Какой конечный продукт азотистого обмена характерен для птиц


Виды конечных продуктов азотистого обмена у животных разных групп. В чем причины, определяющие их различия

При расщеплении белков, нуклеиновых кислот и других азотсодержащих соединений образуются токсичные вещества — аммиак, мочевина и мочевая кислота, токсический эффект которых соответственно снижается в приведенном ряду. В зависимости от того, в какой из этих трех форм преимущественно выделяется азот, животных подразделяют на три группы: аммониотелические (выделяющие свободный аммиак), уреотелические (выделяющие мочевину) и урикотелические (выделяющие мочевую кислоту).

Форма выделения продуктов азотистого обмена тесно связана с условиями жизни животного и обеспеченностью водой. Аммиак весьма токсичен даже в малых концентрациях. Благодаря хорошей растворимости и небольшому молекулярному весу, он легко диффундирует через любую поверхность, соприкасающуюся с водой. Аммиак является конечным продуктом азотистого обмена у водных беспозвоночных, костных рыб, личинок и постоянно живущих в воде земноводных.

Наземные животные ограничены в воде: чтобы избежать накопления аммиака в тканях и жидкостях тела, они должны преобразовать его в конечные продукты, нетоксичные для организма. Наземные ресничные черви, земноводные, млекопитающие выделяют мочевину.

Низкая растворимость мочевой кислоты, выпадение ее в осадок делает ее осмотически неактивной. Для ее выведения из организма вода практически не нужна. Урикотелия в основном характерна для животных, освоивших наземную, в том числе и засушливую, среду (наземные насекомые, чешуйчатые пресмыкающиеся, птицы).

Что такое цикл азота и почему он важен для жизни? · Границы для молодых умов

Аннотация

Азот, самый распространенный элемент в нашей атмосфере, имеет решающее значение для жизни. Азот содержится в почве и растениях, в воде, которую мы пьем, и в воздухе, которым мы дышим. Это также важно для жизни: ключевой строительный блок ДНК, который определяет нашу генетику, необходим для роста растений и, следовательно, необходим для пищи, которую мы выращиваем. Но, как и во всем остальном, ключевым моментом является баланс: слишком мало азота и растения не могут развиваться, что приводит к низкой урожайности; но слишком много азота может быть токсичным для растений, а также может нанести вред окружающей среде.Растения, которым не хватает азота, становятся желтоватыми, плохо растут и могут иметь более мелкие цветы и плоды. Фермеры могут добавлять азотные удобрения для получения лучших урожаев, но слишком большое их количество может нанести вред растениям и животным и загрязнить наши водные системы. Понимание азотного цикла - того, как азот перемещается из атмосферы на землю, через почвы и обратно в атмосферу в бесконечном цикле, - может помочь нам выращивать здоровые культуры и защищать окружающую среду.

Введение

Азот, или N, если использовать его научную аббревиатуру, представляет собой бесцветный элемент без запаха.Азот находится в почве под нашими ногами, в воде, которую мы пьем, и в воздухе, которым мы дышим. Фактически, азот - это самый распространенный элемент в атмосфере Земли: примерно 78% атмосферы составляет азот! Азот важен для всех живых существ, включая нас. Он играет ключевую роль в росте растений: слишком мало азота, и растения не могут развиваться, что приводит к низкой урожайности; но слишком много азота может быть токсичным для растений [1]. Азот необходим для нашего питания, но его избыток может нанести вред окружающей среде.

Почему важен азот?

Тонкий баланс веществ, который важен для поддержания жизни, является важной областью исследований, и баланс азота в окружающей среде не является исключением [2]. Когда растениям не хватает азота, они желтеют, замедляют рост и дают более мелкие плоды и цветы. Фермеры могут добавлять азотсодержащие удобрения в свои посевы, чтобы увеличить рост урожая. По оценкам ученых, без азотных удобрений мы потеряем до одной трети урожая, который используется для производства продуктов питания и других видов сельского хозяйства.Но нам нужно знать, сколько азота необходимо для роста растений, потому что слишком много азота может загрязнить водные пути, нанося вред водным организмам.

