< Return to Video

ปฏิกิริยาเคมีที่เลี้ยงชาวโลก

  • 0:07 - 0:08
    คุณว่าอะไร
  • 0:08 - 0:10
    เป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
  • 0:10 - 0:12
    ในไม่กี่ร้อยปีที่ผ่านมา
  • 0:12 - 0:13
    ใช่คอมพิวเตอร์หรือเปล่า
  • 0:13 - 0:13
    รถยนต์
  • 0:13 - 0:14
    ไฟฟ้า
  • 0:14 - 0:16
    หรือมันอาจจะเป็นเรื่องการค้นพบอะตอม
  • 0:16 - 0:20
    ฉันอยากจะเถียงว่า
    มันเป็นการค้นพบปฏิกิริยาเคมี:
  • 0:20 - 0:21
    ก๊าซไนโตรเจนหนึ่งโมเลกุล
  • 0:21 - 0:23
    บวกกับก๊าซไฮโดรเจนสามโมเลกุล
  • 0:23 - 0:27
    คุณจะได้ก๊าซแอมโมเนียสองโมเลกุล
  • 0:27 - 0:28
    นี่คือกระบวนการฮาเบอร์
  • 0:28 - 0:31
    ของการเชื่อมโมเลกุลของก๊าซไนโตรเจนในอากาศ
  • 0:31 - 0:32
    เข้ากับโมเลกุลของก๊าซไฮโดรเจน
  • 0:32 - 0:36
    หรือการเปลี่ยนอากาศให้เป็นปุ๋ย
  • 0:36 - 0:37
    หากขาดปฏิกิริยานี้ไป
  • 0:37 - 0:39
    เกษตรกรจะสามารถผลิตอาหารพอเลี้ยง
  • 0:39 - 0:41
    ประชากรได้เพียง 4 พันล้านคนเท่านั้น;
  • 0:41 - 0:45
    ประชากรในปัจจุบันมีจำนวน 7 พันกว่าล้านคน
  • 0:45 - 0:47
    ดังนั้น หากขาดกระบวนการฮาเบอร์นี้แล้ว
  • 0:47 - 0:51
    คนกว่า 3 พันล้านคนจะอดอยาก
  • 0:51 - 0:55
    เห็นไหมว่า ไนโตรเจนที่อยู่ในรูปของ
    ไนเตรต NO3
  • 0:55 - 0:58
    นั้นเป็นสารอาหารที่จำเป็นสำหรับ
    การดำรงชีวิตของพืช
  • 0:58 - 1:01
    ในขณะที่พืชกำลังเติบโต มันดึงไนโตรเจน
  • 1:01 - 1:02
    จากดินมาใช้
  • 1:02 - 1:04
    การเติมไนโตรเจนเกิดขึ้นได้ด้วย
  • 1:04 - 1:06
    กระบวนการเกิดปุ๋ยตามธรรมชาติ
    ที่ต้องใช้เวลานาน
  • 1:06 - 1:08
    อย่างการย่อยสลายซากสัตว์
  • 1:08 - 1:10
    แต่มนุษย์ต้องการปลูกพืชอาหาร
  • 1:10 - 1:12
    ให้ได้เร็วกว่านั้นมาก
  • 1:12 - 1:14
    ตอนนี้ก็ถึงช่วงที่น่าหงุดหงิด:
  • 1:14 - 1:17
    องค์ประกอบของอากาศ 78% คือไนโตรเจน
  • 1:17 - 1:19
    แต่พืชไม่สามารถดึงเอา
    ไนโตรเจนจากอากาศมาใช้ได้
  • 1:19 - 1:23
    เพราะมันมีพันธะที่แข็งแรงมากถึงสามพันธะ
  • 1:23 - 1:25
    ซึ่งพืชไม่สามารถแตกมันออกมาใช้ได้
  • 1:25 - 1:27
    สิ่งที่ฮาเบอร์ทำก็คือ
  • 1:27 - 1:28
    การคิดวิธี
  • 1:28 - 1:30
    ที่เอาไนโตรเจนในอากาศนี้
