Фиксация азота

Одной из важнейших проблем современности является возможность фиксации атмосферного аз ота в мягких условиях. Природа давно справилась с этой задачей. Биологическая фиксация азота происходит в результате восстановительных процессов, в ходе которых атмосферный азот переходит в аммиак. Решающую роль здесь играет фермент нитрогеназа. Содержащиеся в нем соединения железа и молибдена активируют азот, при контакте кото- [c.281]

Как могло бы изучение новых способов фиксации азота помочь фермерам снизить стоимость производства [c.515]

И, наконец, обратим внимание еще на один аспект моделирования, имеющий важное прикладное значение, — это создание высокоактивных и высокоспецифичных катализаторов, действующих по принципам ферментативного катализа. В настоящее время, однако, в этом направлении делаются лишь первые шаги, по которым трудно судить о реальных перспективах в этой области. В качестве примера можно указать на успехи в моделировании нитрогеназы — фермента, катализирующего реакцию восстановления молекулярного азота [7, 8]. Не исключено, что с помощью систем, моделирующих нитрогеназу, можно будет решить важную прикладную задачу — фиксацию азота в мягких условиях. [c.72]

В.4. ФИКСАЦИЯ АЗОТА. ПРОЦЕСС ОКИСЛЕНИЯ - ВОССТАНОВЛЕНИЯ [c.516]

Впервые синтетический аммиак был использован во время первой мировой войны для производства взрывчатых веществ. Почти все взрывчатые вещества содержат соединения азота. До войны единственным источником связанного азота были залежи нитратов в Чили. Фиксация азота в форме аммиака дала Германии возможность продолжать войну, после того как английский флот отрезал ее от чилийских запасов. [c.521]

Промышленная фиксация атмосферного азота играет очень важную роль в получении сельскохозяйственных удобрений (и взрывчатых веществ). Одна из стадий фиксации азота, происходящая в присутствии катализатора, описывается уравнением [c.169]

AG°38 = 358 кДж, поэтому данный способ фиксации азота неосуществим сколь велико бы ни было рщ, ионы NH и N0 в воде не появятся. [c.189]

В плазмохимических процессах большое значение приобретает вывод целевых продуктов. Для обеспечения закалки продуктов плазмохимического синтеза (например, при фиксации азота) необходимо охладить продукты реакции настолько быстро, чтобы они не успели разложиться в процессе охлаждения [4]. [c.176]

Сравнительная энергоемкость этих методов фиксации азота приведена в табл. 14.1. [c.185]

Таблица 14.1. Энергоемкость методов фиксации азота

Термодинамика вооружила химика знаниями, раскрывающими перед ним все возможности химии и позволяющими планировать любые химические процессы. Особенно она ценна для химика технолога. Впервые (1913 г.) применил термодинамику к процессу фиксации азота из воздуха (синтез аммиака) немецкий химик Ф, Габер (1868—1934). С этого времени термодинамика прочно вошла в практику и стала незаменимым инструментом в поиске новых технологических процессов, их разработ.че и внедрении в практику. [c.152]

В настоящее время трудно назвать область науки или народного хозяйства, в которой для решения общих и конкретных задач не применялась бы физическая химия. Являясь в основном теоретической наукой, она решает многие практические задачи, непосредственно относящиеся к проблемам научно-технического прогресса энергетическая проблема, решение которой может осуществиться расширением сети атомных электростанций или использованием в качестве топлива газообразного водорода с его предварительным получением при разложении воды под действием падающих квантов света проблема интенсификации химических и фармацевтических производств путем увеличения скорости химических реакций повышение избирательного превращения реагентов в полезные продукты с уменьшением потерь и отходов производства, что связано с изучением и выбором катализаторов. Одно из важных направлений применения катализаторов — фиксация азота из воздуха. С помощью комплексных соединеиий переходных металлов удалось восстановить азот до аммиака, что имеет большое значение для народного хозяйства. Применением катализаторов удалось значительно сократить продолжительность процесса получения многих синтетических фармацевтических препаратов Важной нерешенной проблемой остается выбор системы растворителей для эффективной экстракции лекарственных веществ нз растительного сырья. [c.8]

Какие химические процессы составляют основу новых методов фиксации азота при низких температурах [c.126]