Азот - ключ к жизни!

Азот является ключевым элементом в нуклеиновых кислотах ДНК, и РНК , которые являются наиболее важными из всех биологических молекул и имеют решающее значение для всего живого. ДНК несет генетическую информацию, что означает инструкции по созданию формы жизни. Когда растения не получают достаточного количества азота, они не могут производить аминокислоты (вещества, содержащие азот и водород и составляющие многие из живых клеток, мышц и тканей).Без аминокислот растения не могут производить особые белки, которые необходимы растительным клеткам для роста. Недостаток азота отрицательно сказывается на росте растений. При слишком большом количестве азота растения производят избыточную биомассу или органические вещества, такие как стебли и листья, но не имеют достаточной корневой структуры. В крайних случаях растения с очень высоким уровнем поглощения азота из почвы могут отравить сельскохозяйственных животных, которые их поедают [3].

Что такое эвтрофикация и можно ли ее предотвратить?

Избыточный азот может также вымываться - или стекать - из почвы в подземные водные источники или попадать в водные системы в виде наземного стока.Этот избыток азота может накапливаться, что приводит к процессу, называемому эвтрофикацией . Эвтрофикация происходит, когда слишком много азота обогащает воду, вызывая чрезмерный рост растений и водорослей. Слишком много азота может даже привести к тому, что озеро станет ярко-зеленым или другим цветом, с «цветением» пахнущих водорослей, называемых фитопланктоном (см. Рис. 1)! Когда фитопланктон умирает, микробы в воде разлагают его. Процесс разложения снижает количество растворенного кислорода в воде и может привести к «мертвой зоне», в которой не хватает кислорода для поддержания большинства форм жизни.Организмы в мертвой зоне погибают от недостатка кислорода. Эти мертвые зоны могут возникать в пресноводных озерах, а также в прибрежных районах, где реки, полные питательных веществ из сельскохозяйственных стоков (разлив удобрений), впадают в океаны [4].

  • Рисунок 1 - Эвтрофикация на выходе сточных вод в реке Потомак, Вашингтон, округ Колумбия
  • Вода в этой реке ярко-зеленая, потому что она подверглась эвтрофикации из-за избытка азота и других питательных веществ, загрязняющих воду, что привело к усилению цветения фитопланктона и водорослей, поэтому вода стала мутной и может приобретать разные цвета, например как зеленый, желтый, красный или коричневый, в зависимости от цветения водорослей (Wikimedia Commons: https: // commons.wikimedia.org/wiki/Category:Eutrophication#/media/File:Potomac_green_water.JPG).

На рис. 2 показаны этапы эвтрофикации (изображение в открытом доступе Wikimedia Commons с https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Eutrophicationmodel.svg).

  • Рисунок 2 - Этапы эвтрофикации.
  • (1) Избыточные питательные вещества попадают в почву и землю. (2) Некоторые питательные вещества растворяются в воде и выщелачиваются или просачиваются в более глубокие слои почвы.В конце концов, они попадают в водоем, такой как озеро или пруд. (3) Некоторые питательные вещества стекают с почвы и перемалываются прямо в воду. (4) Дополнительные питательные вещества вызывают цветение водорослей. (5) Солнечный свет блокируется водорослями. (6) Фотосинтез и рост растений под водой будут ослаблены или потенциально остановлены. (7) Далее водоросль отмирает и опускается на дно водоема. Затем бактерии начинают разлагать или разрушать останки и потребляют в процессе кислород. (8) Процесс разложения приводит к понижению содержания кислорода в воде, что приводит к «мертвым зонам». Более крупные формы жизни, такие как рыбы, не могут дышать и умирают. В настоящее время водоем подвергся эвтрофикации.

Можно ли предотвратить эвтрофикацию? Да! Люди, управляющие водными ресурсами, могут использовать различные стратегии для уменьшения вредного воздействия цветения водорослей и эвтрофикации водных поверхностей. Они могут перенаправлять избыточные питательные вещества из озер и уязвимых прибрежных зон, использовать гербициды (химические вещества, используемые для уничтожения нежелательного роста растений) или альгициды (химические вещества, используемые для уничтожения водорослей), чтобы остановить цветение водорослей, а также уменьшить количество или комбинации используемых питательных веществ. в сельскохозяйственных удобрениях, среди прочего [5].Но часто бывает сложно определить источник избыточного азота и других питательных веществ.

