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固氮 |
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科技名詞定義 中文名稱：固氮 英文名稱：nitrogen fixation 定義：分子氮經自然界的固氮生物(如各種固氮菌)固氮酶的催化而轉化成氨的過程。是氮循環的重要階段。應用學科： 生物化學與分子生物學（一級學科）；新陳代謝（二級學科） 以上內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公佈 固氮簡介 將空氣中的游離氮轉化為化合態氮的過程,稱為固氮(nitrogen fixation) 通過微生物的作用把分子氮轉化為氨的過程稱為固氮。 幾種主要的固氮形式 人工固氮 工業上通常用H2和N2 在催化劑、高溫、高壓下合成氨 化學方程式：N2 3H2=（高溫高壓催化劑）2NH3 最近，兩位希臘化學家，位於Thessaloniki的阿里斯多德大學的George Marnellos和MichaelStoukides發明了一種合成氨的新方法(Science，2Oct．1998，P98)。在常壓下，令氫與用氦稀釋的氮分別通入一加熱到570℃的以鍶-鈰-釔-鈣鈦礦多孔陶瓷(SCY)為固體電解質的電解池中，用覆蓋在固體電解質內外表面的多孔鈀多晶薄膜的催化，轉化為氨，轉化率達到78%；對比：幾近一個世紀的哈伯法合成氨工藝通常轉化率為10至15%！他們用在線氣相色譜檢測進出電解池的氣體，用HCl吸收氨引起的pH變化估算氨的產率，證實提高氮的分壓對提高轉化率無效；升高電流和溫度雖提高質子在SCY中的傳遞速度卻因SCY導電率受溫度限制，升溫反而加速氨的分解。 天然固氮（又稱高能固氮） 閃電能使空氣裡的氮氣轉化為一氧化氮，一次閃電能生成80∼1500kg的一氧化氮。這也是一種自然固氮。自然固氮遠遠滿足不了農業生產的需求。 自然固氮方程式 1)N2 O2===2NO 2)2NO O2===2NO2 3)3NO2 H2O===2HNO3 NO 豆科植物中寄生有根瘤菌，它含有氮酶，能使空氣裡的氮氣轉化為氨，再進一步轉化為氮的化合物。固氮酶的作用可以簡述如下： 除豆科植物的根瘤菌外，還有牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋桿菌、一些原核低等植物——固氮藍藻、自生固氮菌體內都含有固氮酶，這些酶有固氮作用。這一類屬自然固氮的生物固氮。 人工固氮長期以來，人們期望著農田中糧食作物能像豆科植物一樣有固氮能力，以減少對化肥的依賴。 70年代首先實現了細菌之間的固氮... 目前主要在合成氨中實現人工固氮。所有的含氮化學肥料也主要是由氨加工製成的。 人稱這種合成氨方法為"哈伯－博施法"，這是具有世界意義的人工固氮技術的重大成就。是化工生產實現高溫、高壓、催化反應的第一個里程碑。合成氨的原料來自空氣、煤和水， 因此是最經濟的人工固氮法，從而結束了人類完全依靠天然氮肥的歷史。 生物固氮 生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮還原成氨的過程。 固氮微生物固定的氮的含量遠非人工固氮和高能固氮所比，可以說，自然界中固定氮主要是靠生物固氮。生物固氮在自然界的氮循環中有著十分重要的意義。 其反應式可以概括為： N2 e H ATP ——→ NH3 ADP Pi 植物對氮的吸收 |
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