1
00:00:07,239 --> 00:00:09,579
你說在過去幾世紀裡

2
00:00:09,579 --> 00:00:11,581
什麼是人類最重要的發現？

3
00:00:11,581 --> 00:00:12,614
是電腦？

4
00:00:12,614 --> 00:00:13,263
汽車？

5
00:00:13,263 --> 00:00:14,168
電力？

6
00:00:14,168 --> 00:00:16,145
還是發現原子？

7
00:00:16,145 --> 00:00:19,592
我會說是這項化學反應：

8
00:00:19,592 --> 00:00:21,213
一個氮氣分子

9
00:00:21,213 --> 00:00:23,297
加上三個氫氣分子

10
00:00:23,297 --> 00:00:26,739
得到兩個氨氣分子

11
00:00:26,739 --> 00:00:28,343
這就是哈柏法

12
00:00:28,343 --> 00:00:30,925
將空氣中的氮分子

13
00:00:30,925 --> 00:00:32,431
與氫分子結合

14
00:00:32,431 --> 00:00:35,564
或將空氣變成肥料

15
00:00:35,564 --> 00:00:36,806
沒有這項反應

16
00:00:36,806 --> 00:00:39,482
農夫僅可生產足夠

17
00:00:39,482 --> 00:00:41,348
四十億人口所需的食物

18
00:00:41,348 --> 00:00:44,880
我們目前的人口剛剛超過七十億

19
00:00:44,880 --> 00:00:46,881
所以，沒有哈柏法

20
00:00:46,881 --> 00:00:51,306
有超過三十億的人會沒食物吃

21
00:00:51,306 --> 00:00:55,025
你看，氮以硝酸鹽 NO3 的形式存在

22
00:00:55,025 --> 00:00:58,205
是植物生存的一種基本營養素

23
00:00:58,205 --> 00:01:00,706
當作物生長，他們消耗氮

24
00:01:00,706 --> 00:01:02,425
從土壤中吸收氮

25
00:01:02,425 --> 00:01:03,923
土壤中的氮可經由

26
00:01:03,923 --> 00:01:06,346
長時間的自然施肥法補充

27
00:01:06,346 --> 00:01:07,845
像動物腐化

28
00:01:07,845 --> 00:01:09,679
但人類想以更快的方法

29
00:01:09,679 --> 00:01:11,680
種植糧食

30
00:01:11,680 --> 00:01:13,591
那麼，這就是令人沮喪的部分：

31
00:01:13,591 --> 00:01:16,594
空氣的組成中有 78% 為氮

32
00:01:16,594 --> 00:01:19,396
但作物不能從空氣直接利用氮

33
00:01:19,396 --> 00:01:22,511
因為它含有非常強的三鍵

34
00:01:22,511 --> 00:01:24,643
作物無法分解

35
00:01:24,643 --> 00:01:26,643
基本上哈柏所做的

36
00:01:26,643 --> 00:01:27,762
是找出一種方法

37
00:01:27,762 --> 00:01:29,529
把空氣中的氮

38
00:01:29,529 --> 00:01:31,281
放進土壤中

39
00:01:31,281 --> 00:01:34,864
1908 年，德國化學家弗里茨·哈柏

40
00:01:34,864 --> 00:01:36,176
發展出一種化學方法

41
00:01:36,176 --> 00:01:39,020
以利用空氣中取之不盡的氮

42
00:01:39,020 --> 00:01:41,594
哈柏發現一種方法
把空氣中的氮

43
00:01:41,594 --> 00:01:43,046
與氫氣鍵結

44
00:01:43,046 --> 00:01:45,242
以形成氨

45
00:01:45,242 --> 00:01:47,797
然後氨可被注入土壤中

46
00:01:47,797 --> 00:01:50,506
在土裡快速轉變成硝酸鹽

47
00:01:50,506 --> 00:01:53,100
但如果哈柏法要能拿來用在

48
00:01:53,100 --> 00:01:54,871
餵飽全世界

49
00:01:54,871 --> 00:01:58,415
他必須找出一種
能快速簡易製造出氨的方法

50
00:01:58,415 --> 00:01:59,381
為了瞭解

51
00:01:59,381 --> 00:02:01,245
哈柏如何達成這項豐功偉業

52
00:02:01,245 --> 00:02:02,179
我們必須對

53
00:02:02,179 --> 00:02:04,397
化學平衡有一番瞭解

54
00:02:04,397 --> 00:02:06,346
要達到化學平衡

55
00:02:06,346 --> 00:02:09,514
你的化學反應要在封閉容器下進行

56
00:02:09,514 --> 00:02:11,233
舉例來說，你把

57
00:02:11,233 --> 00:02:14,346
氫氣及氮氣放在封閉容器內

58
00:02:14,346 --> 00:02:16,158
讓它們反應

59
00:02:16,158 --> 00:02:17,757
實驗開始時

60
00:02:17,757 --> 00:02:20,370
我們有大量的氮及氫

61
00:02:20,370 --> 00:02:22,006
所以氨的形成

62
00:02:22,006 --> 00:02:24,098
以高速進行

63
00:02:24,098 --> 00:02:26,680
但當氫及氮反應一段時間

64
00:02:26,680 --> 00:02:28,261
到快用完的時候

65
00:02:28,261 --> 00:02:29,883
反應變慢

66
00:02:29,883 --> 00:02:33,625
因為瓶子裡的氮及氫變少了

67
00:02:33,625 --> 00:02:36,347
最終，氨分子會達到一種情況

68
00:02:36,347 --> 00:02:38,058
就是它們又開始分解

69
00:02:38,058 --> 00:02:41,339
成為氮氣及氫氣

70
00:02:41,339 --> 00:02:43,063
一段時間後，這兩種反應

71
00:02:43,063 --> 00:02:45,588