После того, как озеро подверглось эвтрофикации, бороться с повреждениями становится еще труднее. Альгициды могут быть дорогими, и они также не устраняют источник проблемы: избыток азота или других питательных веществ, который в первую очередь вызвал цветение водорослей! Другое возможное решение - это биоремедиация , которая представляет собой процесс целенаправленного изменения пищевой сети в водной экосистеме для уменьшения или контроля количества фитопланктона.Например, специалисты по управлению водными ресурсами могут вводить организмы, которые поедают фитопланктон, и эти организмы могут помочь уменьшить количество фитопланктона, поедая их!

Что такое цикл азота?

Круговорот азота - это повторяющийся цикл процессов, в ходе которых азот перемещается как через живые, так и неживые существа: атмосферу, почву, воду, растения, животных и бактерий . Чтобы пройти через различные части цикла, азот должен менять форму.В атмосфере азот существует в виде газа (N 2 ), но в почвах он существует в виде оксида азота NO и диоксида азота NO 2 , а при использовании в качестве удобрения может быть найден в других формах. , например, аммиак, NH 3 , который можно переработать еще дальше в другое удобрение, нитрат аммония или NH 4 NO 3 .

В азотном цикле пять стадий, и теперь мы обсудим каждую из них по очереди: фиксация или улетучивание, минерализация, нитрификация, иммобилизация и денитрификация.На этом изображении микробы в почве превращают газообразный азот (N 2 ) в так называемый летучий аммиак (NH 3 ), поэтому процесс фиксации называется испарением. Выщелачивание - это место, где определенные формы азота (такие как нитрат или NO 3 ) растворяются в воде и просачиваются из почвы, потенциально загрязняя водные пути.

Этап 1: фиксация азота

На этом этапе азот перемещается из атмосферы в почву. Атмосфера Земли содержит огромный резервуар газообразного азота (N 2 ).Но этот азот «недоступен» растениям, потому что газообразная форма не может использоваться растениями напрямую, не подвергаясь трансформации. Для использования растениями N 2 необходимо преобразовать с помощью процесса, называемого азотфиксацией. Фиксация преобразует азот в атмосфере в формы, которые растения могут поглощать своей корневой системой.

Небольшое количество азота может быть зафиксировано, когда молния обеспечивает энергию, необходимую для реакции N 2 с кислородом с образованием оксида азота, NO, и диоксида азота, NO 2 .Эти формы азота затем попадают в почву через дождь или снег. Азот также можно зафиксировать в процессе производства удобрений. Эта форма фиксации происходит при высокой температуре и давлении, во время которых атмосферный азот и водород объединяются с образованием аммиака (NH 3 ), который затем может быть переработан для получения нитрата аммония (NH 4 NO 3 ) , форма азота, которая может добавляться в почву и использоваться растениями.

Большая часть азотфиксации происходит естественным путем в почве бактериями.На Рисунке 3 (выше) вы можете видеть фиксацию азота и обмен форм, происходящие в почве. Некоторые бактерии прикрепляются к корням растений и имеют симбиотические (полезные как для растения, так и для бактерий) отношения с растением [6]. Бактерии получают энергию через фотосинтез и, в свою очередь, превращают азот в необходимую растению форму. Затем фиксированный азот переносится в другие части растения и используется для формирования тканей растения, чтобы растение могло расти. Другие бактерии свободно живут в почве или воде и могут связывать азот без этих симбиотических отношений.Эти бактерии также могут создавать формы азота, которые могут использоваться организмами.

