WEBVTT

00:00:07.239 --> 00:00:08.052
Önök szerint mi

00:00:08.052 --> 00:00:09.579
az elmúlt néhány évszázad

00:00:09.579 --> 00:00:11.581
legfontosabb felfedezése?

00:00:11.581 --> 00:00:12.614
A számítógép?

00:00:12.614 --> 00:00:13.263
Az autó?

00:00:13.263 --> 00:00:14.168
Az elektromosság?

00:00:14.168 --> 00:00:16.145
Vagy talán az atom felfedezése?

00:00:16.145 --> 00:00:19.592
Az én véleményem szerint egy kémiai reakció:

00:00:19.592 --> 00:00:21.213
amikor egy nitrogénmolekula

00:00:21.213 --> 00:00:23.297
három hidrogénmolekulával

00:00:23.297 --> 00:00:26.739
ammónia-molekulává egyesül.

00:00:26.739 --> 00:00:28.343
Ez a Haber-folyamat,

00:00:28.343 --> 00:00:30.925
ami a levegő nitrogénmolekuláit

00:00:30.925 --> 00:00:32.430
hidrogénmolekulákhoz köti,

00:00:32.430 --> 00:00:35.564
vagyis a levegőt műtrágyává alakítja.

00:00:35.564 --> 00:00:36.806
E nélkül a reakció nélkül

00:00:36.806 --> 00:00:39.482
a mezőgazdaság csak 4 milliárd ember

00:00:39.482 --> 00:00:41.348
számára elegendő élelmet tudna termelni;

00:00:41.348 --> 00:00:44.880
a Föld jelenlegi lakossága 
több mint 7 milliárd.

00:00:44.880 --> 00:00:46.881
Tehát a Haber-folyamat nélkül

00:00:46.881 --> 00:00:51.306
több mint 3 milliárd ember élelem nélkül maradna.

00:00:51.306 --> 00:00:55.025
Tudják, a nitrogén, nitrát (NO3) formájában

00:00:55.025 --> 00:00:58.205
a növények számára nélkülözhetetlen tápanyag.

00:00:58.205 --> 00:01:00.706
A gabona, növekedése közben nitrogént fogyaszt,

00:01:00.706 --> 00:01:02.425
amit a talajból vesz fel.

00:01:02.425 --> 00:01:03.923
A nitrogén pótolható hosszadalmas,

00:01:03.923 --> 00:01:06.346
természetes trágyázási folyamattal,

00:01:06.346 --> 00:01:07.845
mint például elhullott állatok maradványaiból,

00:01:07.845 --> 00:01:09.679
az emberek viszont ennél sokkal

00:01:09.679 --> 00:01:11.680
gyorsabban akarnak élelemhez jutni.

00:01:11.680 --> 00:01:13.591
És most értünk el a problémás részhez:

00:01:13.591 --> 00:01:16.594
a levegő 78%-ban nitrogénből áll,

00:01:16.594 --> 00:01:19.396
de a növények nem képesek egyszerűen 
onnan felvenni a nitrogént,

00:01:19.396 --> 00:01:22.511
mert a molekulák rendkívül erős hármas kötését

00:01:22.511 --> 00:01:24.643
nem képesek felhasítani.

00:01:24.643 --> 00:01:26.643
Haber végső soron annyit tett,

00:01:26.643 --> 00:01:27.762
hogy kitalálta,

00:01:27.762 --> 00:01:29.529
hogyan lehet e levegő nitrogénjét

00:01:29.529 --> 00:01:31.281
átvinni a földbe.

00:01:31.281 --> 00:01:34.864
1908-ban Fritz Haber német vegyész

00:01:34.864 --> 00:01:36.176
kidolgozott egy kémiai módszert

00:01:36.176 --> 00:01:39.020
a levegő hatalmas nitrogéntartalmának 
hasznosítására.

00:01:39.020 --> 00:01:39.890
Haber talált egy módszert,

00:01:39.890 --> 00:01:41.594
mellyel a levegőben lévő nitrogént

00:01:41.594 --> 00:01:43.046
hidrogénnel kötötte össze,

00:01:43.046 --> 00:01:45.242
és így ammóniához jutott.

00:01:45.242 --> 00:01:47.797
Az ammónia aztán már könnyen bevihető a talajba,

00:01:47.797 --> 00:01:50.506
ahol gyorsan nitrátokká alakul.

