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江璞老師專欄-準備托福TOEFL必看~固氮作用 Nitrogen Fixation

 

🎊“聽江璞六十秒說托福”🎊


🎥 Episode 6: Nitrogen Fixation

 

Nitrogen is vital for human life❗️
Our bodies use it to make proteins, which allow our muscles 💪 to work, help us digest the food and so on.
盡管大氣層裡79%都是氮氣, 人類👨‍👩‍👧‍👧卻必須經由攝取植物🌱才能得到所需要的nitrogen.

這是因為nitrogen molecule is composed of two nitrogen atoms, which are bound to one another by chemical bonds 也就是分子之間的化學鍵 and the bonds are exceptionally strong.
要運用nitrogen之前必須把化學鍵解開, 也就是所謂的nitrogen fixation.

但是大自然只有少數的bacteria🦠有這個能力.
植物☘️從土壤裡面absorb 已經解開的nitrogen atom,
人類👨‍👩‍👧‍👧再從植物🌿得到它.

二十世紀初兩位德國科學家👬發展出了Haber-Bosch process.
終於可以把大氣層裡的nitrogen convert into ammonia.
Ammonia被製成fertilizer.

所以人類可以不再rely on bacteria 🦠to perform nitrogen fixation.
根據計算, 如果沒有這個artificial process,
地球🌏只能support目前人口總數的一半
because we could not produce enough food🍅 🥔 to feed this many people.

 

 溫馨小提醒~請搭配以下影片一起服用,吸收效果更好喔:

 聽江璞六十秒說托福TOEFL-Episode 6: Nitrogen Fixation 

 

江璞老師專欄-準備托福TOEFL必看~固氮作用 Nitrogen Fixation

 

固氮作用(英語:Nitrogen fixation),簡稱固氮,指將空氣中游離態的氮(氮氣)轉化為含氮化合物(如硝酸鹽、氨、二氧化氮)的過程。可分為自然固氮以及人工固氮兩種。

自然固氮(Natural nitrogen fixation)是在自然狀態下(非人工),將大氣中遊離態的氮(氮氣)轉化為含氮化合物(如硝酸鹽、氨、二氧化氮)的過程。自然固氮的途徑主要有兩種:

氣電固氮:在大氣中遊離態的氮通過閃電等產生含氮化合物的高能固氮,約占自然固氮的10%。
生物固氮:即自然界中的一些微生物種群(如豆科植物的根瘤菌)通過體內的固氮酶將空氣中的氮氣通過生物化學過程轉化為含氮化合物,約占自然固氮的90%。

人工固氮一般指通過化學方法,使氮氣單質轉化為含氮的化合物。目前工業上最常用的是哈伯法,也就是氮氣與氫氣在高溫高壓催化劑(鐵)作用下發生化合生成氨,然後再經一系列的反應轉化為其他有價值的化合物,如硝酸、氮肥、含氮炸藥等等。

人工固氮的另一種則是仿生固氮。目前仿生固氮的研究正在進行之中,主要以雙氮配合物為基礎,用鉬和釕等過渡金屬的雙氮配合物弱化氮氮間的三鍵,從而達到固氮的目的。第一個雙氮配合物於1965年製得([Ru(NH3)5(N2)]2+)。此類配合物中的雙氮配體可以只和一個金屬中心相連,也可以作兩個(或多個)金屬的橋連配體。2003年報導了首個在常溫常壓下將氮氣還原為氨的例子(見下圖),然而催化效果不理想,催化劑容易失去活性:

江璞老師專欄-準備托福TOEFL必看~固氮作用 Nitrogen Fixation

 

 

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