Этап 2: Минерализация

Этот этап происходит в почве. Азот переходит из органических материалов, таких как навоз или растительный материал, в неорганическую форму азота, которую растения могут использовать. В конце концов, питательные вещества растения расходуются, а растение умирает и разлагается. Это становится важным на второй стадии азотного цикла. Минерализация происходит, когда микробы воздействуют на органический материал, такой как навоз, разлагающийся растительный или животный материал, и начинают преобразовывать его в форму азота, которую могут использовать растения.Все культивируемые растения, за исключением бобовых и (растения с семенными коробочками, которые разделяются пополам, например чечевица, фасоль, горох или арахис), получают необходимый им азот через почву. Бобовые получают азот посредством фиксации, которая происходит в их корневых клубеньках, как описано выше.

Первой формой азота, образующегося в процессе минерализации, является аммиак, NH 3 . NH 3 в почве затем реагирует с водой с образованием аммония NH 4 . Этот аммоний содержится в почвах и доступен для использования растениями, которые не получают азот через симбиотические отношения связывания азота, описанные выше.

Этап 3: нитрификация

Третья стадия - нитрификация - также наблюдается в почвах. Во время нитрификации аммиак в почвах, образующийся в процессе минерализации, превращается в соединения, называемые нитритами, NO 2 - , и нитратами, NO 3 - . Нитраты могут использоваться растениями и животными, которые потребляют растения. Некоторые бактерии в почве могут превращать аммиак в нитриты. Хотя нитриты не могут использоваться растениями и животными напрямую, другие бактерии могут превращать нитриты в нитраты - форму, которую могут использовать растения и животные.Эта реакция обеспечивает энергией участвующие в этом процессе бактерии. Бактерии, о которых мы говорим, называются нитрозомонадами и нитробактерами. Nitrobacter превращает нитриты в нитраты; nitrosomonas преобразует аммиак в нитриты. Оба вида бактерий могут действовать только в присутствии кислорода, O 2 [7]. Процесс нитрификации важен для растений, поскольку он производит дополнительный запас доступного азота, который может быть поглощен растениями через их корневую систему.

Этап 4: иммобилизация

Четвертая стадия азотного цикла - иммобилизация, иногда описываемая как , обратная минерализации.Эти два процесса вместе контролируют количество азота в почве. Как и растения, микроорганизмов , живущих в почве, нуждаются в азоте в качестве источника энергии. Эти почвенные микроорганизмы вытягивают азот из почвы, когда остатки разлагающихся растений не содержат достаточного количества азота. Когда микроорганизмы поглощают аммоний (NH 4 + ) и нитраты (NO 3 -), эти формы азота больше не доступны для растений и могут вызвать дефицит азота или недостаток азота.Таким образом, иммобилизация связывает азот в микроорганизмах. Однако иммобилизация важна, потому что она помогает контролировать и балансировать количество азота в почве, связывая его или иммобилизуя азот в микроорганизмах.

Этап 5: денитрификация

На пятой стадии азотного цикла азот возвращается в воздух, поскольку нитраты превращаются в атмосферный азот (N 2 ) бактериями в процессе, который мы называем денитрификацией. Это приводит к общей потере азота из почв, поскольку газообразная форма азота перемещается в атмосферу, с которой мы начали нашу историю.

Азот имеет решающее значение для жизни

Круговорот азота в экосистеме имеет решающее значение для поддержания продуктивных и здоровых экосистем, в которых нет ни слишком большого, ни слишком малого количества азота. Производство растений и биомасса (живой материал) ограничены доступностью азота. Понимание того, как работает азотный цикл между растениями и почвой, может помочь нам принимать более правильные решения о том, какие культуры выращивать и где их выращивать, чтобы у нас было достаточно еды. Знание об азотном цикле также может помочь нам уменьшить загрязнение, вызванное внесением в почву слишком большого количества удобрений.Некоторые растения могут поглощать больше азота или других питательных веществ, таких как фосфор, другое удобрение, и даже могут использоваться в качестве «буфера» или фильтра, чтобы предотвратить попадание излишков удобрений в водные пути. Например, исследование, проведенное Haycock и Pinay [8], показало, что деревья тополя ( Populus italica ), используемые в качестве буфера, удерживают 99% нитратов, поступающих в подземный водный поток зимой, в то время как прибрежная зона реки покрыта слоем воды. специфическая трава ( Lolium perenne L.) удерживает до 84% нитратов, не позволяя им попасть в реку.

