Pengikatan nitrogen

Pengikatan nitrogen atau penambatan nitrogen adalah proses kimia di mana nitrogen molekul (N₂) udara yang bersifat dwizarah ditukar menjadi ammonia (NH₃) atau sebatian yang berkaitan dalam tanah atau sistem akuatik^[1] menggunakan kompleks protein nitrogenase (Nif).^[2]^[3] Ia boleh dilakukan secara semula jadi oleh mikroorganisma tertentu merangkumi jenis bakteria yang simbiotik dengan kumpulan tumbuhan terutamanya kekacang;^[4] ia juga boleh berlaku secara semula jadi di udara dengan penghasilan NO_x hasil sambaran kilat.^[5]^[6]

Tindak balas ini meleraikan ikatan kovalen triatom nitrogen atmosfera yang tidak dapat dipergunakan kebanyakan organisme^[7] di mana setiap 100 atom karbon meresap atau mengasimilasikan kira-kira 2 hingga 20 atom nitrogen, lagi-lagi dengan nisbah Redfield dikembangkan Albert Redfield di mana kadar nisbah karbon-nitrogen-fosforus dianggarkan teragih kepada 106:16:1.^[8]

Kejadian semula jadi

Dalam sistem tumbuhan

Tumbuhan-tumbuhan banyak dari keluarga kekacang Fabaceae merangkumi kacang soya/kedelai, alfalfa, dan kacang tanah serta rooibos mengandungi bakteria rhizobia yang hidup secara simbiotik menduduki nodul dalam sistem akar menghasilkan sebatian nitrogen yang membantu tanaman tumbuh subur dan mampu bersaing dengan tanaman lain.^[9] Nitrogen ini dilepaskan dengan matinya tanaman-tanaman ini untuk digunakan tanaman lain lalu membantu menyuburkan tanah.^[1]^[10] Order-order tumbuhan lain berkemampuan ini termasuklah Cucurbitales, Fagales dan Rosales.

Dalam mikroorganisme

Mikroorganisme yang mampu meleraikan nitrogen adalah diazotrof yang luas dalam alam Bacteria termasuk sianobakteria, bakteria sulfur hijau, Azotobacteraceae, rhizobia dan Frankia; begtitu juga dengan seberapa jenis bakteria anerobik termasuk banyak spesies Clostridium spp.

Peniruan tahap industri

Proses Haber merupakan proses mengikat nitrogen buatan tahap industri buatan paling lazim; ia melibatkan penghasilan ammonia berasaskan gas-gas udara dan dengan tekanan dan suhu amat tinggi berpemangkin yang kemudiannya digunakan dalam pembuatan baja^[11]^[12] serta produk lain seperti bahan letupan.

