Kategori: Publicerad: Kategori: Kemi:
Växter får inte sitt kväve direkt från luften. Även om kväve är det vanligaste grundämnet i luften är varje kväveatom i luften trippelbundet till en annan kväveatom för att bilda molekylärt kväve, N2. Denna trippelbindning är mycket stark och mycket svår att bryta (det krävs energi för att bryta kemiska bindningar medan energi bara frigörs när bindningar bildas). Även om kväve i luften är mycket vanligt är det därför energimässigt ogynnsamt för en växt att klyva kvävemolekylen för att få de råatomer som den kan använda. Den starka trippelbindningen i N2 gör det också svårt för molekylärt kväve att reagera med de flesta andra kemikalier. Detta är faktiskt en del av anledningen till att det finns så mycket kväve i luften till att börja med. Kvävemolekylens stabilitet och symmetri gör det också svårt för olika kvävemolekyler att binda till varandra. Denna egenskap innebär att molekylärt kväve kan kylas ned till mycket låga temperaturer innan det blir flytande, vilket gör att flytande kväve är en mycket effektiv kryogen vätska.
Att bryta isär de två atomerna i en kvävemolekyl kallas ”kvävefixering”. Växter får det kväve de behöver från jorden, där det redan har fixerats av bakterier och arkéer. Bakterier och arkéer i jorden och i vissa växters rötter har förmågan att omvandla molekylärt kväve från luften (N2) till ammoniak (NH3) och därmed bryta den hårda trippelbindningen i molekylärt kväve. Sådana organismer kallas ”diazotrofa”. Därefter omvandlar olika mikroorganismer ammoniak till andra kväveföreningar som är lättare för växterna att använda. På så sätt får växterna sitt kväve indirekt från luften via mikroorganismer i marken och i vissa växtrötter. Observera att blixtar och högenergisk solstrålning också kan klyva kvävemolekylen och därmed också fixera kvävet i luften. Mängden kväve som fixeras av blixtar och solstrålning är dock obetydlig jämfört med den mängd som fixeras av diazotrofa organismer i marken och i rötterna. I sin bok Nitrogen Fixation konstaterar John Postgate,
Fixeringen av kväve – omvandlingen av atmosfäriskt kväve till en form som växter kan använda – är en process som är grundläggande för världens jordbruk. Den uppstår som en följd av spontana, antropogena och biologiska aktiviteter. Förekomsten och betydelsen av den biologiska komponenten har erkänts i mer än ett sekel, men de vetenskapliga framstegen under de senaste decennierna har radikalt förändrat vår förståelse av dess natur och mekanismer.
Topics: air, ammonia, atmosphere, diazotroph, nitrogen, nitrogen fixation, plants