1
00:00:07,239 --> 00:00:09,592
Jakie odkrycie uważacie za najważniejsze

2
00:00:09,592 --> 00:00:11,581
w ciągu ostatnich kilku wieków?

3
00:00:11,581 --> 00:00:12,614
Czy to komputer?

4
00:00:12,614 --> 00:00:14,183
Samochód? Elektryczność?

5
00:00:14,183 --> 00:00:16,145
Czy może odkrycie atomu?

6
00:00:16,145 --> 00:00:19,592
Ja stawiam na tę reakcję chemiczną:

7
00:00:19,592 --> 00:00:23,283
cząsteczka gazowego azotu
plus trzy cząsteczki gazowego wodoru

8
00:00:23,297 --> 00:00:26,739
dają razem dwie cząsteczki
gazowego amoniaku.

9
00:00:26,739 --> 00:00:28,343
To proces Habera,

10
00:00:28,343 --> 00:00:32,435
w którym cząsteczki azotu z powietrza
wiążą się z cząsteczkami wodoru,

11
00:00:32,435 --> 00:00:35,564
czyli jest to zamiana powietrza w nawóz.

12
00:00:35,564 --> 00:00:37,146
Bez tej reakcji

13
00:00:37,146 --> 00:00:41,348
rolnicy mogliby wyprodukować
jedzenie tylko dla 4 miliardów ludzi.

14
00:00:41,348 --> 00:00:44,880
Obecnie nasza populacja liczy
trochę ponad 7 miliardów ludzi.

15
00:00:44,880 --> 00:00:50,251
Bez procesu Habera
ponad 3 miliardy nie miałyby co jeść.

16
00:00:51,306 --> 00:00:55,025
Azot w formie azotanu, NO3,

17
00:00:55,025 --> 00:00:58,205
to podstawowy składnik odżywczy
pozwalający roślinom żyć.

18
00:00:58,205 --> 00:01:02,426
Gdy rośliny rosną, zużywają azotany,
pobierając je z gleby.

19
00:01:02,426 --> 00:01:06,353
Azot może być uzupełniony
w długich, naturalnych procesach rozkładu,

20
00:01:06,353 --> 00:01:07,855
na przykład rozkładu zwierząt.

21
00:01:07,855 --> 00:01:11,679
Jednak ludzie chcą 
uprawiać rośliny znacznie szybciej.

22
00:01:11,680 --> 00:01:13,591
Najbardziej frustrujące jest to,

23
00:01:13,591 --> 00:01:16,594
że 78% powietrza stanowi azot,

24
00:01:16,594 --> 00:01:19,396
jednak rośliny nie mogą 
pobrać azotu z powietrza,

25
00:01:19,396 --> 00:01:22,511
bo zawiera bardzo silne wiązania potrójne,

26
00:01:22,511 --> 00:01:24,643
których roślina nie umie zerwać.

27
00:01:24,643 --> 00:01:29,533
Haber wynalazł sposób
na pobieranie azotu z powietrza

28
00:01:29,533 --> 00:01:31,281
i umieszczanie go w glebie.

29
00:01:31,281 --> 00:01:36,174
W 1908 roku niemiecki chemik Fritz Haber
opracował chemiczną metodę

30
00:01:36,176 --> 00:01:39,020
wykorzystywania ogromnych
zapasów azotu z powietrza.

31
00:01:39,020 --> 00:01:41,600
Haber odkrył metodę,
w której azot z powietrza

32
00:01:41,600 --> 00:01:45,236
łączy się z wodorem i tworzy amoniak.

33
00:01:45,242 --> 00:01:47,797
Amoniak może być wstrzyknięty do gleby,

34
00:01:47,797 --> 00:01:50,506
gdzie szybko przemienia się w azotany.

35
00:01:50,506 --> 00:01:54,383
Jednak żeby proces Habera 
służył do wykarmienia świata,

36
00:01:54,383 --> 00:01:58,415
musiał dawać dużą ilość amoniaku
w szybki i łatwy sposób.

37
00:01:58,415 --> 00:02:01,180
Żeby zrozumieć, jak Haber tego dokonał,

38
00:02:01,180 --> 00:02:04,399
musimy wiedzieć,
czym jest równowaga chemiczna.

39
00:02:04,399 --> 00:02:09,076
Uzyskuje się ją wtedy, gdy reakcja
zachodzi w zamkniętym pojemniku.

40
00:02:09,514 --> 00:02:14,303
Na przykład w zamkniętym pojemniku
umieszczasz wodór i azot

41
00:02:14,303 --> 00:02:16,158
i pozwalasz im reagować ze sobą.

42
00:02:16,158 --> 00:02:20,367
Na początku eksperymentu
mamy duże ilości azotu i wodoru,

43
00:02:20,370 --> 00:02:24,106
więc tworzenie się amoniaku
przebiega bardzo szybko.

44
00:02:24,106 --> 00:02:28,270
Jednak reagując ze sobą,
wodór i azot ulegają zużyciu.

45
00:02:28,270 --> 00:02:29,883
Powoduje to spowolnienie reakcji,

46
00:02:29,883 --> 00:02:33,632
ponieważ w pojemniku
jest coraz mniej azotu i wodoru.

47
00:02:33,632 --> 00:02:36,347
Ostatecznie cząsteczki amoniaku
osiągną stan,

48
00:02:36,347 --> 00:02:41,308
w którym zaczną się rozkładać
z powrotem do azotu i wodoru.

