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氮的重要性及其在生命中的作用

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:严重氨中毒时,会使人气喘,发生眼睛和呼吸系统的疾病,甚至使人昏迷。蛋白质则是由氨基酸组成的。1965年我国在世界上第一次人工合成了具有生物活力的蛋白质——结晶牛胰岛素。如今,科学家们正为进一步揭开生命现象的本质而努力。正因为氮是“生命的基础”,所以植物也离不了氮。也正因为这样,被誉为庄稼生长的“三大要素”——氮、磷、钾——中的一个。

氮的重要性及其在生命中的作用

在空气中占总体积78.16%的是氮气。氮是在1771年被瑞典化学家杜勒发现的。

纯净的氮气,在常温下是无色无味的气体,比空气略轻;在-195.5℃时成无色的液体。如果温度低至-240℃以下,液体氮就凝结为雪花般的白色晶体

氮气在平常的温度下,化学性质很不活泼,既不助燃,也不能帮助呼吸。这样,杜勒最初把它命名为“无用的空气”。游离态的氮气,用途并不很广——人们只是利用它的孤独的脾气:在电灯泡里灌有氮气,可以减慢钨丝的挥发速度。在博物馆里,那些贵重而罕有的画页、书卷,常常保存在充满氮气的圆筒里,因为蛀虫在氮气中不能生存,当然也就无法捣乱了。医治肺结核的“人工气胸术”,也是把氮气(或空气)打进肺结核病人的胸腔里,压缩有病灶的肺叶,使它得到休息。我国农村应用氮气来保存粮食,叫作“真空充氮储粮”。2011年3月,日本福岛核电站为了防止氢气爆炸,也往里灌入脾气孤独的氮气。

然而,氮气真的是“无用的空气”吗?不,恰恰相反!

氮气在高温下十分活泼,能与许多东西化合。例如,在高温、高压与催化剂的作用下,氮气能与氢气化合,变成氨。氨俗称阿摩尼亚。夏天,从存放冰棍的冰箱旁,有时会逸出一股刺鼻的臭味,那便是氨,因为氨很易液化,常被用作冷冻机里的冷冻剂。氨是制造氮肥的重要原料。氨与硫酸化合,便制成最常用的化肥——硫酸铵(俗称肥田粉)。氨与二氧化碳化合,可制成尿素——碳酸酰胺。氨溶解在水中,便成了氨水。氨水是成本低廉、肥效很好的速效氮肥。其他氮肥如氯化铵硝酸铵、碳酸铵、磷酸铵(氮磷复合肥料)等,都是以氨为原料的。不过,氨具有强烈的刺激性,对人体是有毒的。空气中如果含有0.5%的氨,便会强烈刺激人的鼻黏膜。严重氨中毒时,会使人气喘,发生眼睛和呼吸系统的疾病,甚至使人昏迷。

氨经氧化以后,可制造著名的强酸——硝酸。硝酸是无色的液体,具有很强的酸性与氧化性。稀硝酸能迅速腐蚀铁,而浓硝酸却可装在铁器中——因为浓硝酸会氧化铁器的表面,生成一层氧化膜,而使内部的铁不被腐蚀。用硝酸可制造黄色炸药——梯恩梯(三硝基甲苯)、五光十色的各种染料、著名的消炎药物——磺胺。

这样,氮成了氮肥、炸药、染料、制药工业的“主角”。(www.xing528.com)

氮还是“生命的基础”!一切生命现象,都离不了蛋白质,而氮就是组成蛋白质的重要成分。羊毛、蚕丝、头发、指甲、羽毛以及人体中的各种酶、激素、血红蛋白,都是蛋白质。牛奶、鸡蛋、黄豆等都含有大量的蛋白质。蛋白质则是由氨基酸组成的。味精,就是一种氨基酸——谷氨酸(常用的是它的钠盐)。

蛋白质是与生命现象紧密联系在一起的:不论在什么地方,只要我们遇到生命,那里就有蛋白质;不论在什么地方,只要我们遇到不处于解体过程的蛋白质,我们也无例外地可发现生命现象。恩格斯在《反杜林论》中指出:“如果化学有一天能够用人工方法制造蛋白质,那么这样的蛋白质就一定会显示出生命现象……”研究人工合成蛋白质,具有重要的意义。1965年我国在世界上第一次人工合成了具有生物活力的蛋白质——结晶牛胰岛素。不久,又成功地用X光衍射法完成了分辨率为2.5埃的猪胰岛素晶体结构的测定工作。如今,科学家们正为进一步揭开生命现象的本质而努力。

另外,氮现在广泛应用于制革工艺——酶法脱毛。用蛋白酶脱毛,不仅成本低、质量好而且大大减轻工人的劳动强度。正因为氮是“生命的基础”,所以植物也离不了氮。缺少了氮,庄稼便长得又瘦又小,叶子发黄,花小而不易受孕,果实小而不饱满。因为氮不仅是庄稼制造叶绿素的原料,而且是庄稼制造蛋白质的原料。据统计,全世界的庄稼,在一年之内,要从土壤里摄取4000多万吨氮!也正因为这样,被誉为庄稼生长的“三大要素”——氮、磷、钾——中的一个。氮不仅在工业上很重要,在农业上也很重要。

豆科植物的根部,常常长着许多小疙瘩——根瘤。根瘤里住着根瘤菌。根瘤菌能够直接从空气中吸取氮气,制造氮肥。正因为这样,在种植豆科作物时,常不需施用太多的氮肥。

大自然中,氮约占地壳总重量的0.04%,其中绝大部分集中在空气中。另外,硝石(即硝酸钠)中也含有很多氮。氮的希腊文原意,便是“来自硝石”。拉丁美洲的智利盛产硝石。在土壤中,一般也含有微量的硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙等氮化物。

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