  • 1:30 - 1:31
    มาใส่ลงในดิน
  • 1:31 - 1:35
    ในปีคศ.1908 นักเคมีชาวเยอรมัน
    นาม ฟริทซ์ ฮาเบอร์
  • 1:35 - 1:36
    ได้พัฒนาวิธีทางเคมี
  • 1:36 - 1:39
    ในการนำเอาไนโตรเจนในอากาศ
    ที่มีมากมายมาใช้ให้เป็นประโยชน์
  • 1:39 - 1:40
    ฮาเบอร์ค้นพบวิธี
  • 1:40 - 1:42
    ที่นำเอาไนโตรเจนในอากาศ
  • 1:42 - 1:43
    มาสร้างพันธะกับไฮโดรเจน
  • 1:43 - 1:45
    เพื่อสร้างให้เป็นแอมโมเนีย
  • 1:45 - 1:48
    แล้วจึงเติมแอมโมเนียลงไปในดิน
  • 1:48 - 1:51
    ซึ่งมันจะถูกเปลี่ยนเป็นไนเตรตอย่างรวดเร็ว
  • 1:51 - 1:53
    แต่ว่า หากจะนำกระบวนการฮาเบอร์มาใช้
  • 1:53 - 1:55
    เลี้ยงชาวโลกแล้ว
  • 1:55 - 1:55
    เขาต้องหาทาง
  • 1:55 - 1:58
    ผลิตแอมโมเนียนี้ให้ได้ง่ายและรวดเร็ว
  • 1:58 - 1:59
    เพื่อให้ได้เข้าใจว่า
  • 1:59 - 2:02
    ฮาเบอร์ทำสำเร็จได้อย่างไรนั้น
  • 2:02 - 2:02
    เราต้องมาทำความรู้จัก
  • 2:02 - 2:04
    กับสมดุลเคมี
  • 2:04 - 2:06
    เพื่อให้สารเคมีอยู่ในภาวะสมดุล
  • 2:06 - 2:10
    เมื่อคุณสร้างปฏิกิริยาเคมีในภาชนะปิด
  • 2:10 - 2:11
    อย่างเช่น เอาเป็นว่าคุณใส่
  • 2:11 - 2:14
    ไฮโดรเจนและไนโตรเจนลงในภาชนะปิด
  • 2:14 - 2:16
    และรอให้มันทำปฏิกิริยากัน
  • 2:16 - 2:18
    ในตอนต้นของการทดลอง
  • 2:18 - 2:20
    เรามีไนโตรเจนและไฮโดรเจนปริมาณมาก
  • 2:20 - 2:22
    ดังนั้นแอมโมเนียจึงเกิดขึ้น
  • 2:22 - 2:24
    อย่างรวดเร็ว
  • 2:24 - 2:27
    แต่เมื่อไฮโดรเจนและไนโตรเจนทำปฏิกิริยา
  • 2:27 - 2:28
    และถูกใช้หมดไป
  • 2:28 - 2:30
    ปฏิกิริยาจะช้าลง
  • 2:30 - 2:32
    เพราะไฮโดรเจนและไนโตรเจนมีเหลือน้อยลง
  • 2:32 - 2:34
    ในภาชนะนั้น
  • 2:34 - 2:36
    และในที่สุด เมื่อโมเลกุลของแอมโมเนียถึงจุด
  • 2:36 - 2:38
    ที่มันจะเริ่มสลายตัว
  • 2:38 - 2:41
    กลับไปเป็นไนโตรเจนและไฮโดรเจน
  • 2:41 - 2:43
    หลังจากนั้นสักพัก ปฏิกิริยาทั้งสอง
  • 2:43 - 2:46
    ทั้งการสร้างและการแตกตัวของแอมโมเนีย
  • 2:46 - 2:48
    จะถึงจุดที่เกิดขึ้นเร็วเท่ากัน
  • 2:48 - 2:49
    เมื่อความเร็วเท่ากัน
  • 2:49 - 2:52
    เราเรียกปฏิกิริยานั้นว่าภาวะสมดุล
  • 2:53 - 2:55
    มันอาจจะฟังดูดี แต่มันไม่ดี
  • 2:55 - 2:57
