและไข่) ถูกเก็บไว้ในไนโตรเจนเหลว อุณหภูมิต่ำช่วยให้คุณเก็บวัสดุชีวภาพไว้ได้นาน จากนั้นละลายน้ำแข็งและใช้งาน

ความสามารถในการเก็บสิ่งมีชีวิตทั้งหมดไว้ในไนโตรเจนเหลวและหากจำเป็นให้ละลายน้ำแข็งโดยไม่มีอันตรายใด ๆ จะแสดงโดยนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง เทคโนโลยีนี้ยังไม่เชี่ยวชาญ

— ในอุตสาหกรรมอาหารไนโตรเจนเหลวใช้ในการเติมของเหลวเพื่อสร้างบรรยากาศเฉื่อยในภาชนะ

โดยทั่วไปแล้ว ไนโตรเจนจะใช้ในการใช้งานที่ต้องการตัวกลางที่เป็นก๊าซโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน เช่น

— ในการดับเพลิง. ไนโตรเจนจะแทนที่ออกซิเจน โดยที่กระบวนการเผาไหม้จะไม่ได้รับการสนับสนุนและไฟก็ดับลง

ก๊าซไนโตรเจนพบการใช้งานในอุตสาหกรรมต่อไปนี้:

— การผลิตอาหาร. ไนโตรเจนถูกใช้เป็นก๊าซเฉื่อยเพื่อให้อาหารบรรจุหีบห่อมีความสดใหม่

— ในอุตสาหกรรมน้ำมันและการขุด. ท่อและถังล้างด้วยไนโตรเจน ฉีดเข้าไปในเหมืองเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมของก๊าซที่ป้องกันการระเบิด

— ในการก่อสร้างเครื่องบินยางแชสซีนั้นเติมลมด้วยไนโตรเจน

จากทั้งหมดที่กล่าวมาใช้กับการใช้ไนโตรเจนบริสุทธิ์ แต่อย่าลืมว่าองค์ประกอบนี้เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตสารประกอบต่างๆ จำนวนมาก:

- แอมโมเนีย สารที่ต้องการมากที่มีปริมาณไนโตรเจน แอมโมเนียใช้ในการผลิตปุ๋ย โพลีเมอร์ โซดา กรดไนตริก โดยตัวมันเองมันถูกใช้ในยา, การผลิตอุปกรณ์ทำความเย็น;

— ปุ๋ยไนโตรเจน

- วัตถุระเบิด;

- สีย้อม ฯลฯ


ไนโตรเจนไม่ได้เป็นเพียงองค์ประกอบทางเคมีที่พบบ่อยที่สุดเท่านั้น แต่ยังเป็นส่วนประกอบที่จำเป็นอย่างยิ่งที่ใช้ในกิจกรรมของมนุษย์หลายแขนง

ในธุรกิจกระท่อมและสวน ปุ๋ยไนโตรเจนเป็นสารหลักที่ช่วยให้พืชมีการบดอัดของรากที่ดี ลักษณะของใบใหม่ การเติบโตของดอกไม้ และการพัฒนาของผล

การเสริมไนโตรเจนมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับพืชผลและผลเบอร์รี่ ช่วยเพิ่มการเจริญเติบโตของผลไม้และปรับปรุงความน่ารับประทาน ไนโตรเจนสามารถดูดซึมได้ง่ายในดินประเภทต่าง ๆ เช่น พอซโซลิก พรุพรุ เชอร์โนเซม

ไนโตรเจนจำนวนมากมีอยู่ในสารประกอบอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม รูปแบบนี้ทำหน้าที่เป็นเหยื่อล่อสำหรับศัตรูพืชหลายชนิด ภายใต้อิทธิพลของแมลงจำนวนมาก พืชอาจไม่รอด ดังนั้นผู้อยู่อาศัยในฤดูร้อนจึงใช้รูปแบบของปุ๋ยไนโตรเจนที่มีแร่ธาตุซึ่งมีประโยชน์มากกว่าสำหรับพืชสวน

