Kategorie: Kategorie: Chemie Zveřejněno:
Rostliny nezískávají dusík přímo ze vzduchu. Ačkoli je dusík nejrozšířenějším prvkem ve vzduchu, každý atom dusíku ve vzduchu je trojnou vazbou spojen s jiným atomem dusíku za vzniku molekulárního dusíku, N2. Tato trojná vazba je velmi pevná a velmi těžko se přerušuje (k přerušení chemických vazeb je zapotřebí energie, zatímco energie se uvolňuje pouze při vzniku vazeb). V důsledku toho, i když je dusík ve vzduchu velmi běžný, je pro rostlinu energeticky nevýhodné rozštěpit molekulu dusíku, aby získala surové atomy, které může využít. Silná trojná vazba N2 také ztěžuje reakci molekulárního dusíku s většinou ostatních chemických látek. To je vlastně jeden z důvodů, proč je ve vzduchu tolik dusíku. Rovněž stabilita a symetrie molekuly dusíku ztěžuje vzájemnou vazbu různých molekul dusíku. Tato vlastnost znamená, že molekulární dusík lze ochladit na velmi nízké teploty, než se stane kapalným, což vede k tomu, že kapalný dusík je velmi účinnou kryogenní kapalinou.
Akt rozdělení dvou atomů v molekule dusíku se nazývá „fixace dusíku“. Rostliny získávají dusík, který potřebují, z půdy, kde již byl fixován bakteriemi a archei. Bakterie a archea v půdě a v kořenech některých rostlin mají schopnost přeměňovat molekulární dusík ze vzduchu (N2) na amoniak (NH3), a tím rozbíjet pevnou trojnou vazbu molekulárního dusíku. Takové organismy se nazývají „diazotrofy“. Odtud různé mikroorganismy přeměňují amoniak na jiné sloučeniny dusíku, které jsou pro rostliny snáze využitelné. Rostliny tak získávají dusík nepřímo ze vzduchu prostřednictvím mikroorganismů v půdě a v kořenech některých rostlin. Všimněte si, že blesky a vysokoenergetické sluneční záření mohou také štěpit molekulu dusíku, a proto také fixují dusík ve vzduchu. Množství dusíku fixovaného bleskem a slunečním zářením je však zanedbatelné ve srovnání s množstvím fixovaným diazotrofy v půdě a v kořenech. John Postgate ve své knize Nitrogen Fixation uvádí,
Fixace dusíku – přeměna atmosférického dusíku na formu využitelnou rostlinami – je proces, který má zásadní význam pro světové zemědělství. Vzniká jako důsledek spontánních, antropogenních a biologických činností. Existence a význam biologické složky jsou známy již více než sto let, ale vědecký pokrok v posledních několika desetiletích radikálně změnil naše chápání její povahy a mechanismů.
Topics: air, ammonia, atmosphere, diazotroph, nitrogen, nitrogen fixation, plants