    เมื่อคุณต้องการ
  • 2:57 - 2:59
    ที่จะแค่ผลิตแอมโมเนียเยอะ ๆ
  • 2:59 - 3:00
    ฮาเบอร์ไม่ต้องการให้แอมโมเนีย
  • 3:00 - 3:02
    แตกตัวเลย
  • 3:02 - 3:03
    แต่คุณก็ปล่อยให้ปฏิกิริยาเกิด
  • 3:03 - 3:05
    เองเฉย ๆ ในภาชนะปิดไม่ได้
  • 3:05 - 3:06
    และนั่นเป็นสิ่งมันจะเกิดขึ้น
  • 3:06 - 3:09
    ตอนนี้เองที่ เฮนรี่ เลอ ชาเทเลียร์
  • 3:09 - 3:10
    นักเคมีชาวฝรั่งเศส
  • 3:10 - 3:11
    เข้ามาช่วยได้
  • 3:11 - 3:13
    สิ่งที่เขาค้นพบคือ
  • 3:13 - 3:15
    หากคุณเอาระบบหนึ่งในภาวะสมดุลมา
  • 3:15 - 3:16
    และคุณใส่บางสิ่งบางอย่างลงไป
  • 3:16 - 3:18
    อย่างเช่น ไนโตรเจน
  • 3:18 - 3:19
    ระบบนั้นจะทำงาน
  • 3:19 - 3:21
    เพื่อให้กลับเข้าสู่ภาวะสมดุลอีกครั้ง
  • 3:21 - 3:22
    เลอ ชาเทเลียร์ยังค้นพบอีกว่า
  • 3:22 - 3:23
    หากคุณเพิ่ม
  • 3:23 - 3:26
    ปริมาณความดันในระบบแล้ว
  • 3:26 - 3:27
    ระบบนั้นจะพยายามทำงาน
  • 3:27 - 3:29
    เพื่อให้ความดันกลับสู่ระดับเดิม
  • 3:29 - 3:31
    มันเหมือนอยู่ในห้องที่คนแน่นไปหมด
  • 3:31 - 3:32
    ยิ่งมีจำนวนโมเลกุลมาก
  • 3:32 - 3:34
    ความดันก็ยิ่งมาก
  • 3:34 - 3:36
    หากเราย้อนกลับไปดูที่สมการของเรา
  • 3:36 - 3:38
    เราเห็นว่าด้านซ้ายมือ
  • 3:38 - 3:40
    มีสี่โมเลกุลอยู่ทางซ้าย
  • 3:40 - 3:42
    และมีแค่สองทางขวา
  • 3:42 - 3:44
    ดังนั้น หากเราอยากให้ห้องอึดอัดน้อยลง
  • 3:44 - 3:46
    และนั่นคือความดันน้อยลง
  • 3:46 - 3:47
    ระบบก็จะเริ่ม
  • 3:47 - 3:49
    เชื่อมไนโตรเจนและไฮโดรเจนเข้าด้วยกัน
  • 3:49 - 3:52
    เพื่อสร้างโมเลกุลแอมโมเนีย
    ที่มีขนาดกะทัดรัดกว่า
  • 3:52 - 3:54
    ฮาเบอร์คิดได้ว่าในการผลิต
  • 3:54 - 3:55
    แอมโมเนียเป็นจำนวนมาก
  • 3:55 - 3:57
    เขาจะต้องสร้างเครื่องจักร
  • 3:57 - 4:00
    ที่จะเติมไนโตรเจนและไฮโดรเจน
    ได้อย่างต่อเนื่อง
  • 4:00 - 4:01
    และเพิ่มความดัน
  • 4:01 - 4:03
    ลงไปในระบบภาวะสมดุลได้ในเวลาเดียวกัน
  • 4:03 - 4:05
    และนั่นก็เป็นสิ่งที่เขาได้ทำ
  • 4:05 - 4:08
    ทุกวันนี้แอมโมเนียเป็นหนึ่งในสารประกอบเคมี
  • 4:08 - 4:10
    ที่ถูกผลิตขึ้นมากที่สุดในโลก
  • 4:10 - 4:15
    ประมาณ 131 ล้านเมตริกตันต่อปีโดยคร่าว ๆ
