氮(N)在自然界中的存在十分广泛,在生物体内也有重要的作用,同时,在生活、工业、国防、科技方面都有很多重要的应用。下面就为大家介绍有关氮元素的重要作用和应用。
氮(N)是植物生长的必需营养元素之一,它是叶绿素a和叶绿素b的组成成分。绿色植物进行光合作用时,就是借助叶绿素使光能转变为化学能,把二氧化碳转变为葡萄糖。葡萄糖是植物体内合成各种有机化合物的原料,而叶绿素则是植物叶子制造“粮食”的工厂。氮同时对植物生长发育的影响也十分明显。当氮充足时,植物可合成较多的蛋白质,促进细胞的分裂和增长。对于人类而言,植物氮营养充足,也就意味着粮食充足。
根瘤菌然而,自然界里只有几种植物,例如豆类,能够通过居住在其根中的微生物的帮助,从空气中直接抽取它们所需要的氮。由于这个原因,在廉价的氮肥出现之前,不能“固定”氮的玉米要与豆类或苜蓿轮种,豆类或苜蓿会在土壤中留下比开始时更多的氮。因此,人类要想获得足够多的食物更好地活下去,就需要想到更好的方法去给植物提供足够的氮元素。
尿素现代文明在将二氧化碳(CO2)排放到大气的同时,也从大气中提取出氮并将它吃下去。空气中的氮气(N2)是惰性的,并且几乎没什么用处。但当它被转化为更具有反应活性的形式如氨(NH3)时,它便可以进一步合成多种对植物生长至关重要的氮肥。想到这个方法的就是集恶魔和天使于一身的——弗里茨哈伯。
弗里茨哈伯就在第一次世界大战之前,弗里茨哈伯发明了将空气中的氮转化为氨的实用的生产流程,这是人类历史上最重要的发明之一。现在,氨肥为1/3的世界人口提供了食物(另外2/3的食物主要由磷肥提供)。然而,他在氯方面的工作就不是那么仁慈了(哈伯是一战中德国毒气战研究的首席负责人)。
装有氮化硅(Si3N4)陶瓷小球的轴承氮元素除了在植物生长中有重要作用外,它还被用来制作特殊材料——新型陶瓷。氮化硅陶瓷,以其超高强度的特殊属性,使它在涡轮、叶片、轴承、火箭喷嘴甚至炉子管道的制造中有很多的应用。
氮氧加速很多喜欢玩赛车类游戏的朋友肯定非常熟悉赛车氮气加速所带来的游戏快感,但是给赛车加速的真的是氮气么?事实上在改装赛车中添加的是一氧化二氮,在引擎里一氧化二氮分解成氮气和氧气,这样有助于提高燃料的燃烧率,增加车速。而一氧化二氮除了给改装车加速外,它还有一个有意思的用处:
N2O一氧化二氮的一个俗名叫做“笑气”,它是一种无色有甜味的气体,主要应用在医学当作麻醉剂使用,曾经广泛应用在牙科领域。因为它能够使人产生幻觉和欣慰感并发笑,从而被称为“笑气”。虽然“笑气”可以让人产生短暂快感,但是它吸入体内后,会和血红蛋白迅速作用,抑制血红蛋白携带氧从而使人窒息,类似一氧化碳中毒,而且长期吸入,会损害人的中枢神经系统,让人的认知能力降低。(如果想知道更多有趣的化学知识,