0:00:07.239,0:00:08.052
对你来说

0:00:08.052,0:00:09.579
在过去几个世纪里

0:00:09.579,0:00:11.581
人类最重大的发现是什么？

0:00:11.581,0:00:12.614
电脑？

0:00:12.614,0:00:13.263
汽车？

0:00:13.263,0:00:14.168
电？

0:00:14.168,0:00:16.145
还是原子的发现？

0:00:16.145,0:00:19.592
我认为应该是以下的化学反应：

0:00:19.592,0:00:21.213
一个氮气分子

0:00:21.213,0:00:23.297
加上三个氢气分子

0:00:23.297,0:00:26.739
反应产生两个氨气分子

0:00:26.739,0:00:28.343
这个叫做哈伯制氨法

0:00:28.343,0:00:30.925
它将空气中的氮气分子

0:00:30.925,0:00:32.431
与氢气分子结合

0:00:32.431,0:00:35.564
将空气变为肥料

0:00:35.564,0:00:36.806
如果没有哈伯制氨法

0:00:36.806,0:00:39.482
那么全世界的粮食产量

0:00:39.482,0:00:41.348
最多只能养活40亿人

0:00:41.348,0:00:44.880
而我们现在的世界人口超过70亿

0:00:44.880,0:00:46.881
所以，如果没有哈伯制氨法

0:00:46.881,0:00:51.306
超过30亿人将没有食物

0:00:51.306,0:00:55.025
硝酸盐（NO3）中的氮元素

0:00:55.025,0:00:58.205
是植物生长所必需的营养

0:00:58.205,0:01:00.706
农作物在生长时

0:01:00.706,0:01:02.425
从土壤中吸收氮

0:01:02.425,0:01:03.923
通过自然的方式

0:01:03.923,0:01:06.346
来补充土壤中的氮则需要很长时间

0:01:06.346,0:01:07.845
比如从动物尸体的腐烂过程中产生。

0:01:07.845,0:01:09.679
但是人们往往需要在更短时间内耕种农作物

0:01:09.679,0:01:11.680
但是人们往往需要在更短时间内耕种农作物

0:01:11.680,0:01:13.591
让大家特别头疼的是：

0:01:13.591,0:01:16.594
虽然氮气占空气成分的78%

0:01:16.594,0:01:19.396
但是农作物不能直接从空气中吸收氮气

0:01:19.396,0:01:22.511
因为氮气分子拥有坚固的三键结构

0:01:22.511,0:01:24.643
很难被农作物破坏

0:01:24.643,0:01:26.643
哈伯找到了一种

0:01:26.643,0:01:27.762
能够把空气里的氮吸取出来

0:01:27.762,0:01:29.529
然后注入土壤中的方法

0:01:29.529,0:01:31.281
然后注入土壤中的方法

0:01:31.281,0:01:34.864
在1908年，德国化学家弗里茨·哈伯

0:01:34.864,0:01:36.176
发明了一种化学方法

0:01:36.176,0:01:39.020
有效地将空气中丰富的氮资源利用起来

0:01:39.020,0:01:39.890
他的这种方法

0:01:39.890,0:01:41.594
把空气中的氮气与氢气结合

0:01:41.594,0:01:43.046
把空气中的氮气与氢气结合

0:01:43.046,0:01:45.242
形成氨气

0:01:45.242,0:01:47.797
氨气可以被注入土壤中

0:01:47.797,0:01:50.506
并且很快地被转化成硝酸盐

0:01:50.506,0:01:53.100
但是如果要用哈伯制氨法

0:01:53.100,0:01:54.950
来保证世界粮食产量

0:01:54.950,0:01:55.213
他则须要找到一种能够快速且容易的制造氨气的方法

0:01:55.213,0:01:58.415
他则须要找到一种能够快速且容易的制造氨气的方法

0:01:58.415,0:01:59.381
为了理解

0:01:59.381,0:02:01.900
哈伯是怎样完成此壮举的

0:02:01.900,0:02:02.179
我们首先需要了解一些关于化学平衡的知识

0:02:02.179,0:02:04.397
我们首先需要了解一些关于化学平衡的知识

0:02:04.397,0:02:06.346
化学平衡可以在密封容器里进行反应时被达到

0:02:06.346,0:02:09.514
化学平衡可以在密封容器里进行反应时被达到

0:02:09.514,0:02:11.233
例如

0:02:11.233,0:02:14.346
你把氢气和氮气放入密封容器中

0:02:14.346,0:02:16.158
让它们进行反应

0:02:16.158,0:02:17.757
在实验刚刚开始的时候

0:02:17.757,0:02:20.370
我们有许多的氮气和氢气

0:02:20.370,0:02:22.006
它们高速地发生反应

0:02:22.006,0:02:24.098
形成氨气

0:02:24.098,0:02:26.680
但是，持续的反应渐渐消耗氢气和氮气

0:02:26.680,0:02:28.261
但是，持续的反应渐渐消耗氢气和氮气

0:02:28.261,0:02:29.883
因为容器中

0:02:29.883,0:02:31.842
氢气和氮气的量减少

0:02:31.842,0:02:33.625
反应速度随之减慢

0:02:33.625,0:02:36.347
最终，氨气分子到达一个临界点

0:02:36.347,0:02:38.058
它们开始分解成氮气和氢气

0:02:38.058,0:02:41.339
它们开始分解成氮气和氢气

0:02:41.339,0:02:43.063
