Kategoria: Chemia Opublikowano: Luty 21, 2014
Rośliny nie otrzymują swojego azotu bezpośrednio z powietrza. Chociaż azot jest najobficiej występującym pierwiastkiem w powietrzu, każdy atom azotu w powietrzu jest potrójnie związany z innym atomem azotu, tworząc azot cząsteczkowy, N2. To potrójne wiązanie jest bardzo silne i bardzo trudne do przerwania (do przerwania wiązań chemicznych potrzebna jest energia, podczas gdy energia jest uwalniana tylko podczas tworzenia wiązań). W rezultacie, nawet jeśli azot w powietrzu jest bardzo powszechny, dla rośliny energetycznie niekorzystne jest rozszczepienie cząsteczki azotu w celu uzyskania surowych atomów, które może wykorzystać. Silne potrójne wiązanie N2 utrudnia również reakcję azotu cząsteczkowego z większością innych związków chemicznych. Jest to w rzeczywistości część powodu, dla którego jest tak dużo azotu w powietrzu na początku. Ponadto, stabilność i symetria cząsteczki azotu sprawia, że trudno jest różnym cząsteczkom azotu wiązać się ze sobą. Ta właściwość oznacza, że azot cząsteczkowy może być schłodzony do bardzo niskich temperatur zanim stanie się cieczą, prowadząc ciekły azot być bardzo skuteczną cieczą kriogeniczną.
Akt rozbicia dwóch atomów w cząsteczce azotu jest nazywany „wiązaniem azotu”. Rośliny otrzymują azot, którego potrzebują z gleby, gdzie został on już utrwalony przez bakterie i archaea. Bakterie i archaea w glebie i w korzeniach niektórych roślin mają zdolność przekształcania azotu cząsteczkowego z powietrza (N2) w amoniak (NH3), rozbijając w ten sposób twarde potrójne wiązanie azotu cząsteczkowego. Takie organizmy nazywane są „diazotrofami”. Z tego miejsca różne mikroorganizmy przekształcają amoniak w inne związki azotu, które są łatwiejsze do wykorzystania przez rośliny. W ten sposób rośliny otrzymują azot pośrednio z powietrza poprzez mikroorganizmy w glebie i w niektórych korzeniach roślin. Należy pamiętać, że błyskawice i wysokoenergetyczne promieniowanie słoneczne mogą również rozszczepiać cząsteczki azotu, a zatem również wiązać azot w powietrzu. Jednak ilość azotu wiązanego przez błyskawice i promieniowanie słoneczne jest nieistotna w porównaniu z ilością azotu wiązanego przez diazotrofy w glebie i w korzeniach. W swojej książce Nitrogen Fixation, John Postgate stwierdza,
Utrwalanie azotu – przekształcanie azotu atmosferycznego w formę, którą rośliny mogą wykorzystać – jest procesem fundamentalnym dla światowego rolnictwa. Powstaje jako konsekwencja działań spontanicznych, antropogenicznych i biologicznych. Istnienie i znaczenie komponentu biologicznego są znane od ponad wieku, ale postęp naukowy w ciągu ostatnich kilku dekad radykalnie zmienił nasze rozumienie jego natury i mechanizmów.
Topics: air, ammonia, atmosphere, diazotroph, nitrogen, nitrogen fixation, plants