  • 4:15 - 4:18
    ซึ่งเป็นแอมโมเนียประมาณ 290 พันล้านปอนด์
  • 4:18 - 4:19
    นั่นประมาณได้กับมวลของ
  • 4:19 - 4:21
    ช้างแอฟริกัน 30 ล้านเชือก
  • 4:21 - 4:24
    หนักเชือกละประมาณ 10,000 ปอนด์
  • 4:24 - 4:28
    80% ของแอมโมเนียนี้ถูกนำมาใช้ผลิตปุ๋ย
  • 4:28 - 4:29
    ส่วนที่เหลือถูกนำมาใช้
  • 4:29 - 4:31
    ในอุตสาหกรรมและผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดบ้าน
  • 4:31 - 4:33
    และในการผลิตสารประกอบไนโตรเจนอื่น ๆ
  • 4:33 - 4:35
    เช่น กรดไนตริก
  • 4:35 - 4:36
    ในการศึกษาที่ผ่านมา
  • 4:36 - 4:39
    พบว่าครึ่งหนึ่งของไนโตรเจนจากปุ๋ยเหล่านี้
  • 4:39 - 4:41
    เหลือตกค้างจากการดูดซึมของพืช
  • 4:41 - 4:43
    ทำให้ไนโตรเจนเหลือตกค้างกลายเป็น
  • 4:43 - 4:45
    สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย
  • 4:45 - 4:48
    ในแหล่งน้ำและบรรยากาศโลก
  • 4:48 - 4:50
    ทำลายสิ่งแวดล้อมของเราอย่างรุนแรง
  • 4:50 - 4:51
    ฮาเบอร์ไม่ได้คิดว่าจะเกิดปัญหานี้แน่
  • 4:51 - 4:53
    ตอนที่เขานำเสนอสิ่งประดิษฐ์นี้
  • 4:53 - 4:55
    เพื่อสานต่อวิสัยทัศน์ของเขา
  • 4:55 - 4:56
    นักวิทยาศาสตร์ปัจจุบันกำลังค้นหา
  • 4:56 - 4:59
    กระบวนการฮาเบอร์แบบใหม่แห่งศตวรรษที่ 21
  • 4:59 - 5:01
    ที่จะไปถึงระดับการยังประโยชน์เดียวกันนั้น
  • 5:01 - 5:03
    โดยปราศจากผลร้ายตามมา
Title:
ปฏิกิริยาเคมีที่เลี้ยงชาวโลก
Description:

รับชมบทเรียนเต็มได้ที่: http://ed.ted.com/lessons/the-chemical-reaction-that-feeds-the-world-daniel-d-dulek

เราปลูกพืชการเกษตรทันเลี้ยงประชากรโลกหลายพันล้านคนได้ด้วยวิธีใด กระบวนการนี้เรียกว่ากระบวนการฮาเบอร์ ซึ่งเปลี่ยนไนโตรเจนในอากาศให้เป็นแอมโมเนียที่สามารถเปลี่ยนกลับเป็นไนเตรดได้อย่างง่ายดายในดิน เพื่อให้พืชได้นำไปใช้ในการยังชีพ แต่ถึงแม้ว่ามันจะช่วยเพิ่มผลผลิตอาหารไปทั่วโลก กระบวนการฮาเบอร์ก็มีส่วนส่งผลกระทบที่ไม่คาดคิดแก่สิ่งแวดล้อมด้วย แดเนียล ดี ดูเล็คแจกแจงในระดับเคมีและผลกระทบของมัน

บทเรียนโดย Daniel D. Dulek อะนิแมชั่นโดย Uphill Downhill
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
05:19

Thai subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.