Как вы видели, недостаток азота в почве оставляет растения голодными, а слишком много хорошего может быть вредным: избыток азота может отравить растения и даже домашний скот! Загрязнение наших водных источников избыточным азотом и другими питательными веществами является огромной проблемой, поскольку морская жизнь задыхается от разложения мертвых цветков водорослей. Фермеры и сообщества должны работать над улучшением усвоения растениями дополнительных питательных веществ и надлежащим образом обрабатывать отходы навоза. Нам также необходимо защитить природные буферные зоны растений, которые могут поглощать сток азота до того, как он достигнет водоемов.Но наши нынешние модели вырубки деревьев для строительства дорог и других строительных работ усугубляют эту проблему, потому что остается меньше растений, поглощающих излишки питательных веществ. Нам необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы определить, какие виды растений лучше всего выращивать в прибрежных районах для поглощения избыточного азота. Нам также необходимо найти другие способы решить или избежать проблемы утечки избыточного азота в водные экосистемы. Работая над более полным пониманием азотного цикла и других циклов, действующих во взаимосвязанных природных системах Земли, мы можем лучше понять, как лучше защитить драгоценные природные ресурсы Земли.

Глоссарий

ДНК : Дезоксирибонуклеиновая кислота, самовоспроизводящийся материал, который присутствует почти во всех живых организмах в качестве основного компонента хромосом и носителя генетической информации.

РНК : Рибонуклеиновая кислота, нуклеиновая кислота, присутствующая во всех живых клетках, действует как посредник, несущий инструкции от ДНК.

Эвтрофикация : Избыточное количество питательных веществ (например, азота) в озере или другом водоеме, которое вызывает плотный рост водных растений, таких как водоросли.

Фитопланктон : Крошечные микроскопические морские водоросли (также известные как микроводоросли), которым для роста необходим солнечный свет.

Биовосстановление : Использование других микроорганизмов или крошечных живых существ для еды и разложения загрязнений с целью очистки загрязненного участка.

Бактерии : Микроскопические живые организмы, которые обычно содержат только одну клетку и встречаются повсюду. Бактерии могут вызывать разложение или разрушение органических материалов в почве.

Выщелачивание : Когда минерал или химикат (например, нитрат или NO 3 ) стекает из почвы или другого грунтового материала и просачивается в окружающую территорию.

Бобовые : Представитель семейства гороховых: фасоль, чечевица, соевые бобы, арахис и горох - это растения, стручки которых разделяются пополам.

Микроорганизм : Организм или живое существо, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть без микроскопа, например, бактерии.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.


Список литературы

[1] Бритто Д. Т. и Кронзукер Х. Дж. 2002. NH 4 + токсичность для высших растений: критический обзор. J. Физиология растений . 159: 567–84. DOI: 10.1078 / 0176-1617-0774

[2] Weathers, K.К., Гроффман, П. М., Долах, Э. В., Бернхард, Э., Гримм, Н. Б., Мак-Магон, К. и др. 2016. Границы экосистемной экологии с точки зрения сообщества: будущее безгранично и ярко. Экосистемы 19: 753–70. DOI: 10.1007 / s10021-016-9967-0

[3] Брэди, Н. и Вейл, Р. 2010. «Циклы питательных веществ и плодородие почвы», в Elements of the Nature and Properties of Soils, 3rd Edn , ed VR Anthony (Upper Saddle River, Нью-Джерси: Pearson Education Inc.), 396–420.

[4] Foth, H. 1990. Глава 12: «Макроэлементные отношения между растениями и почвой», в Fundamentals of Soil Science , 8th Edn , ed John Wiley and Sons (New York, NY: John Wiley Компания), 186–209.

[5] Чизлок, М. Ф., Достер, Э., Зитомер, Р. А., Уилсон, А. Э. 2013. Эвтрофикация: причины, последствия и меры контроля в водных экосистемах. Nat. Educ. Знать . 4:10. Доступно в Интернете по адресу: https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/eutrophication-causes-consequences-and-controls-in-aquatic-102364466

[6] Народов, М.Б., Херридж Д. Ф. и Ладха Дж. К. 1995. Биологическая фиксация азота: эффективный источник азота для устойчивого сельскохозяйственного производства? Почва растений 174: 3–28. DOI: 10.1007 / BF00032239

[7] Manahan, S. E. 2010. Environmental Chemistry , 9th Edn . Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 166–72.