Из всех химических реакций, которые люди научились проводить и контролировать для своих нужд, синтез аммиака из водорода и атмосферного азота, вероятно, имеет наибольшее значение. Это особенно понятно в нынешней ситуации, когда с каждым годом становится все ощутимее нехватка продовольствия. Выращивание растительных веществ требует внесения в почву значительных количеств азота в форме, легко усвояемой растениями. Количество продовольствия, необходимое, чтобы прокормить все возрастающее население земного шара, намного превосходит то, что можно произвести, полагаясь лишь на естественное содержание азота в почве. Для обеспечения высокой урожайности сельскохозяйственных культур требуются огромные количества удобрений, богатых азотом. Единственным широко доступным источником азота на земле является атмосферный N2. Таким образом, возникает проблема связывания атмосферного азота, т.е. превращения его в форму, усвояемую растениями. Этот процесс называют еще фиксацией азота. [c.40]

Реакцию N2 с О2, в результате которой образуется N0, можно рассматривать как способ фиксации азота. Она протекает по уравнению [c.45]

До начала первой мировой войны 1914—1918 гг. главным минеральным азотным удобрением служила натриевая (чилийская) селитра, ввозившаяся в Европу из Южной Америки. Она же являлась единственным видом сырья для получения азотной кислоты, необходимой в производстве взрывчатых веществ и других соединений азота. Ограниченность запасов природной селитры, их отдаленность от основных потребителей, а главным образом — стремление освободиться от ввоза сырья выдвинули задачу использования атмосферного азота для получения азотных соединений. Успешное решение этой задачи явилось одним из крупнейших успехов химии начала XX века. В течение одного десятилетия были открыты несколько технических способов фиксации азота воздуха. [c.432]

Значение константы равновесия данной реакции при 25°С равно = 110 °. Оцените применимость этой реакции для фиксации азота. [c.45]

Решение. Поскольку имеет очень низкое значение, при 25°С должно образовываться очень небольшое количество N0. В этом случае равновесие сильно сдвинуто влево, в сторону реагентов. Следовательно, данная реакция мало подходит для фиксации азота, по крайней мере при 25 °С. [c.45]

Опробовав эффективность различных веществ в роли катализаторов, Габер в конце концов остановился на смеси железа с оксидами металлов. Некоторые варианты разработанных им рецептов катализаторов используются еще до сих пор. Эти катализаторы позволили достаточно быстро достигать равновесия при температурах порядка 400-500 С и давлении газовой смеси в диапазоне 200-600 атм. Высокие давления необходимы для получения удовлетворительной степени превращения (выхода) при равновесии. Как можно видеть из табл. 14.2, если бы удалось найти улучшенный катализатор, с помощью которого можно было бы достаточно быстро проводить реакцию при температурах ниже 400-500°С, это позволило бы получать аналогичный выход при значительно более низких давлениях. Последнее, в свою очередь, привело бы к большой экономии в стоимости оборудования для синтеза аммиака. Учитывая все возрастающие потребности в азотных удобрениях, фиксацию азота следует рассматривать как весьма актуальную проблему, которая заслуживает затраты дополнительных исследовательских усилий. [c.58]

Биологическая фиксация азота [c.367]

Данная реакция протекает вследствие того, что интенсивное выделение тепла и ионизация воздуха при разряде молний приводят к разрыву молекул Nj. Эта простая реакция, включающая образование азотсодержащего соединения из Nj, является примером связывания (фиксации) азота. Как было рассказано в гл. 14, первым промышленным способом связывания азота был процесс Габера. В процессе Габера N2 из атмосферного воздуха и Н2 (последний обычно получают из СН4, входящего в состав природного газа ) соединяются с образованием NH3 [c.315]

В ТО же время бактерии бобовых растений, микроорганизмы почвы и водоросли в присутствии воды легко переводят атмосферный азот в аммиак при обычной температуре и нормальном давлении. Известно также, что атомы азота входят в состав нуклеиновых кислот и белков, играющих первостепенную роль в жизненных процессах. Долгое время оставалось загадкой, как в природных условиях в водной среде происходит биологическая фиксация азота, каков механизм связывания атмосферного азота с водородом й другими элементами при нормальном давлении и комнатной температуре. Основываясь на сходстве химических связей в молекулах азота и ацетилена, можно было предполагать, что синтез аммиака при обычных условиях может быть осуществлен при последовательном разрыве межатомных связей в молекуле N2 в присутствии соответствующего катализатора по схеме [c.122]