此后，两种化学反应

0:02:43.063,0:02:45.588
即氨气的形成和分解

0:02:45.588,0:02:47.634
将渐渐达到同样的速度

0:02:47.634,0:02:49.341
当它们等速时

0:02:49.341,0:02:52.147
反应便被称为达到了化学平衡

0:02:53.146,0:02:55.280
这听起来不错，但其实不然

0:02:55.280,0:02:56.511
因为你仅仅是想制造一吨纯的氨气

0:02:56.511,0:02:58.817
因为你仅仅是想制造一吨纯的氨气

0:02:58.817,0:03:00.336
哈伯不想让反应产生的氨气分解

0:03:00.336,0:03:01.855
哈伯不想让反应产生的氨气分解

0:03:01.855,0:03:03.374
但如果让此化学反应在密封容器中自由进行

0:03:03.374,0:03:04.865
但如果让此化学反应在密封容器中自由进行

0:03:04.865,0:03:06.487
氨气便会分解

0:03:06.487,0:03:08.794
法国化学家

0:03:08.794,0:03:09.981
亨利·路易·勒夏特列

0:03:09.981,0:03:11.271
帮上了忙

0:03:11.271,0:03:12.705
他发现

0:03:12.705,0:03:14.590
如果你向已达到化学平衡的系统里

0:03:14.590,0:03:16.296
加上一些东西

0:03:16.296,0:03:17.723
比如，氮气

0:03:17.723,0:03:18.715
那么这个系统会自动调整，以重新回到平衡

0:03:18.715,0:03:20.921
那么这个系统会自动调整，以重新回到平衡

0:03:20.921,0:03:22.296
勒夏特列还发现

0:03:22.296,0:03:23.469
如果增大系统的压力

0:03:23.469,0:03:25.596
如果增大系统的压力

0:03:25.596,0:03:26.761
为了返回到以前的压力状态，系统将继续反应

0:03:26.761,0:03:28.978
为了返回到以前的压力状态，系统将继续反应

0:03:28.978,0:03:30.675
就像在一个拥挤的房间

0:03:30.675,0:03:32.182
分子的数量越多

0:03:32.182,0:03:33.773
系统的压力就越大

0:03:33.773,0:03:35.529
让我们看看这个反应的化学方程式

0:03:35.529,0:03:37.532
在方程式的左边有四个分子

0:03:37.532,0:03:39.681
在方程式的左边有四个分子

0:03:39.681,0:03:41.776
而方程式的右边只有两个分子

0:03:41.776,0:03:44.278
所以，为了让房间变得不那么拥挤

0:03:44.278,0:03:45.872
以至减小压力

0:03:45.872,0:03:46.779
氮气和氢气的合成反应会重新开始

0:03:46.779,0:03:48.670
氮气和氢气的合成反应会重新开始

0:03:48.670,0:03:51.804
产生更加小巧的氨气分子

0:03:51.804,0:03:53.821
哈伯意识到为了制造大量的氨气

0:03:53.821,0:03:55.100
哈伯意识到为了制造大量的氨气

0:03:55.100,0:03:56.604
他必须首先创造一台机器

0:03:56.604,0:03:59.600
可以连续不断地注入氢气和氮气

0:03:59.600,0:04:01.438
并且持续增加平衡系统的压力

0:04:01.438,0:04:03.314
并且持续增加平衡系统的压力

0:04:03.314,0:04:05.480
他做到了

0:04:05.480,0:04:08.030
今天，氨气是世界上被制造得

0:04:08.030,0:04:10.313
最多的化合物之一

0:04:10.313,0:04:14.891
每年大约有1亿3千1百万公吨的氨气被产出

0:04:14.891,0:04:18.314
重量大约为2900亿磅

0:04:18.314,0:04:19.363
这个相当于

0:04:19.363,0:04:21.447
3千万头每头约1万磅重的非洲大象的总重

0:04:21.447,0:04:24.314
3千万头每头约1万磅重的非洲大象的总重

0:04:24.314,0:04:28.087
80%的氨气被用于制造肥料

0:04:28.087,0:04:29.041
剩下的20%被用于

0:04:29.041,0:04:30.937
工业和家庭用的清洁剂中

0:04:30.937,0:04:33.314
以及制造其它氮化物

0:04:33.314,0:04:35.265
例如，硝酸

0:04:35.265,0:04:36.345
最近的研究显示

0:04:36.345,0:04:38.837
化肥中一半的氮都没有被植物吸收

0:04:38.837,0:04:41.147
化肥中一半的氮都没有被植物吸收

0:04:41.147,0:04:42.977
之后，我们发现氮是具挥发性的化合物

0:04:42.977,0:04:44.642
之后，我们发现氮是具挥发性的化合物

0:04:44.642,0:04:47.695
积存在地球的水和大气中

0:04:47.695,0:04:49.646
对我们的环境造成极大污染

0:04:49.646,0:04:51.475
当然，在哈伯发明制氮法时

0:04:51.475,0:04:53.095
他并没有预见到这个问题

0:04:53.095,0:04:54.773
继承哈伯的开创性的发明

0:04:54.773,0:04:56.388
今日的科学家们在找寻一种21世纪的新制氮法

0:04:56.388,0:04:59.054
今日的科学家们在找寻一种21世纪的新制氮法

0:04:59.054,0:05:01.029
它既可以达到制氮的目的

0:05:01.029,0:05:03.359
又不会给人类带来不好的后果