[8] Haycock, N. E., and Pinay, G. 1993. Динамика нитратов подземных вод в прибрежных буферных полосах, покрытых травой и тополями, зимой. J. Environ. Qual . 22: 273–8. DOI: 10.2134 / jeq1993.00472425002200020007x

.

% PDF-1.4 % 55 0 объект > endobj 108 0 объект > поток 19 декабря 1994 г. Acrobat Distiller 1.0.2 для Macintosh 3020-09-18T02: 39: 25-07: 002020-09-18T02: 39: 25-07: 00uuid: cdc6dc9c-1dd1-11b2-0a00-c309276d7200uuid: cdc6dc9e-1dc6dc9e-1dc6dc9e -11b2-0a00-b80000000000приложение / pdf конечный поток endobj 53 0 объект > endobj 56 0 объект [57 0 R] endobj 57 0 объект > endobj 59 0 объект > endobj 61 0 объект > endobj 58 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Rotate -90 / Thumb 32 0 R / Type / Page >> endobj 60 0 obj > endobj 28 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Rotate -90 / Thumb 48 0 R / Type / Page >> endobj 78 0 объект > endobj 77 0 объект > endobj 25 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Rotate -90 / Thumb 46 0 R / Type / Page >> endobj 76 0 объект > endobj 75 0 объект > endobj 22 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Rotate -90 / Thumb 44 0 R / Type / Page >> endobj 74 0 объект > endobj 73 0 объект > endobj 19 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Rotate -90 / Thumb 42 0 R / Type / Page >> endobj 72 0 объект > endobj 71 0 объект > endobj 14 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate -90 / Thumb 40 0 ​​R / Type / Page >> endobj 70 0 объект > endobj 69 0 объект > endobj 9 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate -90 / Thumb 38 0 R / Type / Page >> endobj 68 0 объект > endobj 67 0 объект > endobj 6 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text] >> / Rotate -90 / Thumb 36 0 R / Type / Page >> endobj 66 0 объект > endobj 65 0 объект > endobj 1 0 obj > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate -90 / Thumb 34 0 R / Type / Page >> endobj 64 0 объект > endobj 63 0 объект > endobj 62 0 объект > endobj 117 0 объект > поток AC @ 6D $ [ cQpj

c.bq1MF * i4k! "Ծ 2 Aut '; yPb_J`U [' \ (cq \ 6 Fx 耨 m CqjY Dm4: lb.Wa- ([email protected]!a4&. Yn1g ؛ Χ1c #% - 5yPɁ9v: nYp4xwP: M8 (2x6 # \. 06X0BʳR ء xdZ = @ 0Hd-lZ1021ea̼h = SB6 0; ǭ2: ҸnRPP-G Nij! RDZ8IbQ (см: 6TC # tBth FOHgb = 0cӎм.4

.

азота | Факты, определение, использование, свойства и открытие

Азот (N) , неметаллический элемент 15 группы [Va] периодической таблицы. Это бесцветный газ без запаха и вкуса, который является самым распространенным элементом в атмосфере Земли и является составной частью всего живого.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Британская викторина

118 Названия и символы из таблицы Менделеева

Кр

Свойства элемента
атомный номер 7
атомный вес 14.0067
точка плавления −209,86 ° C (−345,8 ° F)
точка кипения −195,8 ° C (−320,4 ° F)
плотность (1 атм, 0 ° C) 1,2506 грамм / литр
обычные степени окисления −3, +3, +5
электронная конфигурация 1 с 2 2 с 2 2 p 3

