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固氮作用

指数 固氮作用

固氮作用(Nitrogen fixation),簡稱固氮,指将空氣中游離態的氮(氮气)轉化為含氮化合物(如硝酸盐、氨、二氧化氮)的过程。可分为自然固氮以及人工固氮两种。.

26 关系: 双氮配合物二氧化氮土壤化合反应化學哈柏法共生固氮酶理查德·施罗克硝酸硝酸盐空气紫金牛科炸药豆科过渡金属茜草科薯蕷科闪电Science (journal)根瘤菌

双氮配合物

双氮配合物,又称分子氮配合物,是指含有分子氮作为配体的配合物。这类配合物比较少见,不过自首次制得以来,已有数以百计的双氮配合物被制得,几乎涵盖元素周期表上从IVB到VIII族所有的过渡元素。双氮配合物的发现在固氮研究方面有一些意义,不少人希望通过形成双氮配合物来削弱氮分子的叁键,活化分子氮,从而达到将氮还原为氨的目的。.

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二氧化氮

二氧化氮(化学式:NO2),是氮氧化物之一。室温下为有刺激性气味的红棕色顺磁性气体,易溶于水,溶於水部分生成硝酸和一氧化氮。二氧化氮吸入后对肺组织具有强烈的刺激性和腐蚀性。作为氮氧化物之一的二氧化氮,是工业合成硝酸的中间产物,每年有大约几百万吨被排放到大气中,是一种主要的大气污染物。.

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土壤

土壤(Boden,soil)是一種自然體,由數層不同厚度的土層(Bodenhorizont,soil horizon)所構成,主要成分是礦物質。土壤和母質的差異主要是表現在形態特徵或物理、化學、礦物等這種解釋嚴格來說(或者以環境科學的角度來說)並不正確:土壤是由母質(岩石),經過風化作用後所形成的,其特性與母質不盡相同。土壤經由各種風化作用和生物的活動產生的礦物和有機物混合組成,存在著固體、氣體和液體等狀態。疏鬆的土壤微粒組合起來,形成充滿間隙的土壤,而在這些孔隙中則含有溶解溶液(液體)和空氣(氣體)。因此土壤通常被視為有三種狀態。大部分土壤的密度為1~2 g/cm³。地球上大多數的土壤,生成時間多晚於更新世,只有很少的土壤成分的生成年代早於第三紀。.

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化合反应

化合反应是一类化学反应的总称(通常是指无机反应),是指两个或多个反应物经过化学反应生成一种产物。例如,氢气和氧气燃烧生成水就是化合反应。通常化合反应都是放热反应。.

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化學

化學是一門研究物質的性質、組成、結構、以及变化规律的基礎自然科學。化學研究的對象涉及物質之間的相互關係,或物質和能量之間的關聯。傳統的化學常常都是關於兩種物質接觸、變化,即化學反應,又或者是一種物質變成另一種物質的過程。這些變化有時會需要使用電磁波,當中電磁波負責激發化學作用。不過有時化學都不一定要關於物質之間的反應。光譜學研究物質與光之間的關係,而這些關係並不涉及化學反應。准确的说,化学的研究范围是包括分子、离子、原子、原子团在内的核-电子体系。 「化學」一詞,若單從字面解釋就是「變化的學問」之意。化学主要研究的是化学物质互相作用的科学。化學如同物理皆為自然科學之基礎科學。很多人稱化學為「中心科學」,因為化學為部分科學學門的核心,連接物理概念及其他科學,如材料科學、纳米技术、生物化學等。 研究化學的學者稱為化學家。在化學家的概念中一切物質都是由原子或比原子更細小的物質組成,如電子、中子和質子。但化学反应都是以原子或原子团为最小结构进行的。若干原子通过某种方式结合起来可构成更复杂的结构,例如分子、離子或者晶體。 當代的化學已發展出許多不同的學門,通常每一位化學家只專精於其中一、兩門。在中學課程中的化學,化學家稱為普通化學(Allgemeine Chemie,General Chemistry,Chimie Générale)。普通化學是化學的導論。普通化學課程提供初學者入門簡單的概念,相較於專業學門領域而言,並不甚深入和精確,但普通化學提供化學家直觀、圖像化的思維方式。即使是專業化學家,仍用這些簡單概念來解釋和思考一些複雜的知識。.

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哈柏法

哈伯法(也稱哈伯-博施法,德文:Haber-Bosch-Verfahren,英文:Haber Process,也稱Haber-Bosch process或Fritz-Haber Process)是通過氮氣及氫氣產生氨氣(NH3)的過程。Max Appl "Ammonia" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2006 Wiley-VCH, Weinheim.

