WEBVTT 00:00:07.239 --> 00:00:09.592 Jakie odkrycie uważacie za najważniejsze 00:00:09.592 --> 00:00:11.581 w ciągu ostatnich kilku wieków? 00:00:11.581 --> 00:00:12.614 Czy to komputer? 00:00:12.614 --> 00:00:14.183 Samochód? Elektryczność? 00:00:14.183 --> 00:00:16.145 Czy może odkrycie atomu? 00:00:16.145 --> 00:00:19.592 Ja stawiam na tę reakcję chemiczną: 00:00:19.592 --> 00:00:23.283 cząsteczka gazowego azotu plus trzy cząsteczki gazowego wodoru 00:00:23.297 --> 00:00:26.739 dają razem dwie cząsteczki gazowego amoniaku. 00:00:26.739 --> 00:00:28.343 To proces Habera, 00:00:28.343 --> 00:00:32.435 w którym cząsteczki azotu z powietrza wiążą się z cząsteczkami wodoru, 00:00:32.435 --> 00:00:35.564 czyli jest to zamiana powietrza w nawóz. 00:00:35.564 --> 00:00:37.146 Bez tej reakcji 00:00:37.146 --> 00:00:41.348 rolnicy mogliby wyprodukować jedzenie tylko dla 4 miliardów ludzi. 00:00:41.348 --> 00:00:44.880 Obecnie nasza populacja liczy trochę ponad 7 miliardów ludzi. 00:00:44.880 --> 00:00:50.251 Bez procesu Habera ponad 3 miliardy nie miałyby co jeść. 00:00:51.306 --> 00:00:55.025 Azot w formie azotanu, NO3, 00:00:55.025 --> 00:00:58.205 to podstawowy składnik odżywczy pozwalający roślinom żyć. 00:00:58.205 --> 00:01:02.426 Gdy rośliny rosną, zużywają azotany, pobierając je z gleby. 00:01:02.426 --> 00:01:06.353 Azot może być uzupełniony w długich, naturalnych procesach rozkładu, 00:01:06.353 --> 00:01:07.855 na przykład rozkładu zwierząt. 00:01:07.855 --> 00:01:11.679 Jednak ludzie chcą uprawiać rośliny znacznie szybciej. 00:01:11.680 --> 00:01:13.591 Najbardziej frustrujące jest to, 00:01:13.591 --> 00:01:16.594 że 78% powietrza stanowi azot, 00:01:16.594 --> 00:01:19.396 jednak rośliny nie mogą pobrać azotu z powietrza, 00:01:19.396 --> 00:01:22.511 bo zawiera bardzo silne wiązania potrójne, 00:01:22.511 --> 00:01:24.643 których roślina nie umie zerwać. 00:01:24.643 --> 00:01:29.533 Haber wynalazł sposób na pobieranie azotu z powietrza 00:01:29.533 --> 00:01:31.281 i umieszczanie go w glebie. 00:01:31.281 --> 00:01:36.174 W 1908 roku niemiecki chemik Fritz Haber opracował chemiczną metodę 00:01:36.176 --> 00:01:39.020 wykorzystywania ogromnych zapasów azotu z powietrza. 00:01:39.020 --> 00:01:41.600 Haber odkrył metodę, w której azot z powietrza 00:01:41.600 --> 00:01:45.236 łączy się z wodorem i tworzy amoniak. 00:01:45.242 --> 00:01:47.797 Amoniak może być wstrzyknięty do gleby, 00:01:47.797 --> 00:01:50.506 gdzie szybko przemienia się w azotany. 00:01:50.506 --> 00:01:54.383 Jednak żeby proces Habera służył do wykarmienia świata, 00:01:54.383 --> 00:01:58.415 musiał dawać dużą ilość amoniaku w szybki i łatwy sposób. 00:01:58.415 --> 00:02:01.180 Żeby zrozumieć, jak Haber tego dokonał, 00:02:01.180 --> 00:02:04.399 musimy wiedzieć, czym jest równowaga chemiczna. 00:02:04.399 --> 00:02:09.076 Uzyskuje się ją wtedy, gdy reakcja zachodzi w zamkniętym pojemniku. 00:02:09.514 --> 00:02:14.303 Na przykład w zamkniętym pojemniku umieszczasz wodór i azot 00:02:14.303 --> 00:02:16.158 i pozwalasz im reagować ze sobą. 00:02:16.158 --> 00:02:20.367 Na początku eksperymentu mamy duże ilości azotu i wodoru, 00:02:20.370 --> 00:02:24.106 więc tworzenie się amoniaku przebiega bardzo szybko. 00:02:24.106 --> 00:02:28.270 Jednak reagując ze sobą, wodór i azot ulegają zużyciu. 00:02:28.270 --> 00:02:29.883 Powoduje to spowolnienie reakcji, 00:02:29.883 --> 00:02:33.632 ponieważ w pojemniku jest coraz mniej azotu i wodoru. 00:02:33.632 --> 00:02:36.347 Ostatecznie cząsteczki amoniaku osiągną stan, 00:02:36.347 --> 00:02:41.308 w którym zaczną się rozkładać z powrotem do azotu i wodoru. 