История

Около четырех пятых атмосферы Земли - это азот, который был выделен и признан особенным веществом во время ранних исследований воздуха.Карл Вильгельм Шееле, шведский химик, показал в 1772 году, что воздух представляет собой смесь двух газов, один из которых он назвал «огненным воздухом», потому что он поддерживает горение, а другой «грязным воздухом», потому что он остался после « огненный воздух ». «Огненный воздух» - это, конечно, кислород, а «грязный воздух» - азот. Примерно в то же время азот был признан шотландским ботаником Дэниелом Резерфордом (который первым опубликовал свои открытия), британским химиком Генри Кавендишем и британским священником и ученым Джозефом Пристли, который вместе с Шееле дается заслуга в открытии кислорода.Более поздние работы показали, что новый газ является составной частью селитры, общего названия нитрата калия (KNO 3 ), и, соответственно, французский химик Жан-Антуан-Клод Шапталь в 1790 году назвал его азотом. считался химическим элементом Антуаном-Лораном Лавуазье, чье объяснение роли кислорода в горении в конечном итоге опровергло теорию флогистона, ошибочный взгляд на горение, который стал популярным в начале 18 века. Неспособность азота поддерживать жизнь (по-гречески: zoe ) побудила Лавуазье назвать его азот , по-прежнему французский эквивалент азота .

Возникновение и распространение

Среди элементов азот занимает шестое место по количеству в космосе. Атмосфера Земли состоит из 75,51 процента по весу (или 78,09 процента по объему) азота; это основной источник азота для торговли и промышленности. Атмосфера также содержит различные небольшие количества аммиака и солей аммония, а также оксидов азота и азотной кислоты (последние вещества образуются во время грозы и в двигателе внутреннего сгорания).Свободный азот содержится во многих метеоритах; в газах вулканов, шахт и некоторых минеральных источников; на солнце; и в некоторых звездах и туманностях.

Азот также присутствует в минеральных отложениях селитры или селитры (нитрат калия, KNO 3 ) и чилийской селитры (нитрат натрия, NaNO 3 ), но эти отложения существуют в количествах, которые совершенно не соответствуют потребностям человека. Еще один богатый азотом материал - гуано, которое можно найти в пещерах летучих мышей и в сухих местах, часто посещаемых птицами.В сочетании азот содержится в дожде и почве в виде аммиака и солей аммония, а в морской воде - в виде аммония (NH 4 + ), нитрита (NO 2 - ) и нитрата (NO 3 ). - ) ионы. Азот составляет в среднем около 16 процентов по массе сложных органических соединений, известных как белки, присутствующих во всех живых организмах. Естественное содержание азота в земной коре составляет 0,3 части на 1000 человек. Космическое содержание - предполагаемое общее содержание во Вселенной - составляет от трех до семи атомов на атом кремния, что считается стандартом.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Индия, Россия, США, Тринидад и Тобаго и Украина входили в пятерку крупнейших производителей азота (в форме аммиака) в начале 21 века.

Коммерческое производство и использование

Промышленное производство азота в основном осуществляется путем фракционной перегонки сжиженного воздуха. Температура кипения азота составляет -195,8 ° C (-320,4 ° F), что примерно на 13 ° C (-23 ° F) ниже, чем у кислорода, который поэтому остается позади.Азот также можно производить в больших масштабах путем сжигания углерода или углеводородов в воздухе и отделения образовавшегося диоксида углерода и воды от остаточного азота. В небольших масштабах чистый азот получают путем нагревания азида бария, Ba (N 3 ) 2 . Различные лабораторные реакции, в результате которых образуется азот, включают нагревание растворов нитрита аммония (NH 4 NO 2 ), окисление аммиака бромной водой и окисление аммиака горячим оксидом меди.

Элементарный азот можно использовать в качестве инертной атмосферы для реакций, требующих исключения кислорода и влаги.В жидком состоянии азот имеет ценные криогенные применения; За исключением газов водорода, метана, окиси углерода, фтора и кислорода, практически все химические вещества имеют пренебрежимо малое давление пара при температуре кипения азота и поэтому существуют в виде кристаллических твердых веществ при этой температуре.

