Cтраница 3
Нежелательная побочная реакция фиксации азота - восстановление нитрогеназой Н до Н2 ( газообразный водород), в ходе которой энергия ( в форме АТР) расходуется на образование водорода, который в конечном счете просто улетучивается. В результате только от 40 до 60 % всего потока электронов, проходящих через нитрогеназныи комплекс, передается на N2, что значительно уменьшает эффективность процесса фиксации азота. В принципе, если бы Н2 мог превратиться обратно в Н, потери энергии были бы ниже, и процесс фиксации азота стал бы более эффективным. Устранить же эту побочную реакцию прямым путем невозможно, поскольку она обусловлена особенностями химического строения активного центра нитрогеназы, и если попытаться блокировать ее, изменив структуру фермента, то неизбежно произойдет и уменьшение активности нитрогеназы. [31]
Почвы черноземной зоны Башкирии богаты микроорганизмами по сравнению с почвами нечерноземной зоны. Этим определяется ряд важнейших качеств различных почв республики. Следовательно, процесс фиксации азота на серой лесной почве идет слабее по сравнению с типичными черноземами более чем в 500 раз. Этим отчасти объясняется бедность почв нечерноземной зоны Башкирии азотом. Поэтому увеличение количества азотофиксирующих бактерий в почве для нечерноземной зоны имеет исключительно важное значение. [32]
Элементарный азот реагирует при комнатной температуре с образованием аминокислот и белков в клубеньках некоторых растений. Реакцию катализируют ферменты, а энергию, необходимую для эндотермических процессов, обеспечивает фотосинтез. Химия этого процесса фиксации азота растениями не известна. Полученные в настоящее время данные указывают на то, что катализирующие этот процесс ферменты содержат железо или молибден в двух различных центрах. [33]
Аналитические данные ( табл. 3) позволяют отметить положительное влияние испытанных удобрений на микрофлору почвы. Под влиянием углегумата аммония и особенно углегумата натрия количество полезных почвенных микроорганизмов, против контроля и одного бурого угля, возросло в несколько раз. Углегуматы оказали положительное действие на процессы фиксации азота и нитрофикации, что очень важно для повышения эффективного плодородия почв. [34]
Химическая природа активного центра и механизм активизации азота микроорганизма пока не ясны. Однако установлено, что существенную роль в этом процессе играют соединения переходных металлов, в частности железа и молибдена. Известно, что, если в почве нет молибдена, процесс фиксации азота микроорганизмами полностью прекращается. [35]
Источником энергии для связывания молекулярного азота у Clostridium служит маслянокислое брожение. Сведения о химизме связывания атмосферного азота этой бактерией весьма ограниченны. Можно лишь с уверенностью утверждать, что на одной из стадий процесса фиксации азота образуются аммиак и аммонийные соли, используемые затем бактериями-нитрифи-каторами. [36]
Ле Шателье практически нацело смещается влево, оксид азота разлагается. Проблема быстрого попеременного нагревания до высокой температуры и охлаждения составляет основную технологическую трудность осуществления процесса фиксации азота из воздуха через оксид азота. [37]
Нежелательная побочная реакция фиксации азота - восстановление нитрогеназой Н до Н2 ( газообразный водород), в ходе которой энергия ( в форме АТР) расходуется на образование водорода, который в конечном счете просто улетучивается. В результате только от 40 до 60 % всего потока электронов, проходящих через нитрогеназныи комплекс, передается на N2, что значительно уменьшает эффективность процесса фиксации азота. В принципе, если бы Н2 мог превратиться обратно в Н, потери энергии были бы ниже, и процесс фиксации азота стал бы более эффективным. Устранить же эту побочную реакцию прямым путем невозможно, поскольку она обусловлена особенностями химического строения активного центра нитрогеназы, и если попытаться блокировать ее, изменив структуру фермента, то неизбежно произойдет и уменьшение активности нитрогеназы. [38]