ด้วยปุ๋ยไนโตรเจนในปริมาณที่ไม่เพียงพอพืชจะเติบโตได้อ่อนแอมากอวัยวะพืชพัฒนาช้าใบไม่โตขนาดใหญ่ลักษณะของพวกมันจะถูกย้อมด้วยสีเหลืองและในไม่ช้าพวกเขาก็พังก่อนเวลาอันควร กระบวนการเหล่านี้มีผลเสียต่อพืชและอาจนำไปสู่การหยุดชะงักของระยะเวลาการออกดอกและลดการติดผล

การใช้ปุ๋ยแร่ธาตุไนโตรเจนในเวลาที่เหมาะสมและถูกต้องจะช่วยในการพัฒนาสุขภาพของพืชและได้ผลลัพธ์ที่ต้องการสำหรับผู้พักอาศัยในฤดูร้อน

ปุ๋ยไนโตรเจนเหลว

การผลิตปุ๋ยน้ำมีราคาถูกกว่าปุ๋ยที่เป็นของแข็งมาก จึงสามารถซื้อปุ๋ยน้ำได้ในราคาที่ถูกกว่า ประสิทธิผลของปุ๋ยดังกล่าวไม่ได้ขึ้นอยู่กับสภาพธรรมชาติ

ชาวเมืองในฤดูร้อนส่วนใหญ่ที่เพิ่งเริ่มทำสวนสนใจปุ๋ยไนโตรเจนเหลวคืออะไร?

สารประกอบไนโตรเจนสำหรับใส่ปุ๋ยมีสามประเภทหลัก:

• แอมโมเนียปราศจากน้ำ;
• น้ำแอมโมเนีย
• แอมโมเนีย

แอมโมเนียปราศจากน้ำ สารละลายค่อนข้างเข้มข้นซึ่งมีลักษณะเป็นของเหลวไม่มีสี แอมโมเนียปราศจากน้ำถูกสร้างขึ้นในโรงงาน อันเป็นผลมาจากการทำให้แอมโมเนียเป็นของเหลวจากสถานะก๊าซภายใต้ความดันสูง ของเหลวที่ได้มีไนโตรเจน 82.3%

ปุ๋ยไนโตรเจนในสถานะของเหลวจะถูกเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิท ห้ามเก็บไว้ในภาชนะที่ทำด้วยทองแดง สังกะสี และโลหะผสมที่คล้ายคลึงกัน แนะนำให้ใช้ภาชนะเหล็กหรือเหล็กและเหล็กหล่อ แอมโมเนียปราศจากน้ำต้องเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิทเพราะมีแนวโน้มที่จะระเหยอย่างรวดเร็ว

น้ำแอมโมเนีย. ความเข้มข้นของไนโตรเจนในปุ๋ยนี้มีค่าต่ำสุดประมาณ 16.4% และสูงสุดไม่เกิน 20.5% ไม่ก่อให้เกิดผลเสียหายต่อโลหะเหล็ก น้ำแอมโมเนียมีแรงดันต่ำ จึงสามารถเก็บไว้ในภาชนะเหล็กคาร์บอนได้ ปุ๋ยไนโตรเจนเหลวชนิดนี้ไม่มีประโยชน์และไม่มีประโยชน์ในระยะทางไกล เนื่องจากไนโตรเจนมักจะระเหยอย่างรวดเร็ว ปุ๋ยที่ใช้ไนโตรเจนจะสูญเสียคุณสมบัติเดิมบางส่วนไปในระหว่างการขนส่ง

การใช้ปุ๋ยไนโตรเจนกับดินนั้นค่อนข้างง่าย แต่การสูญเสียไนโตรเจนก็อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากกระบวนการระเหยของแอมโมเนียปราศจากน้ำ คอลลอยด์ในดินดูดซับไนโตรเจนทันที ปุ๋ยไนโตรเจนส่วนเล็ก ๆ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยากับความชื้นในดินกลายเป็นแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์

