Čo je fixný dusík alebo fixácia dusíka?
Ako funguje fixácia dusíka
Baktérie sú zodpovedné za asi 90 % fixácie dusíka. US EPA
Živé organizmy potrebujú na svoju tvorbu dusík nukleových kyselín bielkoviny a iné molekuly. Avšak plynný dusík, Ndva, v atmosfére nie je k dispozícii na použitie pre väčšinu organizmov z dôvodu ťažkostí s prerušením trojitej väzby medzi atómami dusíka. Aby ho zvieratá a rastliny mohli použiť, musí byť dusík „fixovaný“ alebo viazaný do inej formy. Tu je pohľad na to, čo je fixný dusík a vysvetlenie rôznych procesov fixácie.
Fixný dusík je plynný dusík, Ndva, ktorý bol premenený na amoniak (NH3, amónny ión (NH4, dusičnany (NO3, alebo iný oxid dusíka, aby ho mohli živé organizmy využiť ako živinu. Fixácia dusíka je kľúčovou zložkou cyklus dusíka .
Ako sa fixuje dusík?
Dusík môže byť fixovaný prírodnými alebo syntetickými procesmi. Existujú dva kľúčové spôsoby prirodzenej fixácie dusíka:
Blesk poskytuje energiu na reakciu vody (HdvaO) a plynný dusík (Ndva) za vzniku dusičnanov (NO3) a amoniak (NH3). Dážď a sneh prenášajú tieto zlúčeniny na povrch, kde ich rastliny využívajú.
Mikroorganizmy, ktoré viažu dusík, sú súhrnne známe ako diazotrofy . Diazotrofy tvoria asi 90 % prirodzenej fixácie dusíka. Niektoré diazotrofy sú voľne žijúce baktérie alebo modrozelené riasy, zatiaľ čo iné diazotrofy existujú v symbióze s prvokmi, termitmi alebo rastlinami. Diazotrofy premieňajú dusík z atmosféry na amoniak, ktorý sa môže premeniť na dusičnany alebo zlúčeniny amónia. Rastliny a huby využívajú zlúčeniny ako živiny. Živočíchy získavajú dusík jedením rastlín alebo zvierat, ktoré jedia rastliny.
Existuje niekoľko syntetických metód na fixáciu dusíka:
Haberov proces resp Haber-Boschov proces je najbežnejšou komerčnou metódou fixácie dusíka a výroby amoniaku. Reakciu opísal Fritz Haber, čím získal v roku 1918 Nobelovu cenu za chémiu a začiatkom 20. storočia ju upravil na priemyselné využitie Karl Bosch. V tomto procese sa dusík a vodík zahrievajú a natlakujú v nádobe obsahujúcej železný katalyzátor za vzniku amoniaku.
Kyanamidový proces vytvára kyanamid vápenatý (CaCNdva, tiež známy ako Nitrolime) z karbidu vápnika, ktorý sa zahrieva v atmosfére čistého dusíka. Kyanamid vápenatý sa potom používa ako rastlinné hnojivo.
Lord Rayleigh navrhol proces elektrického oblúka v roku 1895, čím sa stal prvým syntetickým spôsobom fixácie dusíka. Proces elektrického oblúka fixuje dusík v laboratóriu takmer rovnakým spôsobom, ako blesk fixuje dusík v prírode. Elektrický oblúk reaguje s kyslíkom a dusík vo vzduchu k tvorbe oxidov dusíka. Vzduch naplnený oxidom prebubláva vodou, aby sa vytvoril kyselina dusičná .