Технология связанного азота

Газообразный азот представляет собой одно из самых устойчивых химических веществ. Энергия связи в молекуле азота составляет 945 кДж/моль; он обладает одной из самых высоких энтропий в рас­чете на атом, в результате чего элементный азот нереакционноспосо­бен. В атмосфере азот находится в свободном состоянии в огромных количествах. Подсчитано, что над 1 га поверхности Земли имеется око­ло 80 тыс. т азота. Элементный азот в клубеньках некоторых растений вступает в реакции с образованием аминокислот и белков. Эти реак­ции катализируют ферменты, а необходимую энергию обеспечивает фотосинтез. Важнейшее значение имеет азот для жизни на Земле, являясь одним из элементов, входящих в состав белковых структур, без которых невозможно существование живой клетки.

Формы существования азота в литосфере

N

Живые организмы Ископаемое топливо Минералы

Белковые вещества Каменный уголь Нефть СN- NО₃- NН₄+

Некоторое количество азота переходит в биологически усвояемую форму в результате грозовых разрядов по реакции

N₂ + O₂ = 2NO

Большинство организмов легче усваивают соединения азота со степенью окисления —3. Это

а-аминокислоты RCHNH₂COOH и их полимеры — белки, которые играют важнейшую роль в биохимии. Однако скорость перевода в состояние окисления —3 в естественных процессах слишком мала для поддержания требуемого количества связанного азота при современных темпах его потребления.

В среднем половина необходимого для жизни азота возвращает­ся через атмосферу за 108 лет; для кислорода этот период составляет 3000 лет, для углерода — 100 лет. Эти цифры убедительно показывают необходимость синтеза азотсодержащих соединений для использования их живыми организмами.

Потребителями азотных соединений издавна являлись фармация, военное дело, промышленность, а с начала XIX в. и сельское хозяй­ство.

Решением проблемы связанного азота явилась реакция синтеза аммиака, промышленное осуществление которой позволило создать мощную сырьевую базу для получения самых разнообразных азот­содержащих соединений.