ในดินอิ่มตัว ประสิทธิภาพของปุ๋ยไนโตรเจนจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า ในกรณีนี้การสูญเสียแอมโมเนียจะน้อยมาก

ในดินร่วนปนทรายและดินร่วนปนทรายที่ไม่เสถียรและมีความอิ่มตัวของฮิวมัสน้อยที่สุด การสูญเสียแอมโมเนียเพิ่มขึ้นหลายครั้งตามลำดับประสิทธิภาพการใช้งานลดลง

ในที่ที่มีที่ดินจำนวนมากซึ่งจำเป็นต้องได้รับการปฏิสนธิด้วยปุ๋ยไนโตรเจน มีเทคนิคพิเศษ ด้วยความช่วยเหลือของเธอ ปุ๋ยจะถูกนำไปใช้ที่ความลึกสูงสุด 12 ซม. บนดินเบา สิ่งนี้ทำเพื่อลดการสูญเสียไนโตรเจนและเพิ่มประสิทธิภาพของการกระทำ การทาพื้นผิวกับดินจะไม่เกิดผลใดๆ

ปุ๋ยที่มีไนโตรเจนยังนำไปใช้กับดินที่แช่แข็งในฤดูใบไม้ร่วงหรือเมื่อปลูกดินก่อนการหว่านเมล็ด

แอมโมเนีย แอมโมเนียผลิตโดยการผสมปุ๋ยแอมโมเนียและไนโตรเจนในน้ำ องค์ประกอบที่ได้จะมีไนโตรเจนประมาณ 30-50% พบในแอมโมเนียในสารประกอบและสัดส่วนต่างๆ (รูปแบบไนเตรตและเอไมด์)

สำหรับพืชสวน แอมโมเนียในสถานะของเหลวไม่ได้ด้อยกว่าคุณสมบัติของปุ๋ยไนโตรเจนชนิดแข็ง

ดินควรให้ปุ๋ยน้ำในชุดพิเศษเพื่อป้องกันไม่ให้โดนผิวหนังและในระบบทางเดินหายใจตลอดจนเยื่อเมือก แว่นสายตาต้องถูกใช้เพื่อปกป้องดวงตา และต้องใช้หน้ากากหรือเครื่องช่วยหายใจเพื่อป้องกันระบบทางเดินหายใจ

ประเภทของปุ๋ยไนโตรเจนและวิธีการใช้

ไนโตรเจนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของศูนย์โภชนาการพืช หน้าที่หลักในคอมเพล็กซ์นี้คือการเพิ่มผลผลิตของพืชสวน

สำหรับปริมาณการใช้กับดินสำหรับพืชผลและผลไม้เล็ก ๆ ค่าปกติคือ 9-12 g / 1m 2 ของดิน สำหรับพืชที่มีกระดูกอยู่ภายใน ค่าเหล่านี้เท่ากับ 4-6 g / 1m 2 ของดิน ด้วยการตกแต่งด้านบนที่เรียบง่ายเพื่อรักษาสภาพทั่วไปของผลไม้ใช้ปริมาณมากถึง 4 g / 1 m 2 ของพื้นที่

ปุ๋ยไนโตรเจนประเภทหลัก:

ปุ๋ยไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาพืชสวนที่ดี งานหลักสำหรับผู้พักอาศัยในฤดูร้อนคือการให้อาหารพืชด้วยปุ๋ยประเภทนี้ในเวลาที่เหมาะสม วิธีการใช้ปุ๋ยไนโตรเจนและในสัดส่วนที่อธิบายโดยละเอียดในคำแนะนำบนบรรจุภัณฑ์และในแหล่งข้อมูล

การใช้ปุ๋ยไนโตรเจนสำหรับไม้ผล (วิดีโอ)