00:02:41.308 --> 00:02:43.063 Po pewnej chwili obie reakcje, 00:02:43.063 --> 00:02:45.588 tworzenia i rozkładania amoniaku, 00:02:45.588 --> 00:02:47.634 osiągną taką samą prędkość. 00:02:47.634 --> 00:02:51.891 Gdy prędkości są równe mówimy, że reakcja osiągnęła stan równowagi. 00:02:53.146 --> 00:02:55.861 Może i brzmi to dobrze, ale to zła wiadomość, 00:02:55.861 --> 00:02:58.817 jeśli chce się uzyskać tony amoniaku. 00:02:58.817 --> 00:03:01.856 Haber wcale nie chciał, by amoniak ulegał rozkładowi. 00:03:01.856 --> 00:03:04.864 Jednak gdy pozostawi się reakcję w zamkniętym pojemniku, 00:03:04.865 --> 00:03:06.487 właśnie to się dzieje. 00:03:06.487 --> 00:03:11.274 Wtedy Henry Le Chatelier, francuski chemik, przyszedł z pomocą. 00:03:11.274 --> 00:03:16.295 Odkrył, że jeśli doda się czegoś do układu w stanie równowagi, 00:03:16.296 --> 00:03:20.923 na przykład azotu, układ będzie się starał przywrócić stan równowagi. 00:03:20.923 --> 00:03:22.486 Le Chatelier odkrył również, 00:03:22.486 --> 00:03:25.596 że jeśli zwiększy się ciśnienie działające na układ, 00:03:25.596 --> 00:03:28.971 układ będzie dążył do przywrócenia wcześniejszego ciśnienia. 00:03:28.978 --> 00:03:30.675 Jak w zatłoczonym pomieszczeniu. 00:03:30.675 --> 00:03:33.782 Im więcej cząsteczek, tym większe ciśnienie. 00:03:33.782 --> 00:03:36.612 Patrząc na równanie widać, 00:03:36.612 --> 00:03:41.781 że po lewej stronie są cztery cząsteczki, a po prawej tylko dwie. 00:03:41.781 --> 00:03:44.278 Jeśli chcemy mieć mniej zatłoczony pokój, 00:03:44.278 --> 00:03:45.872 czyli mniejsze ciśnienie, 00:03:45.872 --> 00:03:48.689 układ zacznie łączyć azot i wodór, 00:03:48.689 --> 00:03:51.804 by utworzyć bardziej kompaktowe cząsteczki amoniaku. 00:03:51.804 --> 00:03:55.111 Haber zrozumiał, że do uzyskania dużych ilości amoniaku 00:03:55.111 --> 00:03:56.604 potrzebne mu urządzenie, 00:03:56.604 --> 00:03:59.600 które będzie w sposób ciągły dodawać azot i wodór, 00:03:59.600 --> 00:04:03.318 zwiększając jednocześnie ciśnienie w stanie równowagi. 00:04:03.318 --> 00:04:05.480 Właśnie takie urządzenie zbudował. 00:04:05.480 --> 00:04:08.300 Obecnie amoniak jest najczęściej produkowanym 00:04:08.300 --> 00:04:10.313 związkiem chemicznym na świecie. 00:04:10.313 --> 00:04:14.891 Każdego roku powstaje około 131 milionów ton, 00:04:14.891 --> 00:04:18.314 czyli około 290 miliardów funtów amoniaku. 00:04:18.314 --> 00:04:21.463 W przybliżeniu to masa 30 milionów słoni afrykańskich, 00:04:21.463 --> 00:04:24.314 z których każdy waży średnio 4,5 tony. 00:04:24.314 --> 00:04:28.071 80% tego amoniaku stosuje się do produkcji nawozów, 00:04:28.071 --> 00:04:30.937 resztę w przemysłowych i domowych środkach czystości 00:04:30.937 --> 00:04:35.264 oraz innych związkach azotu, takich jak kwas azotowy. 00:04:35.265 --> 00:04:38.835 Ostatnie badania wykazały, że połowa azotu z takich nawozów 00:04:38.837 --> 00:04:41.147 nie jest asymilowana przez rośliny. 00:04:41.147 --> 00:04:42.977 W konsekwencji zaczęto znajdować azot 00:04:42.977 --> 00:04:45.142 w postaci niestabilnych związków chemicznych 00:04:45.142 --> 00:04:47.695 w wodnych zasobach Ziemi i atmosferze, 00:04:47.695 --> 00:04:49.646 co poważnie szkodzi naszemu środowisku. 00:04:49.646 --> 00:04:53.105 Haber nie przewidział tego problemu, gdy przedstawiał swoje odkrycie. 00:04:53.105 --> 00:04:54.773 Kontynuując jego pionierską wizję, 00:04:54.773 --> 00:04:59.058 naukowcy poszukują obecnie nowej odmiany procesu Habera na miarę XXI wieku, 00:04:59.058 --> 00:05:03.529 która da taki sam poziom pomocy bez niebezpiecznych konsekwencji.