Зашто биљке узимају азот из земље, а не из ваздуха?

Страхиња МилојковићНикола Дамјанац

Основна школа“Јован Дучић“Нови БеоградШколска 2014/ 2015. година

Азот је хемијски елемент Vа(15) групе, друге периодеПeриoдног система елемената. Неметал је

Неопходан је за живот на Земљи

Биогени је елемент

Важан у биолошким процесима. Налази се у саставу молекула хлорофила биљака задужених за фотосинтезу

Гас је без боје, мириса и укуса, није отрован и у води се слабо раствара

Највише га има у ваздуху (78%)

У елементарном стању у облику је двоатомних молекула N2

Кружи у природи

Два су основна извора или резервоара азота на Земљи:

Атмосфера - где је азот заступљен са чак 78%. и

Земљиште

Мада живи свет „плива“ у „океану“ атмосферског азота његово коришћење ограничених је размера. У молекулу azota (N2), 2 атома азота везана су троструком ковалентном везом. Стога је азот је најстабилнији двоатомни молекул.Слабо је реактиван, инертан.

Други извор азота је земљиште. У земљишту се азот налази у облику:

1. неорганских једињења( нитрати, нитрити, амонијумове соли) и

2. у облику органских једињења(уреа, аминокиселине и др.). Она настају разградњом остатака биљака и животиња или се налазе у њиховим излучевинама.

Нитрате и нитрите редукцијом претварамо у облик NH4, који тада може градити аминокиселине, протеине, и др. органска једињења

Са кисеоником азот гради 5 оксида :N2O -азот(I)-оксидNO -азот(II)-оксидN2O3 -азот(III)-оксидNO2 -азот(IV)-оксидN2O5 -азот(V)-оксид – анхидридид азотне киселине.

Сви оксиди азота са водом граде киселине.

Азотна (нитратна) киселина HNO3 настаје реакцијом N2O5 -азот(V)-оксид са водомN2O5 + H2O → 2HNO3 , Нитратна (азотна)киселина

Амонијак NH3

безбојан гас, оштрог мириса, добро се раствара у води.Настаје реакцијом између азота и водоника при одређеним условима: N2 + 3H2→ 2NH3

Оксиди

N2O NO

NO2

N2O5

N2O3

Азот је најзаступљенији гас у атмосфери (78%). У елементарном облику биљкама је неприступачан. Биљке не могу да азот узимају директно из ваздуха.

Азот је неопходна храњљива материја, важна за биљни свет

Да би биљке могле да употребе азот, у атмосфери или земљишту, он мора проћи кроз много сложених хемијских и биолошких промена. Мора се уградити у живу или у неживу материју да би се вратио у земљу или ваздух кроз циклус кружења материје у природи.

Биљке азот узимају кореном из земљишта, у облику његових једињења, која потичу од изумрлих организама

Неки микроорганизми, као што су азотне бактерије могу да вежу азот из ваздуха у једињења које биљке могу да користе. Оне су једини облици који могу редуковати везу азотових атома.

Сва материја (угљеник, азот, кисеоник, вода…) кружи у 1 циклусу. Она се не ствара али и не нестајеУ том процесу азот кружи Земљом трансформишући се (мењајући се) кроз своје разне хемијске облике. Ланцима исхране, азот из биљака ,прелази са једног потрошача у други, уграђујући се у њихова тела, да би њиховим разлагањем, након угинућа, поново прешао у неоргански облик и вратио се у процес кружења.Азот у облику нитрата користе биљке како би изградиле протеине. Биљке затим у исхрани користе биљоједи стварајући животињске протеине . Азот у облику амонијака растварају бактерије и гљиве разграђујући отпадне материје.. Оне претварају амонијак у земљи у нитрате, које биљке затим поново користе како би изградиле протеине неопходне за сопствени раст и развој.Неке врсте бактеријакоје налазе се у корену биљака. У стању су да вежу азот из ваздуха у виду нитрата неопходних за раст биљке.Бактерије разграђују нитрате и ослобађају азот у атмосферу.

Трансформације азотаОве трансформације азота последица су биолошких и хемијских процеса :

Фиксације

Амонификације

Нитрификације

Денитрификације

Одржавање екосистема на Земљи условњено је кружењем азота, угљеника, кисеоника воде...

Процес превођења гаса азота из ваздуха у форму амонијака

Фиксација азота одвија се приликом грмљавине (електричног пражњења у атмосфери). Тада фотони муња у реакцији азота и кисеоника формирају азот-моноксид хемијско једињење са хемијском формулом NO. Овај гас је важни сигнални молекул у организму сисара, и токсични продукт у ваздуху, који настаје као издувни гас аутомобила и фабрика.

Фиксација је процес у којем се азот N2 из атмосфере претвара у амонијак NH3

N2 + 3H2→ 2NH3

Све зелене биљке имају потребу за азотом у облику амонијака или нитрата. Неопходан им је за синтезу аминокиселина од којих граде своје протеине. Биљни протеини су једини извор протеина за животиње.

Највећи део фиксације азота врше бактерије. Неке од њих су слободне, а неке у симбиози

Слободне бактерије(Аzotobacter нпр.) живе у земљишту и врше фиксацију азота ицијанобактерија(Cyanophyta), модрозелене алге).

Симбиотичке бактерије (Rhiyobium нпр.) живе у корену биљака породице махунарки и врше фиксацију азота

Азотофиксатори обезбеђују везу између неизмерног богатства азота као гаса у атмосфери и осталог живог света на Земљи.

Фиксација може бити

Атмосферска

Биолошка

Индустријска

Амонификација (минерализација) је процес који обављају хетеротрофне бактерије (Аctinomycete) или понекад гљиве. Оне органски азот из измета и урину животиња, или остатака угинулих биљака и животиња, претварају у неоргански , односно у облик амонијака.

Амонијак у подлози може бити преведен у нитрате и нитрите, или директно апсорбован кореновим системом биљака и поново укључен у сложена азотна једињења из којих је настао.

Нитрификација је процес претварања редукованог неорганског облика азота ( амонијака) у оксидативне облике (нитрате и нитрите). Одвија се у 2 фазе.

У првој фази амонијак се претвара у нитратни комплекс, помоћу бактерија из врсте(Nitrosomonas).

У другој фази, која је веома важна због опасности од нагомиланих нитрита (отровни су за биљни свет), уз помоћ других бактерија, из врсте (Nitrobacter)долази до даље оксидације нитрита до нитрата . Енергија ослобођена овим процесима је извор живота нитрификатора (Nitrosomonas,Nitrobakter).

Нитрити су једињења која садрже NO₂⁻. јон Сви нитрити морају да садрже јон NO₂ Формула NO₂⁻

Нитрати су једињења која у себи садрже јон NO₃ Формула: NO3-

Денитрификација је процес којим се завршава кружење азота. Она редукује нитрате у молекуларни азот N2. Бактерије типа (Pseudomonas, и Clostridium )и неке гљиве које користе азот као извор кисеоника учествују у овом процесу

Нитрати због своје велике растворљивости и због немогућности земљишта да задржи анјоне могу да доспеју у подземне воде. Висок ниво нитрата у подземним водама лоше се одражава на воду за пиће. Нитрати утичу на ниво кисеоника у крви новорођене деце и изазивају синдром плавих беба.

Подземне воде које садрже више нитритамогу да у површинским токовима који се њима пуне доведу до цветања воде повећавањем популације алги.

Примена азота

Азот се користи за конзервирање хране Амонијак за добијање пластике и експлозива Азотнакиселина употребљава се за проиѕводњу

експлозива