钟模科普作品选:化工·地质·环境漫谈
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25 生命的基础——氮

氧气和氮气是空气的主要组成成分。空气是人类呼吸和物质燃烧时所不可缺少的,它对于人类的生命和生活起着十分密切而重要的作用。在空气中,氮气占总体积的78.16%。

氮是生命的基础,一切生命,都离不开蛋白质,而氮就是组成蛋白质的重要成分。羊毛、蚕丝、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。植物也同样离不开氮,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。因此,氮被誉为庄稼生长的“三大要素”(氮、磷、钾)之一。

在豆科植物的根部,常常长着许多小疙瘩,植物学家称之为根瘤。根瘤里居住着根瘤菌,根瘤菌能够直接从空气中吸取氮气,制造氮肥。因此,豆科植物能够制造一定量的“氮肥。”

目前,我国农村广泛施用的“5406”菌肥,也是一种固氮菌肥。

氮不仅是生命的基础,在农业上很重要,在工业上亦十分重要。例如,在电灯泡里灌氮气,可以减缓钨丝的挥发速率。一些名贵的书、画保存,在其保存的圆筒中充满氮气就能使蛀虫无藏身之地。我国用“真空充氮储粮”的方法保存粮食。医师在给肺结核病人做“人工气胸术”时就是把氮气(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。

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。因为氨易于液化,所以常用作冷冻机里的冷冻剂。氨还是制造氮肥的重要原料,因此它获得了“氮肥之母”的美称。氨与硫酸化合,便制成硫酸铵(常用化肥,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、肥效好的速效氮肥。其他氮肥如氯化氨、硝酸铵、碳酸铵、磷酸铵等,都是以氨为原料的。氨经氧化以后,可制造强酸——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,由于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——TNT(三硝基甲苯)。用硝酸还可制成各种染料和消炎药物——磺胺。

在大自然中,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。