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共生

共生一詞在英文或是希臘文,字面意義就是「共同」和「生活」,這是兩生物體之間生活在一起的交互作用,甚至包含不相似的生物體之間的吞噬行為。術語「宿主」通常被用來指共生關係中較大的成員,較小者稱為「共生體」。共生依照位置可以分為外共生、內共生,就外共生而言,共生體生活在宿主的表面,包括消化道的內表面或是外分泌腺體的導管;而在內共生,共生體生活在宿主的細胞內或是個體身體內部但是在細胞外都有可能,而20世紀末的科學家研究結果推測,細胞內的葉綠體和粒線體也可能是內共生的形式之一。 美國微生物學家瑪葛莉絲(L.

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固氮酶

固氮酶(Nitrogenase)是一类在许多有机体中被利用于将空气中的氮气转化为含氮化合物的酶。这类酶是现在已被人们发现的唯一一种能完成该过程的酶。氮一般以含有键能较高的氮-氮三键的氮分子形式存在于自然界中,必须将这三个化学键完全破坏才能把该双原子分子中的两个氮原子分开。 固氮酶可以看作是固氮作用中的催化剂,固氮酶使以下反应的活化能降低,从而使反应更容易进行。 固氮酶催化反应的简化反应方程式为: 详细反应方程式为: 反应底物为: 8 铁氧还蛋白red.

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理查德·施罗克

查德·羅伊斯·施罗克(Richard Royce Schrock,),現任美国麻省理工學院化學系正教授,因为在有机化学中烯烃复分解反应的贡献,成为2005年度诺贝尔化学奖获得者之一。 施罗克生于印第安纳州的,在加利福尼亚州的圣迭戈上的高中。1967年,在加州大学河边分校获得学士学位,1971年在哈佛大学获得博士学位。1971年至1972年,施罗克获得美国国家科学基金会资助在剑桥大学进行博士后学习。1972年,他受雇于杜邦公司。1975年,施罗克在麻省理工学院任教,1980年成为正式教授。1989年,他获得弗雷德里克·G·凯斯教授(化学)称号。施罗克是美国国家艺术与科学院和美国国家科学院院士。育有两个孩子。 2005年,施罗克与罗伯特·格拉布、伊夫·肖万共同获得了诺贝尔化学奖。 2006年9月,施罗克携夫人首次出访中国,并于9月12日受聘为武汉大学荣誉教授。.

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硝酸

硝酸(分子式:)是一种强酸,其水溶液俗称硝镪水。纯硝酸为无色液体,沸点83℃,在-42℃时凝结为无色晶体,与水混溶,有强氧化性和腐蚀性。其不同浓度水溶液性质有别,市售浓硝酸为共沸物,溶质质量分数为69.2%,一大气压下沸点为121.6℃,密度为1.42g·cm-3,约16mol·L-1,溶质重量百分比足够大(市售浓度最高为98%以上)的,称为发烟硝酸,硝酸是一种重要的化工原料。 硝酸的酸酐是五氧化二氮()。.

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硝酸盐

硝酸鹽是一個多原子離子其分子式NO3−和分子量62.0049克/mol。硝酸鹽同樣描述為有機官能團RONO2。這些硝酸酯是一專業炸藥。 CP#3是硝酸根离子NO3−形成的盐。许多金属都能形成硝酸盐,包括无水盐或水合物。.

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空气

气是指地球大气层中的气体混合。它主要由78%的氮气、21%氧气、还有1%的稀有气体和杂质组成的混合物。空气的成分不是固定的,随着高度的改变、气压的改变,空气的组成比例也会改变。但是长期以来人们一直认为空气是一种单一的物质,直到后来法国科学家拉瓦锡通过实验首先得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。19世纪末,科学家们又通过大量的实验发现,空气裡还有氦、氩、氙、氖等稀有气体。 在自然状态下空气是无味无臭的。 空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必需。所有动物都需要呼吸氧气,植物利用空气中的二氧化碳进行光合作用,二氧化碳是近乎所有植物的唯一的碳的来源。.

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紫金牛科

紫金牛科(学名:Myrsinaceae)曾是杜鹃花目下的一科,包括35属约1000餘种,广泛分布在全球温带和热带地区,最北达西伯利亚、欧洲、日本和墨西哥,最南到南非、新西兰和南美洲。中国有10属,约200余种,主要分布在南方各省。 本科植物大部分为中等乔木和灌木,也有部分种类为藤本或草本,叶常绿,革质,单叶互生,稀对生,无托叶,常有油腺斑点;花两性或单性,4-5数,花瓣合生,稀离生,常有腺点;果实是核果或浆果,稀为蒴果。 本科植物有些供观赏用,有些可以入药。紫金牛(Ardisia japonica)是重要的中药。 1981年的克朗奎斯特分类法将其列入报春花目,1998年根据基因亲缘关系分类的APG 分类法将其合并到杜鹃花目。2009年的APG III則不再認可紫金牛科,而將其併入報春花科。.

