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23 氮氣有什麽作用

約占空氣體積80%的氮氣,化學性質不活潑,很少發生化學反應,主要是和食品一起密封到塑料袋中起到防止食品劣化的目的。下麵讓我們一起看下氮氣的特點吧。

◎植物的三大營養元素

氮是植物成長中不可或缺的物質。植物的三大營養元素包括氮(N)、鉀(K)、磷(P)。其中,氮能促進植物的葉子和莖的生長,是非常重要的肥料。氮在空氣中以氮分子的形態大量存在,但除了豆科的部分植物外,其他植物都無法吸收利用氮分子。

人類如果想用氮為植物提供營養,或當作工業原料使用的話,需要把氮變成像氨那樣的其他分子,這個過程叫作氮的固定。自然界中,打雷等自然放電的過程可以把氮分子轉化為氨,因此打雷多的年頭大米的收成都會好一些。[1]

◎變空氣為麵包

1906年,德國的兩位科學家哈珀和博施首先發明了人為將氮轉化為氨的方法[2]。那就是讓空氣中的氮氣在鐵化合物的催化下,與水電解後生成的氫氣,在500℃、200~350大氣壓的高溫高壓條件下進行反應。如此可以得到氨,氨被氧化後變成硝酸(HNO3)。硝酸和氨反應後可以生成硝酸銨(NH4NO3),又稱硝銨,硝酸和鉀反應可以生成硝酸鉀(KNO3),又稱硝石,這兩者都是非常好的氮肥。

現如今地球上生活著約77億人口,之所以能夠給這麽多人提供食物,就是得益於化學肥料和殺蟲劑等農藥。所以說“哈伯法”是變空氣為麵包。

圖4-3 氮的反應流程圖

◎變空氣為炸藥

硝酸(HNO3)除了可以用於化肥外,還有另外一個重要的用途,那就是炸藥。

槍支的炸藥和炸彈上用的炸藥三硝基甲苯(TNT)是甲苯[3]和硝酸反應生成的。甘油炸藥的原材料硝化甘油是甘油[4]和硝酸反應生成的。槍支的炸藥和煙花用的黑色炸藥是木炭(C)、硫黃(S)和硝石的混合物。硝石是硝酸和鉀反應生成的。