00:01:50.506 --> 00:01:53.100
Ha azonban Haber folyamatát

00:01:53.100 --> 00:01:54.950
a világ táplálására akarta volna használni,

00:01:54.950 --> 00:01:55.213
akkor olyan megoldást kellett volna találnia,

00:01:55.213 --> 00:01:58.415
amivel az ammóniát könnyen 
és gyorsan lehet előállítani.

00:01:58.415 --> 00:01:59.381
Hogy megértsük,

00:01:59.381 --> 00:02:01.900
hogyan valósította meg ezt Haber,

00:02:01.900 --> 00:02:02.179
tisztában kell lennünk

00:02:02.179 --> 00:02:04.397
a kémiai egyensúly fogalmával.

00:02:04.397 --> 00:02:06.346
Kémiai egyensúly akkor áll elő,

00:02:06.346 --> 00:02:09.514
amikor zárt térben zajlik le a reakció.

00:02:09.514 --> 00:02:11.233
Tegyünk például

00:02:11.233 --> 00:02:14.346
hidrogént és nitrogént egy zárt tartályba,

00:02:14.346 --> 00:02:16.158
és hagyjuk őket reakcióba lépni.

00:02:16.158 --> 00:02:17.757
A kísérlet elején

00:02:17.757 --> 00:02:20.370
sok a nitrogén és a hidrogén,

00:02:20.370 --> 00:02:22.006
ezért az ammóniaképződés

00:02:22.006 --> 00:02:24.098
nagy sebességgel megy végbe.

00:02:24.098 --> 00:02:26.680
Ahogy azonban a hidrogén 
és a nitrogén reagál

00:02:26.680 --> 00:02:28.261
és kezd felhasználódni,

00:02:28.261 --> 00:02:29.883
a reakció lelassul,

00:02:29.883 --> 00:02:31.842
mert a tartályban egyre kevesebb

00:02:31.842 --> 00:02:33.625
a nitrogén és a hidrogén.

00:02:33.625 --> 00:02:36.347
Végül eljutunk egy pontra, amikor

00:02:36.347 --> 00:02:38.058
az ammóniamolekulák elkezdenek lebomlani,

00:02:38.058 --> 00:02:41.339
újra nitrogént és hidrogént képezve.

00:02:41.339 --> 00:02:43.063
Egy idő múlva a két reakció,

00:02:43.063 --> 00:02:45.588
az ammónia képződése és elbomlása

00:02:45.588 --> 00:02:47.634
azonos sebességgel fog zajlani.

00:02:47.634 --> 00:02:49.341
Amikor ez a két sebesség megegyezik,

00:02:49.341 --> 00:02:52.147
azt mondjuk, hogy a reakció egyensúlyban van.

00:02:53.146 --> 00:02:55.280
Ez akár jó is lehetne, de nem akkor,

00:02:55.280 --> 00:02:56.511
amikor a célunk

00:02:56.511 --> 00:02:58.817
egy tonna ammónia előállítása.

00:02:58.817 --> 00:03:00.336
Haber szándéka egyáltalán nem az volt,

00:03:00.336 --> 00:03:01.855
hogy az ammónia elbomoljon,

00:03:01.855 --> 00:03:03.374
de ha a reakciót egy zárt térben

00:03:03.374 --> 00:03:04.865
magára hagyjuk,

00:03:04.865 --> 00:03:06.487
pontosan ez fog történni.

00:03:06.487 --> 00:03:08.794
Ezen a ponton Henry Le Chatelier

00:03:08.794 --> 00:03:09.981
francia vegyész

00:03:09.981 --> 00:03:11.271
siet a segítségünkre.

00:03:11.271 --> 00:03:12.705
Ő ugyanis arra jött rá,

00:03:12.705 --> 00:03:14.590
hogy ha egy egyensúlyban lévő rendszerhez

00:03:14.590 --> 00:03:16.296
hozzáadunk valamit,

00:03:16.296 --> 00:03:17.723
mondjuk nitrogént,

00:03:17.723 --> 00:03:18.715
akkor a rendszer ismét

00:03:18.715 --> 00:03:20.921
az egyensúlyi állapotra fog törekedni.

00:03:20.921 --> 00:03:22.296
Le Chatelier arra is rájött,

00:03:22.296 --> 00:03:23.469
hogy ha növeljük

00:03:23.469 --> 00:03:25.596
a rendszerben a nyomást,

00:03:25.596 --> 00:03:26.761
akkor a rendszer megpróbálja

00:03:26.761 --> 00:03:28.978
visszanyerni az eredeti nyomást.

