初中化学?合成氨的诞生

空气中的“隐身人”氮气被发现了，使人们对空气组成的认识大大前进了一步。可它又被看成是“不能维持生命”的东西，这实在又有点冤枉。你想想，构成生命的蛋白质，除了含碳、氢、氧外，一般都含16.5％的氮元素。没有氮就没有蛋白质，又怎能谈得上生命呢？可空气中的“隐身人”氮气被发现了，使人们对空气组成的认识大大前进了一步。可它又被看成是“不能维持生命”的东西，这实在又有点冤枉。你想想，构成生命的蛋白质，除了含碳、氢、氧外，一般都含16.5％的氮元素。没有氮就没有蛋白质，又怎能谈得上生命呢？可在19世纪40年代以前，还没有人知道这以点。
1840年，杰出的德国化学家李比希发现，氮元素是动植物生命所必需的元素；植物每年从土壤中带走大量氮素，使欧洲的土地正在一年年贫瘠下去。怎么办呢？为了解决这一问题，李比希亲自从南美洲的智利运来了硝石。可是，他的作法并役有得到人们的支持，谁也不愿意花钱买“石头”撒到地里。因此，第一批运来的硝石只好倒入海中。难道土壤里的氮不需要补充？不是的！事实教训了人们，要夺高产必须施用氮肥。于是，硝石又成了抢手货。
“空气中不是有很多氮气吗，怎么会发生‘氮荒’呢？”使用了一段硝石后，人们又把注意力转向空气里的氮。
的确，空气里含有大量的氮，其总量为4×1015吨，也就是说，每平方公里地面的上空就有1000万吨氮。但遗憾的是，除了有根瘤的植物外，绝大多数植物无法直接吸收利用氮气。于是，把氮气变成可被植物直接吸收利用的氮的“攻坚战”开始了。
人们很快把目标集中到氮气和氢气的反应上。1900年，法国化学家勒•夏特里根据理论推算，认为这一反应能在高温下进行，但在实验中，发生了爆炸，便草率地停止了这种“冒险”行为。德国化学家能斯特虽注意到氮气、氢气反应能生成氨气，但通过计算，又认为这个反应没有多大前途，使氨的合成反应又遭夭折。
德国化学家哈伯和他的学生却是氨合成反应的执着探索者。经过艰苦的试验和复杂的计算他们发现，在175～200个大气压和500～600℃时，氮气和氢气反应，可获得浓度高于60%的氨；锇和钠对这一反应有较好的催化活性。
德国巴登苯胺和苏打公司对哈伯的研究工作十分感兴趣，决心不惜耗巨资并投入强大的技术力量，将这个研究成果付诸于工业生产。化学工程专家波施受命继续试验。他花了整整5年时间，经过20000多次尝试，终于找到更有效的催化剂——含有镁、铝促进剂的铁。
氨的工业生产实现了。但人们并不甘心花费这么高的代价。在这一点上，人们是多么羡慕根瘤菌啊，它们在常温、常压极其温和的条件下，就能把空气里的氮气变成氨！
十几年前，英国著名生物化学家瓦丁顿博士曾对他的老朋友——瑞典斯德哥尔摩微生物应用技术研究所海登博士，半开玩笑地说：“如果我有幸遇到一位有求必应的仙女，我将以全人类的名义向她祈求利用生物酶合成日前难以合成的化合物，也能像大豆的根瘤那样，以取之不尽、用之不竭的空气为原料，源源不断地生产出可以作为肥料和化工原料的合成氨。”显然，他的“玩笑”一旦实现，整个“氮肥世界”就会发生一场划时代的革命。目前，化学家和生物学家们正在携手合作，寻找“人工模拟固氮”的方法，但困难毕竟不小。

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