Ciklus dušika u prirodi. Svojstva dušika. Uloga dušika u prirodi

19. 6. 2019.

Jedan od najčešćih kemijskih elemenata u okolišu je dušik. Količina dušika u atmosferi je velika - četiri petine atmosfere čine taj kemijski element. Većina elementa je u slobodnom obliku, u kojem dva atoma tvore molekulu N2. Zbog prilično jake veze između atoma u molekuli, nije moguće izravno koristiti takav spoj.
svojstva dušika Da bi živi organizmi u potpunosti asimilirali taj kemijski element, on se mora prenijeti u "vezano" stanje. U tom stanju dušik je nabijeni nitratni ion NO3-, u kojem obliku ga biljke mogu apsorbirati.

Ciklus dušika u prirodi je nemoguć bez procesa "vezanja", budući da se radi o cijepanju N2 molekule koja omogućuje podržavanje različitih životnih procesa na našoj planeti.

Karakteristike dušika

Dušik je bezbojni, netoksični plin, koji se uglavnom nalazi u prirodi u slobodnom (nevezanom) stanju. To je glavni dio atmosfere - gotovo 80% površine zauzima molekularna tvar. U molekularnom obliku dušik je beskoristan za živu prirodu - u normalnim uvjetima njegove molekule kemijski reagiraju samo s litijem. Međutim, važnost dušika u prirodi biosfere teško je precijeniti. Ova tvar je sastavni dio bilo koje, čak i najjednostavnije proteinske molekule. Ali proteini su bitan element svih živih organizama.

Kako je ciklus

Ciklus dušika u prirodi zapravo je lanac zatvorenih međusobno povezanih puteva kroz koje cirkulira dušik u Zemljinoj biosferi. U prirodi su razni mikroorganizmi glavni dobavljač ovog srodnog elementa. To je zahvaljujući mikroskopski radnika od 90 do 140 milijuna tona dušika ion ide u nužan uvjet za biosfere. ciklus dušika u prirodi

Prisutnost dušika u prirodi uglavnom je posljedica vitalne aktivnosti bakterija i algi. Ciklus N2 u prirodi potječe iz aktivnosti različitih mikroorganizama koji izlučuju dušik iz raspadnog otpada. Jedan dio elementa pretvara se u molekule potrebne za postojanje tih mikroorganizama. Drugi dio se oslobađa u obliku amonijevih iona i molekula amonijaka. Različite vrste bakterija pretvaraju dušik iz tih tvari u nitratni oblik. Dušični spojevi u obliku gnojiva apsorbiraju biljke, a preko njih životinje. Nakon smrti organizma, element u tragovima vraća se u tlo radi ponovnog ciklusa ciklusa dušika u prirodi. Protok dušika je prikazan ispod. ciklus dušika u shemi prirode

Tijekom ciklusa, N2 može biti uključen u anorganske sedimente ili oslobođen kao rezultat aktivnosti određenih bakterija. Osim toga, vulkanske erupcije rad gejzira povećava udio ove tvari u Zemljinoj atmosferi.

Korištenje dušika u poljoprivredi

Gnojenje zemlje dušikovim spojevima po stopi od - kilogram gnojiva po hektaru zemlje, možete povećati prinos žitarice za nekoliko posto.
U poljoprivredi, u obliku usjeva, dušik se prenosi u iznosu od 1 milijun tona, dok se dušična gnojiva koriste u dva puta manje. Unatoč visokoj profitabilnosti korištenja mineralnih gnojiva, potrebe biljaka u ovoj tvari pokrivene su umjetno samo za 20-25%. Ostatak se izdvaja iz tla zbog biološke fiksacije (prirodnih gnojiva). Daljnje povećanje prinosa ovisit će samo o racionalnom korištenju gnojiva, povećanju proizvodnje mineralnih gnojiva i učinkovitoj uporabi "biološkog" (proizvedenog mikroorganizmima) vezanog dušika. vrijednost dušika u prirodi

Uporaba dušika u industriji

Dušik se koristi u industriji. Većinu sintetiziranih tvari činila je proizvodnja amonijaka, eksplozivnih sustava, raznih boja. Koristi se u prerađivačkoj industriji - primjerice u preradi koksa. Svojstva dušika široko su poznata i uzimaju se u obzir u proizvodnji različitih prehrambenih aditiva. Tekući dušik je izvrsno sredstvo za hlađenje i široko se koristi za zamrzavanje hrane. Ipak, i dalje je glavni način korištenja mineralnih gnojiva.