АО т = 85,55 ккал, то этот весьма заманчивый способ фиксации азота неосуществим сколь велико бы ни было р я , в воде не появятся ионы азотистокислого аммония. [c.63]

Обсудить возможность фиксации азота при Т = 2000 и 3500 по реакции [c.265]

Решение. Независимо от результатов проверки нельзя пренебрегать побочными реакциями при столь высоких температурах наряду с процессом фиксации азота двуокисью углерода должна происходить диссоциация N0 и СО2 (заторможенность равновесия при таких высоких температурах исключается). Поэтому необходимо рассмотреть одновременно три реакции [c.487]

Пример 12 Требуется установить, возможна ли фиксация азота (из воз духа) посредством реакции с водой [c.256]

Практически, однако, при восстановлении трудно избежать заполнения связывающих я-орбиталей (М—Ы) и повышения прочности связи. Предполагается, что белковый компонент фермента изменяет симметрию молекулы азота, так что группа Ме—N—N—Ме перестает быть линейной. Для высокоорганизованных систем характерно проявление новых степеней свободы (в данном случае деформации), с помощью которых осуществляются реакционные механизмы, не реализуемые в простых системах. Вопрос не решен окончательно, но считается бесспорным, что в активной группе нитрогеназы содержится два металла — молибден и железо, — причем ион молибдена переходит в процессе фиксации азота из состояния Мо (III) в состояние Мо (VI) и обратно. Значительные успехи в моделировании этого процесса достигнуты А. Е. Шиловым, М. Е. Вольпиным и В. Б. Шуром в СССР. [c.177]

Молибден, ванадий, марганец и осмий являются специальными катализаторами сложного и еще малоизученного процесса фиксации азота воздуха микроорганизмами почвы. [c.423]

Культивирование бобовых растений является мощным средством общего поднятия урожайности, так как накапливаемый их корнями азот сохраняется в почве. Так, клевер или люпин дает примерно 150 кг связанного азота на 1 га. Каждый куст люпина (или другого бобового) есть в сущности миниатюрный завод по утилизации атмосферного азота, работающий даром за счет солнечной энергии (Д. Н. Прянишников). С химической стороны процесс фиксации азота клубеньковыми бактериями еще недостаточно выяснен, но ведет, по-видимому, к образованию аммиака (9). [c.435]

Дуговые печи для фиксации азота получили наибольшее распространение в странах с дешевой электроэнергией (Норвегия, Швейцария), причем мощность цехов достигала очень большой величины, В Норвегии в 1916 г, общая мощность таких установок достигала 300 000 кет. Однако выход окиси азота составлял лишь 1,5—2,0%, в то время как вся масса газа бесполезно нагревалась до 1 ООО—1 400° С, В результате удельный расход электроэнергии составлял 12—15 квт-ч1кг азотной кислоты, С появлением метода получения азотной кислоты из синтетического аммиака, значительно более дешевого и менее энергоемкого, дуговой метод получения азота быстро отпал. [c.14]

Проведите термодинамический анализ возможности фиксации азота кислородом. [c.112]

Применяя в качестве катализаторов комплексные соединения переходных металлов, они смогли при комнатной температуре в водной среде восстановить азот до аммиака и гидразина. Оказалось, что фиксация азота в этих условиях осуществляется посредством четырехэлектронного механизма. Молекула N3 соединяется сразу с двумя атомами переходного металла, например молибдена, входящего в состав катализатора. При этом каждый атом переходного металла отдает молекуле N3 два 5-электрона, тем самым в ней рвутся сразу две я-связи и оба атома переходного металла вступают с ней в химическую связь. Затем в водной среде атомы металла замещаются протонами и образуется молекула гидразина — ЫН,, которую легко перевести в молекулу амми- [c.122]

Инертность молекул N2, вызвавшая скопление их в атмосфере, столь высока, что в настоящее время во многих странах предпринят специальный поиск возможностей фиксации азота, в особенности при низких температурах и давлениях. [c.210]

