Номер 5, страница 280 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

5. 78% воздуха составляет азот. Азот воздуха не используют растения. При определенных условиях азот воздуха можно превратить в вещества, которые используют растения. Какие это условия?

Азот ($N_2$), составляющий 78% атмосферы, является очень стабильной молекулой с прочной тройной связью, которую растения не могут усвоить напрямую. Превращение атмосферного азота в доступные для растений соединения называется фиксацией азота. Этот процесс происходит при определенных условиях, которые можно разделить на три основные группы.

1. Биологическая фиксация

Это основной естественный путь, по которому азот попадает в живые организмы. Условием для этого процесса является наличие особых микроорганизмов (азотфиксирующих бактерий и архей), способных осуществлять этот процесс. Они могут быть:

• Симбиотическими: например, бактерии рода Rhizobium, живущие в специальных образованиях (клубеньках) на корнях бобовых растений (горох, фасоль, клевер). Растение предоставляет бактериям энергию и защиту, а бактерии переводят азот из воздуха в аммиак ($NH_3$) и другие соединения, которые растение может использовать.

• Свободноживущими: бактерии, обитающие в почве и воде, например, рода Azotobacter или Clostridium, которые самостоятельно фиксируют азот.

2. Атмосферная (абиогенная) фиксация

Этот процесс происходит в атмосфере под действием природных явлений высокой энергии. Основным условием является:

• Электрические разряды (молнии): во время грозы огромная энергия молнии разрывает молекулы азота ($N_2$). Атомы азота реагируют с кислородом ($O_2$), образуя оксиды азота ($NO_x$). Эти оксиды, растворяясь в дождевой воде, образуют азотную ($HNO_3$) и азотистую ($HNO_2$) кислоты, которые попадают в почву в виде нитратов ($NO_3^−$) и нитритов ($NO_2^−$), доступных для растений.

3. Промышленная (индустриальная) фиксация

Это антропогенный процесс, созданный человеком для производства азотных удобрений (процесс Габера-Боша). Необходимые условия:

• Высокая температура: порядка 400–500 °C.

• Высокое давление: порядка 150–350 атмосфер.

• Наличие катализатора: обычно используется пористое железо с примесями.

В этих условиях азот из воздуха реагирует с водородом, образуя аммиак по реакции $N_2 + 3H_2 \leftrightarrow 2NH_3$, из которого затем производят удобрения.

Ответ: Условия, при которых азот воздуха превращается в усваиваемые растениями вещества, включают: 1) деятельность специальных азотфиксирующих микроорганизмов (в почве или в симбиозе с растениями); 2) высокоэнергетические атмосферные явления, такие как разряды молнии; 3) промышленные процессы, протекающие при высокой температуре, высоком давлении и с использованием катализатора (процесс Габера-Боша).