农业离不开氮肥,氮气在高温、高压,以及催化剂的作用下会生产氨气,而氨气是制作氮肥的主要原料。氮肥中含有大量的氮元素,是作物生长必不可少的元素,能提高作物进行光合作用,促进作物长势茂盛。
但是由于氮气的键级为3,与Lewis结构一致,键解焓高达946kJ/mol,打开氮气的键是非常困难的。所以,现代合成氨是先制成1:3的氮氢混合气体,在高温高压下通过装Fe系催化剂的合成塔进行。
可是有些微生物具有固氮功能,例如大豆、三叶草、紫云英、紫花苜宿等植物的根瘤中的根瘤菌具有固氮作用,能在常温常压下以极高的速率合成氨。全世界每年由于生物固氮作用所固定的氮素量达6300~17500万吨,对农业生产意义重大。
因此,模拟生物进行常温常压固氮一直是人类的梦想,是仿生学的一个重要课题。大量研究表明固氮酶由两种蛋白质构成。1992年,生物化学家从生物体内分离出了该催化过程中含Mo,Fe,S的辅酶并测出了晶体结构。但仍不确定氮气是以何种方式与辅酶键合。
2005年度诺贝尔化学奖获得者Richard R.Schrock 指出:双氮的还原绝非易事。人类还需要时间,金钱和智慧。生物固氮模拟在21世纪仍是重要的研究领域。
由上面的内容可知肥料生产真的很不容易,从而可见粮食更加的来之不易,所以希望大家都能够节约粮食!
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