Молекулы азота связаны исключительно прочно тройной связью. Для превращения молекулярного азота в соединения, которые могут служить источниками питания, требуется большое количество энергии. В этих соединениях, относящихся к соединениям со связанным азотом, последний фиксирован слабее, чем в газообразном азоте. Процесс фиксации азота в действительности не фиксирует азот, а лишь ослабляет ejo связи в молекуле. [39]
Поэтому нет одного общепринятого метода или аппарата, в котором производится цианидный процесс. На этом основании является излишним детальное описание оборудования и метода, применяемых на данном заводе. Будут даны технические условия, касающиеся применяемых сырых материалов и условия, влияющие на реакцию, которые следует учитывать при разработке процесса фиксации азота в виде цианида. Основываясь на этих данных, будет дано общее описание тех особенностей, которые должен заключать в себе процесс. Интересно также будет сравнить испытывавшиеся процессы с таким идеальным процессом. [40]
Практически, однако, при восстановлении трудно избежать заполнения связывающих я-орбиталей ( N-N) и повышения прочности связи. Предполагается, что белковый компонент фермента изменяет симметрию молекулы азота, так что группа Me-N-N-Me перестает быть линейной. Для высокоорганизованных систем характерно проявление новых степеней свободы ( в данном случае деформации), с помощью которых осуществляются реакционные механизмы, не реализуемые в простых системах. Вопрос не решен окончательно, но считается бесспорным, что в активной группе ни-трогеназы содержится два металла - молибден и железо, - причем ион молибдена переходит в процессе фиксации азота из состояния Мо ( III) в состояние Мо ( VI) и обратно. Значительные успехи в моделировании этого процесса достигнуты А. Е. Шиловым, М. Е. Вольпиным и В. Б. Шуром в СССР. [41]
Развитые страны могут позволить себе в больших масштабах применять химические удобрения, но многим другим странам это недоступно, и они вынуждены искать иные пути. Основным необходимым для роста элементом является азот. Он отнюдь не принадлежит к числу редких, но чтобы перевести азот в форму, доступную растениям, его надо фиксировать. К счастью, в ходе эволюции выработался и закрепился биологический механизм фиксации азота при симбиозе - весьма эффективный процесс, на котором мы остановимся подробнее, Сходен с ним; и процесс несимбиотической фиксации азота, который сейчас активно изучается, но на практике применяется пока в ограниченном масштабе. [42]
Натан Львович раньше никогда об этом не слышал, да и вряд ли мог услышать: по образованию химик, он никогда не читал журналов по энергетике. Связыванием атмосферного азота - проблемой, над которой химики всего мира работают уже десятки лет - он занимается всего несколько дней. Быть может, именно благодаря этому он и взглянул на дело с новой неожиданной стороны. И сам поразился: процессы фиксации азота и производства электроэнергии в МГД-гене-раторе походили друг на друга, как близнецы. [43]
Материал этой главы подразделяется на три раздела. В первом, разделе обсуждаются три химические реакции совместно с экспериментальными результатами, полученными в соответствующих плаз-мохимических процессах. Этот материал составляет основную часть главы, и ему уделено большее внимание. Во втором разделе обсуждаются важные вопросы работы электродуговых плазматронов постоянного тока, которые могут хорошо работать при больших мощностях. В третьем разделе главы рассмотрены применения плазмо-химических процессов фиксации азота. [44]
Эти бактерии вездесущи и чрезвычайно активны, а потому почти весь попадающий в почву аммиак в конечном счете окисляется до нитратов. Этот процесс носит название нитрификации. Растения и многие виды бактерий при помощи ттратредуктазы вновь легко восстанавливают нитраты до аммиака. Из образовавшегося таким путем аммиака растения синтезируют аминокислоты, а животные, питающиеся растениями, используют эти аминокислоты ( как заменимые, так и незаменимые) для построения своих белков. После смерти животных их трупы подвергаются микробному разложению. Рассмотрим теперь процесс фиксации азота, который важен для всех форм жизни. [45]