00:03:28.978 --> 00:03:30.675
Olyan ez, mint egy zsúfolt szoba.

00:03:30.675 --> 00:03:32.182
Minél nagyobb molekula van jelen,

00:03:32.182 --> 00:03:33.773
annál nagyobb a nyomás.

00:03:33.773 --> 00:03:35.529
Ha újra megnézzük az egyenletünket,

00:03:35.529 --> 00:03:37.532
akkor látjuk, hogy a bal oldalon

00:03:37.532 --> 00:03:39.681
négy molekula van,

00:03:39.681 --> 00:03:41.776
a jobb oldalon viszont csak kettő.

00:03:41.776 --> 00:03:44.278
Ha tehát csökkenteni akarjuk 
a zsúfoltságot a szobában,

00:03:44.278 --> 00:03:45.872
és egyúttal kisebb nyomást akarunk,

00:03:45.872 --> 00:03:46.779
a rendszer elkezd

00:03:46.779 --> 00:03:48.670
nitrogént és hidrogént egyesíteni,

00:03:48.670 --> 00:03:51.804
és ezzel kompaktabb ammónia-
molekulákat termelni.

00:03:51.804 --> 00:03:53.821
Haber felismerte, hogy

00:03:53.821 --> 00:03:55.100
nagy mennyiségű ammónia gyártásához

00:03:55.100 --> 00:03:56.604
egy olyan berendezést kell készítenie,

00:03:56.604 --> 00:03:59.600
ami képes egy egyensúlyi rendszerbe

00:03:59.600 --> 00:04:01.438
folyamatosan nitrogént és hidrogént adagolni,

00:04:01.438 --> 00:04:03.314
a nyomás folyamatos növelése mellett.

00:04:03.314 --> 00:04:05.480
És pontosan ezt is tette.

00:04:05.480 --> 00:04:08.030
Napjainkban az ammónia 
a legnagyobb mennyiségben

00:04:08.030 --> 00:04:10.313
gyártott vegyület a világon.

00:04:10.313 --> 00:04:14.891
Ez évente nagyjából 131 millió tonnát,

00:04:14.891 --> 00:04:18.314
azaz kb. 140 milliárd kilogramm 
ammóniát jelent.

00:04:18.314 --> 00:04:19.363
Ez hozzávetőlegesen

00:04:19.363 --> 00:04:21.447
30 millió, egyenként 5 tonnás

00:04:21.447 --> 00:04:24.314
afrikai elefánt tömegének felel meg.

00:04:24.314 --> 00:04:28.087
Az ammónia 80%-át a műtrágyaipar 
dolgozza fel,

00:04:28.087 --> 00:04:29.041
míg a maradékot

00:04:29.041 --> 00:04:30.937
az ipari és háztartási tisztítószerekben,

00:04:30.937 --> 00:04:33.314
valamint más nitrogénvegyületek,

00:04:33.314 --> 00:04:35.265
például salétromossav gyártására használják.

00:04:35.265 --> 00:04:36.345
A legutóbbi kutatások azt mutatják,

00:04:36.345 --> 00:04:38.837
hogy ennek a nitrogénnek több mint a felét

00:04:38.837 --> 00:04:41.147
nem hasznosítják a növények.

00:04:41.147 --> 00:04:42.977
Ez gyakorlatilag azt jelenti, 
hogy a nitrogén

00:04:42.977 --> 00:04:44.642
egy illékony anyagnak bizonyult,

00:04:44.642 --> 00:04:47.695
ami a Föld vizeibe és légkörébe kerülve,

00:04:47.695 --> 00:04:49.646
súlyosan károsítja környezetünket.

00:04:49.646 --> 00:04:51.475
Haber természetesen nem látta 
előre ezt a problémát,

00:04:51.475 --> 00:04:53.095
amikor közzé tette felfedezését.

00:04:53.095 --> 00:04:54.773
Úttörő munkásságát tovább folytatva,

00:04:54.773 --> 00:04:56.388
napjaink tudósai most

00:04:56.388 --> 00:04:59.054
a 21. század Haber-folyamatán dolgoznak,

00:04:59.054 --> 00:05:01.029
ami ugyanakkora hasznot hajt,

00:05:01.029 --> 00:05:03.359
csak kevesebb káros következmény árán.