Назвать способы фиксации азота. Может ли быть усовершенствован дуговой способ Назвать пути его усовершенствования и опреде.чпть возможность их применения в Сибири и среднеазиатских республиках. [c.151]

Тгм линс Р., Амман П. Фиксация азота. - В кн. Использование плазмы Б химических процессах. М, Мир, 1970. о. 116-148. [c.99]

Новым направлением в фиксации атмосферного азота является так называемый ферментативный метод с использованием комплексных соединений переходных металлов (железа, хрома, молибдена), в котором используется принцип естественной фиксации азота растениями в прирбдных условиях [c.186]

Промышленные методы связывания атмосферного азота появились в начале XX века и опирались на лабораторные исследования химиков XVIII—XIX вв. При этом, практически одновременно изучались все три варианта фиксации азота атмосферы (см. 14.1.2). [c.189]

Цианамидный метод. Разработка цианамидного метода фиксации азота была связана с потребностями в кальцийциа-намиде как минеральном удобрении. По этому методу, разработанному А. Франком и Н. Каро, в 1905 году в Италии была построена первая промышленная установка. Производство кальцийцианамида достигло максимума к 1940 году, когда на 36 установках в различных странах было произведено (в расчете на азот) 335 ООО тонн этого продукта. [c.190]

Аммиачный метод. Теоретические основы аммиачного метода фиксации азота были разработаны В. Рамзаем и С. Юнгом (1884—1886), установившими обратимость реакции синтеза и А. Ле-Шателье (1901), изучившим влияние давления на эту систему и взявшему патент на получение аммиака путем взрыва сжатой смеси азота и водорода. В период 1903—1910 гг. состояние системы азот-водород при различных давлениях и температурах было обстоятельно изученоФ. Габером, В. Нернстом, Г. Постом и Р. Ле-Россиньолем. На основе этих исследований в 1910 году был пущен первый опытный реактор производительностью 1 тонна аммиака в сутки, а в 1913 году первый завод производительностью 25 т/сутки. [c.190]

Гетерогенный катализ. Еще шире в технологии применяют гетерогенный катализ. Катализаторы на основе железа используют при фиксации азота, на основе никеля — при гидрировании органических соединений (в частности, растительных жиров), платйны — при окислении аммиака, меди и золота — при синтезе смол и пластмасс, хрома и цинка — при производстве метанола, ванадия — при производстве серной кислоты. Гетерогенный катализ используется при крекинге нефти, получении многочисленных органических соединений. [c.157]

Рассматриваемые процессы имеют р.есьма большое практическое значение, изучены же они пока совершенно недостаточно и ведется в настоящее время интенсивное исследование. Интересно, что фермент нитрогеназа, необходимый для фиксации азота, как постепенно выясняется, тонко свя- [c.366]

Органические синтезы. Т.2 (1973) -- [ c.492 ]

Молекулярная биотехнология принципы и применение (2002) -- [ c.306 , c.307 , c.308 , c.313 , c.326 ]

Биохимия (2004) -- [ c.3 ]

Теоретические основы биотехнологии (2003) -- [ c.140 ]

Молекулярная биология клетки Том5 (1987) -- [ c.32 , c.94 ]

Основы биохимии Т 1,2,3 (1985) -- [ c.376 , c.377 , c.675 , c.676 , c.677 , c.684 ]

Возможности химии сегодня и завтра (1992) -- [ c.41 , c.42 ]

Биотехнология (1988) -- [ c.28 ]

Общая микробиология (1987) -- [ c.15 , c.359 , c.395 , c.396 , c.397 , c.398 , c.399 , c.400 , c.401 ]

Основы неорганической химии (1979) -- [ c.654 , c.655 ]

Общая химическая технология неорганических веществ 1964 (1964) -- [ c.233 ]

Общая химическая технология неорганических веществ 1965 (1965) -- [ c.233 ]

Химия органических лекарственных препаратов (1949) -- [ c.350 ]

Аналитическая химия азота _1977 (1977) -- [ c.10 ]

Биология Том3 Изд3 (2004) -- [ c.0 ]

Биотехнология - принципы и применение (1988) -- [ c.28 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология