对你来说
在过去几个世纪里
人类最重大的发现是什么？
电脑？
汽车？
电？
还是原子的发现？
我认为应该是以下的化学反应：
一个氮气分子
加上三个氢气分子
反应产生两个氨气分子
这个叫做哈伯制氨法
它将空气中的氮气分子
与氢气分子结合
将空气变为肥料
如果没有哈伯制氨法
那么全世界的粮食产量
最多只能养活40亿人
而我们现在的世界人口超过70亿
所以，如果没有哈伯制氨法
超过30亿人将没有食物
硝酸盐（NO3）中的氮元素
是植物生长所必需的营养
农作物在生长时
从土壤中吸收氮
通过自然的方式
来补充土壤中的氮则需要很长时间
比如从动物尸体的腐烂过程中产生。
但是人们往往需要在更短时间内耕种农作物
让大家特别头疼的是：
虽然氮气占空气成分的78%
但是农作物不能直接从空气中吸收氮气
因为氮气分子拥有坚固的三键结构
很难被农作物破坏
哈伯找到了一种
能够把空气里的氮吸取出来
然后注入土壤中的方法
在1908年，德国化学家弗里茨·哈伯
发明了一种化学方法
有效地将空气中丰富的氮资源利用起来
他的这种方法
把空气中的氮气与氢气结合
形成氨气
氨气可以被注入土壤中
并且很快地被转化成硝酸盐
但是如果要用哈伯制氨法
来保证世界粮食产量
他则须要找到一种能够快速且容易的制造氨气的方法
为了理解
哈伯是怎样完成此壮举的
我们首先需要了解一些关于化学平衡的知识
化学平衡可以在密封容器里进行反应时被达到
例如
你把氢气和氮气放入密封容器中
让它们进行反应
在实验刚刚开始的时候
我们有许多的氮气和氢气
它们高速地发生反应
形成氨气
但是，持续的反应渐渐消耗氢气和氮气
因为容器中
氢气和氮气的量减少
反应速度随之减慢
最终，氨气分子到达一个临界点
它们开始分解成氮气和氢气
此后，两种化学反应
即氨气的形成和分解
将渐渐达到同样的速度
当它们等速时
反应便被称为达到了化学平衡
这听起来不错，但其实不然
因为你仅仅是想制造一吨纯的氨气
哈伯不想让反应产生的氨气分解
但如果让此化学反应在密封容器中自由进行
氨气便会分解
法国化学家
亨利·路易·勒夏特列
帮上了忙
他发现
如果你向已达到化学平衡的系统里
加上一些东西
比如，氮气
那么这个系统会自动调整，以重新回到平衡
勒夏特列还发现
如果增大系统的压力
为了返回到以前的压力状态，系统将继续反应
就像在一个拥挤的房间
分子的数量越多
系统的压力就越大
让我们看看这个反应的化学方程式
在方程式的左边有四个分子
而方程式的右边只有两个分子
所以，为了让房间变得不那么拥挤
以至减小压力
氮气和氢气的合成反应会重新开始
产生更加小巧的氨气分子
哈伯意识到为了制造大量的氨气
他必须首先创造一台机器
可以连续不断地注入氢气和氮气
并且持续增加平衡系统的压力
他做到了
今天，氨气是世界上被制造得
最多的化合物之一
每年大约有1亿3千1百万公吨的氨气被产出
重量大约为2900亿磅
这个相当于
3千万头每头约1万磅重的非洲大象的总重
80%的氨气被用于制造肥料
剩下的20%被用于
工业和家庭用的清洁剂中
以及制造其它氮化物
例如，硝酸
最近的研究显示
化肥中一半的氮都没有被植物吸收
之后，我们发现氮是具挥发性的化合物
积存在地球的水和大气中
对我们的环境造成极大污染
当然，在哈伯发明制氮法时
他并没有预见到这个问题
继承哈伯的开创性的发明
今日的科学家们在找寻一种21世纪的新制氮法
它既可以达到制氮的目的
又不会给人类带来不好的后果