就是產生及分解氨氣

72
00:02:45,588 --> 00:02:47,634
會達到相同速率

73
00:02:47,634 --> 00:02:49,341
當這兩個速率相等時

74
00:02:49,341 --> 00:02:52,176
我們就說反應達到平衡

75
00:02:53,146 --> 00:02:55,280
這聽起來不錯，但並非如此

76
00:02:55,280 --> 00:02:56,511
尤其當你只想要

77
00:02:56,511 --> 00:02:58,817
產生一噸的氨氣時

78
00:02:58,817 --> 00:03:00,336
哈柏根本不想讓氨氣

79
00:03:00,336 --> 00:03:01,855
再分解回去

80
00:03:01,855 --> 00:03:03,374
但如果你就是把這項反應

81
00:03:03,374 --> 00:03:04,865
放在封閉容器裡進行

82
00:03:04,865 --> 00:03:06,487
那就是必然的結果

83
00:03:06,487 --> 00:03:08,794
這也就是亨利·路易·勒夏特列

84
00:03:08,794 --> 00:03:09,981
這位法國化學家

85
00:03:09,981 --> 00:03:11,271
可以幫忙的地方

86
00:03:11,271 --> 00:03:12,705
他發現

87
00:03:12,705 --> 00:03:14,590
如果你把達到反應平衡的系統

88
00:03:14,590 --> 00:03:16,296
加入某項東西

89
00:03:16,296 --> 00:03:17,723
像是，這麼說，氮氣

90
00:03:17,723 --> 00:03:18,715
這個系統會持續進行

91
00:03:18,715 --> 00:03:20,921
直到再達到平衡為止

92
00:03:20,921 --> 00:03:22,296
勒夏特列同時發現

93
00:03:22,296 --> 00:03:23,469
如果你增加

94
00:03:23,469 --> 00:03:25,596
一個系統的壓力

95
00:03:25,596 --> 00:03:26,761
這個系統會試著

96
00:03:26,761 --> 00:03:28,978
回到原有的壓力

97
00:03:28,978 --> 00:03:30,675
這就像身處擁擠的房間

98
00:03:30,675 --> 00:03:32,182
分子愈多

99
00:03:32,182 --> 00:03:33,773
壓力愈大

100
00:03:33,773 --> 00:03:35,529
如果我們回頭去看我們的方程式

101
00:03:35,529 --> 00:03:37,532
我們會看見在左邊

102
00:03:37,532 --> 00:03:39,681
左邊有四個分子

103
00:03:39,681 --> 00:03:41,776
而右邊只有兩個

104
00:03:41,776 --> 00:03:44,278
所以，如果我們想讓房間不那麼擠

105
00:03:44,278 --> 00:03:45,872
並因而產生較小的壓力

106
00:03:45,872 --> 00:03:46,779
這個系統就會開始

107
00:03:46,779 --> 00:03:48,670
結合氮及氫

108
00:03:48,670 --> 00:03:51,804
製造出較小巧緊密的氨分子

109
00:03:51,804 --> 00:03:53,821
哈柏瞭解到為了製造

110
00:03:53,821 --> 00:03:55,100
大量的氨

111
00:03:55,100 --> 00:03:56,604
他必須發明一種機器

112
00:03:56,604 --> 00:03:59,600
可以持續加入氮及氫

113
00:03:59,600 --> 00:04:01,438
同時也要增加壓力

114
00:04:01,438 --> 00:04:03,314
在這平衡系統上

115
00:04:03,314 --> 00:04:05,480
這也正是他所做的

116
00:04:05,480 --> 00:04:08,030
今天，氨是世上產量最多的

117
00:04:08,030 --> 00:04:10,313
化學化合物之一

118
00:04:10,313 --> 00:04:14,891
每年產量粗估為 1 .31 億公噸

119
00:04:14,891 --> 00:04:18,314
亦即二千九百億磅的氨

120
00:04:18,314 --> 00:04:19,363
這是大約

121
00:04:19,363 --> 00:04:21,447
三千萬隻非洲象的總重

122
00:04:21,447 --> 00:04:24,314
每頭約以一萬磅來算

123
00:04:24,314 --> 00:04:28,087
80% 生產出的氨拿來做肥料

124
00:04:28,087 --> 00:04:29,041
其餘則使用在

125
00:04:29,041 --> 00:04:30,937
工業及家用清潔用品上

126
00:04:30,937 --> 00:04:33,314
並拿來生產其他種氮化合物

127
00:04:33,314 --> 00:04:35,265
譬如硝酸

128
00:04:35,265 --> 00:04:36,345
最近的研究發現

129
00:04:36,345 --> 00:04:38,837
半數肥料中的氮

130
00:04:38,837 --> 00:04:41,147
沒有被植物同化

131
00:04:41,147 --> 00:04:42,977
結果是，氮就以

132
00:04:42,977 --> 00:04:44,642
揮發性化學化合物的形式

133
00:04:44,642 --> 00:04:47,695
在地球的供水及大氣中被發現

134
00:04:47,695 --> 00:04:49,646
嚴重破壞我們的環境

135
00:04:49,646 --> 00:04:51,475
當然，在哈柏發表他的發明時

136
00:04:51,475 --> 00:04:53,095
無法預測這個問題

137
00:04:53,095 --> 00:04:54,773
為了承接他的開創視野

138
00:04:54,773 --> 00:04:56,388
當代科學家正在尋找

139
00:04:56,388 --> 00:04:59,054
21 世紀的新哈柏法

140
00:04:59,054 --> 00:05:01,029
以達到同樣程度的幫助

141
00:05:01,029 --> 00:05:03,359
卻無危險的後果