Son birkaç yüzyıl içinde yapılmış
en önemli keşif sizce nedir?
Bilgisayar mı?
Araba mı?
Ya elektrik?
Belki de atomun keşfi?
Bana göre ise bu kimyasal reaksiyon:
1 nitrojen gazı molekülü
artı 3 hidrojen gazı molekülü
2 amonyak gazı molekülü eder.
İşte Haber denklemi!
Havadaki nitrojen moleküllerini
hidrojen moleküllerine bağlayan
ya da havayı gübreye çeviren
bu denklemdir.
Bu kimyasal tepkime olmasaydı
çiftçiler sadece 4 milyar insana
yetecek kadar yiyecek üretebilirlerdi
ki şimdiki popülasyonumuzun
7 milyarı aştığını biliyoruz.
Yani Haber tepkimesi olmasaydı
3 milyardan fazla insan aç kalabilirdi.
Nitrat formundaki nitrojen, yani "NO3,"
bitkilerin yaşayabilmesi için
mutlaka gerekli olan bir şeydir.
Bitkiler büyüdükçe topraktan
ayrıştırdıkları nitrojeni tüketirler.
Nitrojen sürekli uzun ve doğal
fertilizasyon süreçleriyle yenilenir.
Örneğin, çürüyen leşlerle.
Ama insanlar çok daha kısa sürede
yiyeceğe ulaşmak isterler.
Şimdi kafa karıştıran kısma geliyoruz.
Havanın %78'i nitrojenden oluşur.
Ama bitkiler havadaki nitrojeni
olduğu gibi alamazlar.
Çünkü nitrojen bitkilerin kıramadığı
güçlü üçlü bağlarla bağlıdır.
Haber, aslında havadaki nitrojeni alıp
toprağa karıştırmanın
bir yolunu bulmuştur.
Alman kimyager Fritz Haber, 1908 yılında
havadaki geniş nitrojen
kaynağından yararlanmak için
bir kimyasal metod geliştirmiştir.
Bu metod, havadaki nitrojeni alıp
hidrojene bağlayıp
amonyak oluşturuyordu.
Amonyak da sonradan hızlıca nitrata
dönüşeceği toprağa geri veriliyordu.
Haber'in bu denkleminin
dünyayı doyurabilmesi için
hızlı bir şekilde çok sayıda
amonyak üretilmesi lazımdı.
Haber'in bunu nasıl
başardığını anlayabilmemiz için
öncelikle kimyasal denge kavramını
bilmemiz gerekiyor.
Kimyasal dengeye ancak tepkime
kapalı bir kaptaysa ulaşılabilir.
Diyelim ki
hidrojen ve nitrojeni
kapalı bir kaba koydunuz
ve tepkimeye girmelerini beklediniz.
Deneyin ilk başında
çokça nitrojen ve hidrojenimiz var
ve amonyak formuna dönüşmesi için
hızlı bir sürece ihtiyacımız var.
Ama hidrojen ve nitrojen tepkimeye
girdikçe tepkime yavaşlıyor
çünkü artık kapta
daha az hidrojen ve nitrojen var.
Sonuç olarak, amonyak molekülleri
tekrardan hidrojen ve nitrojene
dönüşecekleri bir noktaya ulaşıyorlar.
Bir süre sonra, bu iki tepkime
amonyağı hem üretip hem parçalayıp
aynı hıza ulaşıyorlar.
Bu iki tepkimenin hızları eşitlenince
reaksiyon dengeye ulaştı diyebiliriz.
Bu kulağa iyi gelebilir
ama tonlarca amonyak istiyorsanız
aslında iyi değil.
Haber, aslında amonyağın
ayrışmasını istemiyordu.
Ama siz tepkimeyi kapalı bir kapta
akışına bırakırsanız olacağı budur.
İşte burada bize yardımı dokunacak olan
Fransız kimyacı Henry Le Chatelier
devreye girecek.
Bulduğu şey şu:
Eğer sistemi dengeye getirirseniz
ve ona bir şey eklerseniz
mesela nitrojen diyelim,
sistem tekrar dengeye
dönebilmek için çalışacaktır.
Le Chatelier ayrıca şunu da bulmuştur:
Eğer siz sistemde basıncı artırırsanız
sistem eski basıncına tekrardan
ulaşmaya çalışacaktır.
Aynı kalabalık bir odada olmak gibi.
Daha fazla molekül giriş yaparsa
daha fazla basınç olacaktır.
Denklemimize geri dönersek
sol kısımda dört molekül olduğunu görürüz
ve sağda da iki.
Yani odanın daha az kalabalık olmasını
ve daha az basınçlı sistem istiyorsak
hidrojen ve nitrojeni birleştirip
daha fazla kompakt yapıda
amonyak molekülü
oluşturmaya başlayacaktır.
Haber daha çok sayıda
amonyak elde edebilmek için
sürekli hidrojen ve nitrojen ekleyen
aynı zamanda basıncı da artıran
dengede olan bir makine
üretmesi gerektiğini düşündü.
Bunu da yaptı.
Bugün amonyak dünyada
en çok üretilen kimyasal bileşiktir.
Neredeyse bir yılda 131 milyon
metrik tonda üretiliyor.
Bu da 290 milyar amonyak bileşiği demek.
Bu yani her biri
5000 kilo ağırlığında olan
30 milyon Afrika filinin
kütlesine eşittir.
Üretilen bu amonyağın %80'i
gübre üretiminde,
geri kalanı da endüstriyel
ve ev temizleyicilerinde
ve nitrik asit gibi diğer nitrojen
bileşiklerinin üretilmesinde kullanılıyor.
Yapılan son araştırmalarla
gübrelerdeki nitrojenin yarısının
bitkiler tarafından
kullanılmadığı fark edildi.
Sonuç olarak nitrojen,
uçucu bir kimyasal bileşik olarak
çevremize ciddi şekilde zarar vererek
dünyanın su kaynakları
ve atmosferinde bulunuyor.
Tabii Haber icatını yayarken
bunu öngörememişti.
Haber'in öncülüğünde
bugünün bilim insanları
aynı derecede yardımı olan,
tehlikeli sonuçları olmayan
21. yüzyılın yeni Haber denklemini
bulmak için uğraşıyorlar.