منو
 کاربر Online
986 کاربر online
تاریخچه ی: تثبیت نیتروژن

!دید کلی
79 درصد از هوای پیرامون ما را نیتروژن تشکیل می دهد. این عنصر برای ایجاد آمینو اسیدها و پروتئین ها عنصری ضروری است. نیتروژن به عنوان یکی از گازهای تشکیل دهنده جو ، خنثی است و بیشتر از آن که این گاز در دسترس گیاهان با حیوانات قرار گیرد ، باید به صورت ترکیبی شیمیایی تثبیت شود.
!عوامل موثر در تثبیت نیتروژن
نیتروژن در طبیعت می تواند به کمک تابش کیهانی ، از بقایای شهاب سنگها ، یا بر اثر انرژی فراوان آذرخش که برای اتصال سریع مولکولها ضرورت دارد ، با اکسیژن یا هیدوژن آب ترکیب شود. بعضی موجودات زنده دریایی و تعدادی از میکرو ارگانیسمها از لحاظ توانایی تثبت نیتروژن آزاد ، استثنایی هستند و بسیاری از گیاهان خانواده نخود ، بر روی ریشه های خود واجد گروههایی هستند که میکروارگانیسمهایی از جنس ریزبیوم در آنها قرار دارد. ریزوبیوم ، ترکیبات نیتروژن دار محرک رشد را برای گیاهان سبز فراهم می آورد.
!اهمیت ((نیتروژن))
نیتروژن شالوده نیترو سلولز (Nitrocelluose ، جسم پنبه ای که از تاثیر اسید سولفوریک و اسید نیتریک بر سلولز حاصل می شود و در تهیه مواد منفجره ، کلوییدها و پلاستیکها به کار می رود) ، نیترو گلیسرین (Nitroglocerine ، مایع زرد کم رنگی که بر اثر ضربه یا تماس ناگهانی منفجر می شود و در تهیه دینامیت و ژلاتین انفجاری به کار می رود. در پزشکی از آن به عنوان عامل باز کننده رگها استفاده می شود) ، تری نیترو تولوئن (TNT) (Trinitrotoluene ، ترکیب متلبور زرد کم رنگی که به عنوان ماده منفجره به کار می رود) ، و هم مواد منفجره قوی را تشکیل می دهد.
!روز پایان جهان
در پایان قرن نوزدهم ، سر ویلیام کروکز ، شیمیدان بریتانیایی ، تصویری از روز پایان جهان ترسیم کرد. که در آن به دلیل فقدان نیتروژن تثبیت شده ، تولید مواد غذایی مقدور نبود. این موضوع مربوط به دورانی بود که ذخایر نیتروژن شیلی ، به عنوان منبع اصلی کودهای شیمیایی و مواد منفجره به مصرف رسید و تمام شد. این ذخایر که از فضولات تعداد کثیری پرندگان دریایی آن قسمت از جهان به وجود آمده است ، به شدت مورد بهره برداری قرار گرفت و کروکز پیش بینی می کرد که با تلاشهایی که برای تغذیه جمعیت رو به افزایش کشورهای صنعتی به عمل می آید ، ذخایر نیترات آلی شیلی تمام خواهد شد.
!تثبیت نیتروژن به کمک ((کاتالیزور))
در اوایل قرن بیستم ، دو شیمی فیزیکدان آلمانی ، فریتز هابر (Fritz Haber) و کارل بوش (Karl Bosch) ، فرایند تثبیت (نیتروژن) به کمک کاتالیزور را ابداع کردند. در روش اصلی ابداعی این دانشمندان ، نیتروژن و هیدروژن جو از محیطی با 900 درجه فارنهایت (500 درجه سانتیگراد) و فشار چند صد اتمسفر در مجاورت کاتالیزوری (نیکل) عبور داده شده ، و به آمونیاک تبدیل می شد. در کارخانه های بسیار پیشرفته امروزی ، هیدروژن که پایه اصلی این واکنش را تشکیل می دهد ، از گاز طبیعی متان به دست می آید.