В химической промышленности азот используется для предотвращения окисления или другого порчи продукта, в качестве инертного разбавителя химически активного газа, в качестве носителя для отвода тепла или химикатов, а также в качестве ингибитора пожара или взрывов.В пищевой промышленности газообразный азот используется для предотвращения порчи из-за окисления, плесени или насекомых, а жидкий азот используется для сублимационной сушки и для холодильных систем. В электротехнической промышленности азот используется для предотвращения окисления и других химических реакций, для создания избыточного давления в оболочках кабелей и для защиты двигателей. Азот находит применение в металлургической промышленности при сварке, пайке и пайке, где он помогает предотвратить окисление, науглероживание и обезуглероживание. В качестве инертного газа азот используется для производства вспененного или вспененного каучука, пластиков и эластомеров, в качестве газа-вытеснителя для аэрозольных баллончиков и для повышения давления жидких пропеллентов для реакционных струй.В медицине быстрое замораживание жидким азотом может использоваться для сохранения крови, костного мозга, тканей, бактерий и спермы. Жидкий азот также оказался полезным в криогенных исследованиях.

.

Азот, цикл азота и выделение азота

00:01 В лекциях по метаболизму аминокислот, Я говорил о том, как перемещаются амины от одной молекулы к другой, и как аммиак является токсичным побочным продуктом их метаболизма. 00:11 С этой лекцией я расскажу о том, как эти амины и как этот аммиак сочетается и подготовлен к выделению.00:18 Азот в организме, как у нас видно, бывает в разных формах. 00:22 Баланс абсолютно важен. 00:24 Азот - это необходимое питательное вещество, но это также тот, что два высокие уровни могут быть токсичными.00:30 Организм должен уметь обрабатывать азот. возникающие из метаболизма аминокислот. 00:35 Но азот нужен и для синтез других молекул. 00:38 Это включает нуклеотиды, АТФ, ГТФ, CTP, UTP, dATP, dCTP, dGTP и dTTP.00:47 Азот также необходим для производства небелковых аминокислот. 00:51 К ним относятся орнитин, цитруллин и саркозин, как показано на экране. 00:56 И есть еще другие азотсодержащие соединения что необходимо для синтез в организме.01:01 Это включает холин, различные витамины и карнитин. 01:07 Круговорот азота - это очень важный цикл в нашей среде. 01:10 Азот - это азот в наша атмосфера должна быть уменьшена.01:14 А еще на территории есть нитрифицирующие организмы. очень глубокие части нашей почвы, которые захватывают этот азот и превратить его в амины полезные для высших организмов. 01:23 Это по всему процессу показан на слайде.01:28 Теперь азот должен быть выведен из организма, если баланс должен поддерживаться должным образом. 01:33 Как я уже отмечал, аминокислоты через трансаминирование делает азот подвижным. 01:38 Переместить азот из одного аминокислота к кетокислоте и наоборот.01:45 Токсичность аммиачных средств что произведенный азот как побочный продукт аминокислоты метаболизм необходимо обрабатывать должным образом. 01:54 В процессе выведения есть различные стратегии, которые используются разными организмами.02:00 Например, организмы, которые аммонотелик - выделяет аммиак. 02:04 Сюда входит и рыба, и поэтому вы Придется периодически чистить свой аквариум. 02:08 Урикотелические организмы выделяют мочевую кислоту, в том числе птицы.02:14 Уреотелические организмы включать людей. 02:16 Они выделяют мочевину, а также включают большинство позвоночных и несколько беспозвоночных. 02:22 Теперь, когда мы посмотрим на структуру эти молекулы, мы, конечно, видим, что аммиак содержит только один азот, но имеет преимущество в том, что он растворим в воде.02:31 Его недостатком является конечно, что это токсично. 02:34 Мочевая кислота - очень хороший способ избавиться от большого количества азота. 02:37 В нем четыре атома азота. но страдает от недостаток в том, что это не очень растворим в воде.02:44 Мочевина - идеальный компромисс двух. 02:47 Он содержит два атома азота для экскреции. и он очень растворим в воде. 02:52 Аммиак, производимый аминокислотой катаболизм используется в цикле мочевины.02:58 И мочевая кислота, которая продуцируется катаболизмом пуринов является побочным продуктом распад нуклеотидов. 03:05 И наконец, мочевина производится циклом мочевины.

.

Смотрите также