49
00:02:41,308 --> 00:02:43,063
Po pewnej chwili obie reakcje,

50
00:02:43,063 --> 00:02:45,588
tworzenia i rozkładania amoniaku,

51
00:02:45,588 --> 00:02:47,634
osiągną taką samą prędkość.

52
00:02:47,634 --> 00:02:51,891
Gdy prędkości są równe mówimy,
że reakcja osiągnęła stan równowagi.

53
00:02:53,146 --> 00:02:55,861
Może i brzmi to dobrze,
ale to zła wiadomość,

54
00:02:55,861 --> 00:02:58,817
jeśli chce się uzyskać tony amoniaku.

55
00:02:58,817 --> 00:03:01,856
Haber wcale nie chciał,
by amoniak ulegał rozkładowi.

56
00:03:01,856 --> 00:03:04,864
Jednak gdy pozostawi się reakcję
w zamkniętym pojemniku,

57
00:03:04,865 --> 00:03:06,487
właśnie to się dzieje.

58
00:03:06,487 --> 00:03:11,274
Wtedy Henry Le Chatelier,
francuski chemik, przyszedł z pomocą.

59
00:03:11,274 --> 00:03:16,295
Odkrył, że jeśli doda się czegoś
do układu w stanie równowagi,

60
00:03:16,296 --> 00:03:20,923
na przykład azotu, układ będzie się starał
przywrócić stan równowagi.

61
00:03:20,923 --> 00:03:22,486
Le Chatelier odkrył również,

62
00:03:22,486 --> 00:03:25,596
że jeśli zwiększy się
ciśnienie działające na układ,

63
00:03:25,596 --> 00:03:28,971
układ będzie dążył do przywrócenia 
wcześniejszego ciśnienia.

64
00:03:28,978 --> 00:03:30,675
Jak w zatłoczonym pomieszczeniu.

65
00:03:30,675 --> 00:03:33,782
Im więcej cząsteczek,
tym większe ciśnienie.

66
00:03:33,782 --> 00:03:36,612
Patrząc na równanie widać,

67
00:03:36,612 --> 00:03:41,781
że po lewej stronie są cztery cząsteczki,
a po prawej tylko dwie.

68
00:03:41,781 --> 00:03:44,278
Jeśli chcemy mieć mniej zatłoczony pokój,

69
00:03:44,278 --> 00:03:45,872
czyli mniejsze ciśnienie,

70
00:03:45,872 --> 00:03:48,689
układ zacznie łączyć azot i wodór,

71
00:03:48,689 --> 00:03:51,804
by utworzyć bardziej kompaktowe
cząsteczki amoniaku.

72
00:03:51,804 --> 00:03:55,111
Haber zrozumiał, że do uzyskania 
dużych ilości amoniaku

73
00:03:55,111 --> 00:03:56,604
potrzebne mu urządzenie,

74
00:03:56,604 --> 00:03:59,600
które będzie w sposób ciągły
dodawać azot i wodór,

75
00:03:59,600 --> 00:04:03,318
zwiększając jednocześnie ciśnienie
w stanie równowagi.

76
00:04:03,318 --> 00:04:05,480
Właśnie takie urządzenie zbudował.

77
00:04:05,480 --> 00:04:08,300
Obecnie amoniak 
jest najczęściej produkowanym

78
00:04:08,300 --> 00:04:10,313
związkiem chemicznym na świecie.

79
00:04:10,313 --> 00:04:14,891
Każdego roku powstaje
około 131 milionów ton,

80
00:04:14,891 --> 00:04:18,314
czyli około 290 miliardów funtów amoniaku.

81
00:04:18,314 --> 00:04:21,463
W przybliżeniu to masa
30 milionów słoni afrykańskich,

82
00:04:21,463 --> 00:04:24,314
z których każdy waży średnio 4,5 tony.

83
00:04:24,314 --> 00:04:28,071
80% tego amoniaku stosuje się
do produkcji nawozów,

84
00:04:28,071 --> 00:04:30,937
resztę w przemysłowych
i domowych środkach czystości

85
00:04:30,937 --> 00:04:35,264
oraz innych związkach azotu,
takich jak kwas azotowy.

86
00:04:35,265 --> 00:04:38,835
Ostatnie badania wykazały,
że połowa azotu z takich nawozów

87
00:04:38,837 --> 00:04:41,147
nie jest asymilowana przez rośliny.

88
00:04:41,147 --> 00:04:42,977
W konsekwencji zaczęto znajdować azot

89
00:04:42,977 --> 00:04:45,142
w postaci niestabilnych
związków chemicznych

90
00:04:45,142 --> 00:04:47,695
w wodnych zasobach Ziemi i atmosferze,

91
00:04:47,695 --> 00:04:49,646
co poważnie szkodzi naszemu środowisku.

92
00:04:49,646 --> 00:04:53,105
Haber nie przewidział tego problemu,
gdy przedstawiał swoje odkrycie.

93
00:04:53,105 --> 00:04:54,773
Kontynuując jego pionierską wizję,

94
00:04:54,773 --> 00:04:59,058
naukowcy poszukują obecnie nowej odmiany
procesu Habera na miarę XXI wieku,

95
00:04:59,058 --> 00:05:03,529
która da taki sam poziom pomocy
bez niebezpiecznych konsekwencji.