Najpoznatije bakterije koje pretvaraju dušik nalaze se u gomolja mahunarki. uloga dušika u prirodi Blagotvorna svojstva dušika pomažu u poboljšanju plodnosti tla: na polju najprije sije leću, grašak ili grah, a biljke se preoravaju u zemlju. Tada se na ovom mjestu uzgajaju i druge kulture koje mogu koristiti dušik kao prirodno gnojivo.

Mineralna gnojiva

Ali prirodni dušik, pogodan kao gnojivo, nije bio dovoljan za održavanje prinosa. Ljudi su počeli koristiti mineralna gnojiva, uključujući vezani dušik. količina dušika Tehnologija vezivanja dušika u industrijskim razmjerima otkrili su njemački vojni znanstvenici uoči Prvog svjetskog rata. Tada je razvijena shema proizvodnje amonijaka za potrebe obrambene industrije. Nakon što su poboljšali tehnologiju, znanstvenici su došli do pouzdane sheme za proizvodnju fiksnog dušika za poljoprivredu. Sada poljoprivrednici koriste više od 80 milijuna tona fiksnog dušika za uzgoj usjeva hrane.

Prirodni vezani dušik

Iznenađujuće, određena količina atmosferskog dušika je vezana za vrijeme oluje. Blicevi se pojavljuju mnogo češće nego što se obično misli. U roku od 10 sekundi oko pet stotina bljeska munje na svijetu. Ispuštanje struje zagrijava atmosferu oko sebe, dušik se spaja s kisikom. Postoji reakcija izgaranja dušika, na čijem se izlazu dobivaju različite vrste dušikovih spojeva s kisikom. To je prilično lijep oblik fiksacije dušika, ali oslobađa samo oko 10 milijuna tona godišnje.

Umjetni vezani dušik

Kao što je gore navedeno, glavni izvor dušika su mineralna gnojiva, koja se u većini zemalja svijeta naširoko koriste u poljoprivredi. Izgaranje svih vrsta fosilnih goriva (ugljen, plin, naftni derivati) također dovodi do vezanja slobodnog dušika. Osim izravnog izgaranja, tijekom rada motora i električnih generatora nastaje i toplina koja je nužna za reakciju dušika s kisikom. Općenito, tijekom godine se proizvodi oko 20 milijuna tona dušika prikladnog za biosferu.

zaključak

Kako se u prirodi javlja ciklus dušika? Shema tog pokreta može se vizualno prikazati. Na primjer, može se zamisliti da je cijela biosfera dva međusobno povezana spremnika. Veliki kapacitet je prisutnost dušika u prirodi uglavnom u hidrosferi i atmosferi. Vrlo mali sadrži dušik, koji je dio života. Uski prolaz povezuje oba spremnika, u kojima dušik na ovaj ili onaj način ulazi u vezano stanje. U prirodnom okruženju dušik ulazi u žive organizme i postaje dio nežive prirode nakon njegove smrti.

Za relativno kratko vrijeme ljudske aktivnosti počeo utjecati na razinu N2 u prirodnom okruženju. Uloga dušika u prirodi još nije u potpunosti shvaćena. Već je jasno da je svaki ekološki sustav sposoban asimilirati samo određenu količinu ove tvari. Višak dušika u bilo kojem ekosustavu dovodi do prekomjernog rasta biljaka, zagađenja rijeka i vodnih tijela. pronalaženje dušika u prirodi Taj se problem naziva eutrofikacijom - onečišćenjem algi. Kada se ovaj problem dogodi, alge potamne rezervoar, istisnuvši iz njega konkurentne oblike života. Nakon smrti velike količine algi će trebati sav kisik koji se nalazi u vodi, tako da se ostaci biljaka mogu raspasti. Ribe, rakovi i druge životinje ostavljaju vodena tijela koja su siromašna kisikom. Voda postaje močvarna i ponegdje se prekriva blatom. Jezero ili ribnjak pretvara se u mrtvu močvaru.

Daljnje proučavanje prirodnog ciklusa dušika pomoći će spriječiti posljedice takvih problema i održati ravnotežu između ljudskih aktivnosti i prirodnih ekosustava.