Rujukan

^ ^a ^b Postgate J (1998). Nitrogen Fixation (ed. 3rd). Cambridge: Cambridge University Press.
^ "Biological Nitrogen Fixation". Annual Review of Biochemistry (dalam bahasa Inggeris). 14 (1): 685–708. June 1945. doi:10.1146/annurev.bi.14.070145.003345. ISSN 0066-4154.
^ "The nitrogen fixation genes". Nature. 239 (5374): 495–9. October 1972. Bibcode:1972Natur.239..495S. doi:10.1038/239495a0. PMID 4563018.
^ "Rhizobium-legume symbiosis and nitrogen fixation under severe conditions and in an arid climate". Microbiology and Molecular Biology Reviews. 63 (4): 968–89, table of contents. December 1999. doi:10.1128/MMBR.63.4.968-989.1999. PMC 98982. PMID 10585971.
^ Slosson E (1919). Creative Chemistry. New York, NY: The Century Co. m/s. 19–37.
^ "Atmospheric Nitrogen Fixation by Lightning". J. Atmos. Sci. 37 (1): 179–192. 1979. Bibcode:1980JAtS...37..179H. doi:10.1175/1520-0469(1980)037<0179:ANFBL>2.0.CO;2.
^ Delwiche, C. C. (1983), Läuchli, André; Bieleski, Roderick Leon (penyunting), "Cycling of Elements in the Biosphere", Inorganic Plant Nutrition, Encyclopedia of Plant Physiology (dalam bahasa Inggeris), Berlin, Heidelberg: Springer, m/s. 212–238, doi:10.1007/978-3-642-68885-0_8, ISBN 978-3-642-68885-0, dicapai pada 2021-04-29
^ REDFIELD, ALFRED C. (1958). "The Biological Control of Chemical Factors in the Environment". American Scientist. 46 (3): 230A–221. ISSN 0003-0996. JSTOR 27827150.
^ "The microbial nitrogen-cycling network". Nature Reviews. Microbiology. 16 (5): 263–276. Mei 2018. doi:10.1038/nrmicro.2018.9. PMID 29398704.
^ Smil V (2000). Cycles of Life. Scientific American Library.
^ Smil, V. 2004. Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production, MIT Press.
^ Glibert, Patricia M; Maranger, Roxane; Sobota, Daniel J; Bouwman, Lex (2014-10-01). "The Haber Bosch–harmful algal bloom (HB–HAB) link". Environmental Research Letters. 9 (10): 105001. Bibcode:2014ERL.....9j5001G. doi:10.1088/1748-9326/9/10/105001. ISSN 1748-9326.

[postgate-1] Postgate J (1998). Nitrogen Fixation (ed. 3rd). Cambridge: Cambridge University Press.

[2] "Biological Nitrogen Fixation". Annual Review of Biochemistry (dalam bahasa Inggeris). 14 (1): 685–708. June 1945. doi:10.1146/annurev.bi.14.070145.003345. ISSN 0066-4154.

[3] "The nitrogen fixation genes". Nature. 239 (5374): 495–9. October 1972. Bibcode:1972Natur.239..495S. doi:10.1038/239495a0. PMID 4563018.

[Zahran-4] "Rhizobium-legume symbiosis and nitrogen fixation under severe conditions and in an arid climate". Microbiology and Molecular Biology Reviews. 63 (4): 968–89, table of contents. December 1999. doi:10.1128/MMBR.63.4.968-989.1999. PMC 98982. PMID 10585971.

[5] Slosson E (1919). Creative Chemistry. New York, NY: The Century Co. m/s. 19–37.

[6] "Atmospheric Nitrogen Fixation by Lightning". J. Atmos. Sci. 37 (1): 179–192. 1979. Bibcode:1980JAtS...37..179H. doi:10.1175/1520-0469(1980)037<0179:ANFBL>2.0.CO;2.

[7] Delwiche, C. C. (1983), Läuchli, André; Bieleski, Roderick Leon (penyunting), "Cycling of Elements in the Biosphere", Inorganic Plant Nutrition, Encyclopedia of Plant Physiology (dalam bahasa Inggeris), Berlin, Heidelberg: Springer, m/s. 212–238, doi:10.1007/978-3-642-68885-0_8, ISBN 978-3-642-68885-0, dicapai pada 2021-04-29

[REDFIELD_1958_230A–221-8] REDFIELD, ALFRED C. (1958). "The Biological Control of Chemical Factors in the Environment". American Scientist. 46 (3): 230A–221. ISSN 0003-0996. JSTOR 27827150.

[9] "The microbial nitrogen-cycling network". Nature Reviews. Microbiology. 16 (5): 263–276. Mei 2018. doi:10.1038/nrmicro.2018.9. PMID 29398704.

[10] Smil V (2000). Cycles of Life. Scientific American Library.

[11] Smil, V. 2004. Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production, MIT Press.

[12] Glibert, Patricia M; Maranger, Roxane; Sobota, Daniel J; Bouwman, Lex (2014-10-01). "The Haber Bosch–harmful algal bloom (HB–HAB) link". Environmental Research Letters. 9 (10): 105001. Bibcode:2014ERL.....9j5001G. doi:10.1088/1748-9326/9/10/105001. ISSN 1748-9326.

[1]