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.