متان و بخار آب ، گازی را به وجود می آورند که از لحاظ هیدروژن غنی است. آنگاه نیتروژن جو مورد استفاده واقع می شود و اکسیژن همراه آن ، بر اثر احتراق جزئی متان به مونواکسیدکربن تبدیل و سپس مونواکسید کربن در معرض بخار آب قرار می گیرد و به دی اکسید کربن تغییر می یابد. ماده اخیر در فرایند جانبی تبدیل آمونیاک به اوره ، با فرمول Co(NH2)2 ، به کار گرفته می شود. باقیمانده مونواکسید کربن به متان تبدیل می شود.
سپس نیتروژن و هیدروژن در دما و فشار زیاد و در مجاورت کاتالیزوری که از یک اکسید فلزی تشکیل یافته است ، آمونیاک تشکیل می دهد و آمونیاک بر اثر واکنش با اکسیژن اسید نیتریک تولید می کند. اسید نیتریک حاصل ، بر اثر ترکیب با آمونیاک ، نیترات آمونیم به وجود می آورد. ماده اخیر به عنوان کود مصرف فراوانی دارد. از طرف دیگر ، موجود ذره بینی مستقر در گروگیا و نخودی ، همه عملیات اخیر را برای گیاه انجام می دهد و نیترات آمونیم در اختیار آن قرار می دهد. باکتری تثبیت کننده نیتروژن ، به کمک آنزیمی به نام نیتروژناز (Nitrogenase) ، کاری را که از دیدگاه مهندسی شیمی مستلزم وجود گرمای صد درجه و هزاران پوند فشار است ، می تواند در دما و فشار معمولی انجام دهد.
!شرایط تثبیت نیتروژن
تثبیت نیتروژن مستلزم سرمایه گذاری در زمینه انرژی است. ابتدا هر مولکول نیتروژن باید متلاشی و به دو اتم نیتروژن یا شش اتم هیدروژن که دو مولکول آمونیاک (NH3) را به وجود می آورد ، 13 کیلوکالری انرژی آزاد می شود. بنابراین، برای انجام این دو عمل اخیر 147 کیلوکالری انرژی خالص ضروری است ، که از نظر صنعتی به معنی مصرف 6000 کیلوکالری انرژی به ازای تثبیت هر کیلوگرم نیتروژن است.
آزمایشهای انجام شده بر روی محصولات کشاورزی نشان می دهد که افزایش محصول به کمک مصرف هر کیلوگرم کود نیتروژن دار ، معادل همان مقدار کالری مصرف شده برای تهیه کود کالری غذا را افزایش می دهد.
!تولیدکنندگان غیر صنعتی نیتروژن تثبیت شده
تولیدکنندگان عمده غیر صنعتی نیتروژن تثبیت شده نخودیان یا گیاهان بنشنی هستند که عبارتند از باقلا ، لوبیای روغنی و یونجه. چنین گیاهانی با باکتریهای مستقر در گره های ریشه خود مشارکت کرده اند. تثبیت نیتروژن به طریق همزیستی و مشارکت از نوع یاد شده ، به عناصر کمیاب از قبیل مولیبدن یا کبالت ( که تقریبا همان نقش کاتالیزور فلزی اکسیده در تولید صنعتی را به عهده دارند) نیاز ویژه دارد. مولیبدن بطور مستقیم در ترکیب آنزیم نیتروژناز علاوه بر باکتریهای همزیست ، باکتریهای مستقلی نظیر آزتوباکتر (Azeto bacter) هم وجود دارند که نیتروژن تثبت شده را در اختیار چمنزار ها قرار می دهد. در محیط آّبزیان ، کار تثبیت نیتروژن توسط جلبک سبز- آبی انجام می شود.

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 شنبه 08 بهمن 1384 [06:27 ]   5   فیروزه نجفی      جاری 
 شنبه 08 بهمن 1384 [05:47 ]   4   فیروزه نجفی      v  c  d  s 
 یکشنبه 08 آذر 1383 [05:56 ]   3   حسین خادم      v  c  d  s 
 دوشنبه 02 آذر 1383 [05:12 ]   2   حسین خادم      v  c  d  s 
 شنبه 23 آبان 1383 [05:46 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..