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炸药

#重定向 爆炸物.

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豆科

豆科(学名:Fabaceae,:Leguminosae Article 18.5 states: "The following names, of long usage, are treated as validly published:....Leguminosae (nom. alt.: Fabaceae; type: Faba Mill.);...

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过渡金属

过渡元素(Transition element)是指元素周期表中d区的一系列金属元素,又称过渡金属(Transition metal)。一般来说,这一区域包括3到12一共十个族的元素,但不包括f区的内过渡元素。 “过渡元素”这一名词首先由门捷列夫提出,用于代表8、9、10三族元素。他认为从碱金属到锰族是一个“週期”,铜族到卤素又是一个,那么夹在两个周期之间的元素就有过渡的性质。而現今雖然過渡金屬这个词还在使用,但已和原本的意思不同。 过渡金属元素的一个周期称为一个过渡系,第4、5、6周期的元素分别属于第一、二、三过渡系。.

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茜草科

茜草科(学名:Rubiaceae)是真雙子葉植物龍膽目下的一個科。早期的分類系統(克朗奎斯特分类法)將茜草科分類在茜草目內。而近期的分類系統(APG II 分类法)則是將茜草科分類在龍膽目內,且將離瓣茜草科、Henriqueziaceae、烏檀科、纖花草科併入到茜草科內,新的茜草科有600多屬,10000種以上,中国大约有80属500余种,多数分布在南方。本科植物分為三個亞科:.

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薯蕷科

薯蕷科包括8-9属约750种,克朗奎斯特分类法将本科列入百合目,1998年的APG 分类法根据基因分析将其单独划分为一个目,2003年经过改进的APG II 分类法将蒟蒻薯科和毛柄花科合并到本科中。.

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闪电

闪电,在大气科学中指大气中的强放电现象。在夏季的雷雨天气,雷电现象较为常见。它的发生与云层中气流的运动强度有关。有资料显示,冬季下雪时也可能发生雷电现象,即雷雪,但是发生機會相当微小。若有嚴重的火山爆發時,或是原子彈爆炸產生曇狀雲,空中可能因短路而發生閃電。 闪电的放電作用通常會產生电光。雷电起因一般被认为是云层内的各种微粒因为碰撞摩擦而积累电荷,当电荷的量达到一定的水平,等效于云层间或者云层与大地之间的电压达到或超过某个特定的值时,会因为局部电场强度达到或超过当时条件下空气的电击穿强度从而引起放电。空气中的電力經過放電作用急速地將空氣加熱、膨脹,因膨脹而被壓縮成電漿,再而產生了闪电的特殊構件雷(衝擊波的聲音)。目前对于放电具体过程的认识还不能透徹明白,一般被认为和长间隙击穿的现象相类似。 闪电的电流很大,其峰值一般能达到几万安培,但是其持续的时间很短,一般只有几十微秒。所以闪电电流的能量不如想象的那么巨大。不过雷电电流的功率很大,对建筑物和其他设备尤其是电器设备的破坏十分巨大,所以需要安装避雷针或避雷器等以在一定程度上保护这些建筑和设备的安全。.

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钼(Molybdenum)是一种化学元素,它的化学符号是Mo,它的原子序数是42,是一种灰色的过渡金属。Molybdenum 来自新拉丁语 molybdaenum,后者来自古希臘語 Μόλυβδος molybdos,意思是铅,因为钼矿石与铅矿石被混淆了。钼矿石在历史上被人们所熟知,但该元素的发现(即从其它金属中区分出来)是在1778年,由 卡尔·威廉·舍勒识别出来。该金属在1781年第一次被彼得·雅各·耶尔姆分离得出。 钼在地球上没有自然金属的形态,但是在矿物中以各种氧化物的形式出现。在单体元素形式中,钼是一种灰色金属,呈灰口铸铁颜色,是所有元素中熔点排名第六高。它很容易在合金中形成坚硬、稳定的碳化物,因此,世界上大多数钼产品(约80%)都被用作某种铁合金,包括高强度合金和高温合金。 大多数钼化合物在水中微溶,但是当含钼的矿物与氧气和水接触时可以形成钼离子。在工业上,钼化合物(世界上约有14%的产品)被用于高压和高温应用品,如色素或催化剂等。 目前,一些细菌在打破大气氮分子的化学键上最常用的催化剂是含钼酶,能起到生物固氮作用。在细菌和动物中,虽然只有细菌和蓝藻酶会参与到固氮活动中,但已知的含钼酶至少有50种。这些固氮酶含钼的形式与其它含钼酶不同,但都有氧化形式的钼,用以搭配钼辅因子。由于钼的各种辅因子酶的多样功能,钼成为所有高于真核生物组织的膳食矿物质,虽然并非所有细菌都用到钼。.

