Удобрения. Проблема связывания азота

В геологической истории биосферы перед человеком открывается огромное будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление.

В.И. Вернадский

Обычно соли значительно более устойчивы, чем соответствующие кислоты (?). Однако нитраты даже активных металлов – сильные окислители3. В частности, KNO 3 используется как составляющее пороха.

Растворимые соли, содержащие N, P, Са и K (элементы, необходимые для растений), используются в качестве удобрений. Это гидро- и дигидрофосфаты Са и аммония, а также селитры (нитраты аммония и калия).

Природные запасы селитр к концу XIX века начали истощаться, поэтому в 1898 г.

на заседании Британской ассоциации ученых была поставлена проблема искусственного Удобрения. Проблема связывания азота связывания азота воздуха во избежание «азотного голода».

И до сих пор вследствие высокой инертности молекул азота актуальны поиски эффективных способов перевода N2 в соединения, усваиваемые растениями и животными, т.к. методы, используемые в настоящее время, являются слишком энергоемкими:

1). Продувка воздуха через электродугу, растянутую магнитом в диск. Способ предложен в 1904 г. и дублирует природный процесс, протекающий при грозовых разрядах:

2N2 +1/2O2 → NO , ∆G0 = 36 кДж/моль.

2). С 1905 г. используют цианамидный способ (очень энергоемок, поскольку осуществляется при температуре 2000-30000С):

CaO + C → CaC2 + CO,

CaC2 + N2 → CaCN2 + C.

Продукт цианамид кальция Ca[N = C = N] дорог, но сравнительно эффективен при использовании на кислых почвах Удобрения. Проблема связывания азота, т.к. в процессе его гидролиза кроме NH (3 который легко усваивается растениями) образуется CaCO (3 способный снижать кислотность почвы и структурировать ее).

3). В 1906 г. запатентован способ Габера-Боша: синтез аммиака из N2 и H2 под высоким давлением (1000 атм.) в присутствии катализатора[65] (Fe0 ) при 4000С с использованием рециркуляции реагентов. (Патент на теорию этого метода выдан Ле Шателье в 1901 г.).

4). В 1969 г. предложен способ превращения N2 в гидразин (ракетное топливо) по схеме:

N2 + V(OH)2 + H2O ⎯⎯Mg⎯[66]+ → V(OH)3 + N2H4 .

об.у.

При об.у. осуществляются и реакции:

Li + N2 → Li3N и LiH + N2 → LiNH2 .

Однако получение данных Удобрения. Проблема связывания азота азотофиксаторов: V(OH)2 , Li , LiH – 0 достаточно энергоемко.

Решение проблемы связывания N2 осуществляется, во-первых, поиском катализаторов, сравнимых по эффективности с природными (например, с нитрогеназой2), а во-вторых, использованием нетрадиционных технологий.

Так, с помощью плазмотрона удается из азота и уксусной кислоты сразу синтезировать аминокислоты (но пока с малым выходом).

Можно, считают ученые, создать гены азотофиксации у самих растений. Возможно, эти способы помогут в решении и другой проблемы – снизить содержание нитратов в пищевых продуктах, т.к. не надо будет вносить селитры в почву, а значит, их избыток не будет накапливаться в растениях, не успевая перерабатываться в белки[67].

Кроме того, при избытке Удобрения. Проблема связывания азота удобрений (и фосфатных) они из почвы вымываются в водоемы и вызывают гибель в них живых обитателей, т.к. способстуют разрастанию водорослей, которые «съедают» O2 в воде. И водоемы постепенно превращаются в болота, в которых анаэробное (т.е. без O2 ) разложение приводит к образованию дурно пахнущих веществ.



Азиды

Азид водорода HN (3 б/ц летучая жидкость, т.кип.=360С), в котором формально ст.ок. N равна (–1/3). Однако по сути HN3 является продуктом эквивалентного замещения O−2 в HNO 3 на N−3 :

H N,

Поэтому за счет N(V) он окисляет медь подобно азотной кислоте (сравним реакции:

Cu + HNO3 = Cu(NO3)2 + NO + H2O,

Cu + HNN2 = Cu(NN Удобрения. Проблема связывания азота2 )2 + N2 + H3N).

А смесь HN 3 и HCl – действует как «царская водка» в результате образования “Сl”.

Однако, в отличие от HNO , 3 азид водорода диссоциирует в воде слабо

(K d = 2,6 ⋅10−5 ) и, кроме того, за счет N−3 склонен окисляться, восстанавливая даже I2 .

Как следствие явного проявления и окислительных, и восстановительных свойств HN 3 взрывается при 3000С или от удара (продукты: N2 и H2 ).

Взрывоопасны и азиды тяжелых металлов (поэтому Pb(N3)2 используют в качестве запала); напротив, NaN 3 разлагается при нагревании спокойно (на Na и N2 ).

Получают NaN 3 реакцией конденсации NaNH2 и N2O . Ее равновесие сдвинуто вправо за счет того, что образующаяся вода Удобрения. Проблема связывания азота связывается амидом натрия по реакции:

NaNH2 + H2O → NH3 + NaOH.

Из азида натрия можно получить HN 3 действием на NaN , 3 например,

хлороводородной кислотой. (За счет чего идет процесс?)


documentaazogsn.html
documentaazoocv.html
documentaazovnd.html
documentaazpcxl.html
documentaazpkht.html
Документ Удобрения. Проблема связывания азота