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钌是一种化学元素,它的化学符号是Ru,它的原子序数是44。 它的英文名称是羅塞尼亞的意思。钌是在1844年由波羅的海德裔俄国科学家Karl Ernst Claus发现的。 钌是硬质的银白色的过渡金属。钌可在铂矿中发现,仅在高温时才能加工。亦在一些铂合金中用作催化剂。.

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铁是一种化学元素,它的化学符号是Fe,它的原子序数是26,它的相对原子质量是56。它是过渡金属的一种。铁是最常用的金属,是地球外核及內核的主要成份,是地殼上豐度第四高的元素和第二高的金屬。鐵常出現在类地行星中,因為鐵是高質量恆星核融合後的產物,鎳-56是放熱核融合反應的最後一個產物,之後會衰變成最常見的鐵同位素。 铁和其他8族元素相同,其氧化態範圍很廣,由−2到+6,但其中+2和+3是最常見的氧化態。在流星体及低氧的環境下,鐵會以单质的形式存在,但是鐵很容易和氧氣和水反應。鐵的表面是有光澤的銀灰色,但在空氣中鐵會反應生成水合的氧化鐵,一般稱為铁锈。許多金屬在氧化後會形成钝化的氧化層,保護內部的金屬不被氧化,但氧化鐵的密度較鐵要低,因此氧化鐵會剝落,無法保護內部的鐵不受腐蝕。.

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Science (journal)

#重定向 科学 (期刊).

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根瘤菌

根瘤菌主要指与豆类作物根部共生形成根瘤并能固氮的细菌,一般指根瘤菌属和慢生根瘤菌属;两属都属于根瘤菌目。 根瘤菌侵入寄主根内,刺激根部皮层和中柱鞘的某些细胞,引起这些细胞的强烈生长,使根的局部膨大形成根瘤;根瘤菌在根内定居,植物供给根瘤菌以矿物养料和能源,根瘤菌固定大气中游离氮气,为植物提供氮素养料,两者在拮抗寄生关系中处于均衡状态而表现共生现象。 根瘤菌细胞呈杆状,有鞭毛和荚膜,鞭毛为正常的活动器官,无芽孢,革兰氏染色阴性,属需氧型。在根瘤中生活的菌体形式多种多样,有梨形、棍棒型或T、X、Y等型,这种变形的菌体成为类菌体;类菌体在豆科植物体内不生长繁殖,却能与豆科植物共同固氮,对豆科植物有良好作用。 每种根瘤菌只能与一种或几种植物建立共生关系,如下表: 此外,还有些微生物能同非豆类植物(如苏铁、木麻黄等)共同形成根瘤固氮,主要是一些放线菌和一些细菌、真菌、固氮蓝藻等。.

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氨(Ammonia,或称氨氣、阿摩尼亞或無水氨,分子式为NH3)是无色气体,有强烈的刺激气味,极易溶于水。常温常压下,1單位体积水可溶解700倍体积的氨。氨對地球上的生物相當重要,是所有食物和肥料的重要成分。氨也是很多藥物和商業清潔用品直接或间接的組成部分,具有腐蝕性等危險性质。 由於氨有廣泛的用途,成為世界上產量最多的無機化合物之一,約八成用於製作化肥。2006年,氨的全球產量估計為1.465億吨,主要用於製造商業清潔產品。 氨可以提供孤電子對,所以也是路易斯鹼。.

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氮是一种化学元素,其化学符号为N;原子序数是7。在自然界中氮单质最普遍的形态是氮气,这是一种在标准状况下无色无味无臭的雙原子气体分子,由于化学性质稳定而不容易发生化學反应。氮气是地球大气中含量最多的气体,佔總體積的78.09%。1772年在苏格兰爱丁堡,由丹尼尔·卢瑟福分離空氣後发现。氮属于氮族元素中的一种。 氮是宇宙中常見的元素,在銀河系及太陽系的豐度排第七名。其生成的原因推測是由於超新星中碳和氫產生的核融合。由於氮元素及其和氫、氧形成的常见化合物都极易揮發,因此在內太陽系中的類地行星中氮元素較不常見。不過和地球一样,其他行星及其卫星的大氣層中,气态的氮及其化合物很常见。 很多工业上很重要的化合物(比如氨、硝酸、用作推进剂或炸药的有机硝酸盐以及氰化物)都含有氮原子。氮原子之间具有非常牢固的化学键,无论是在工业中或是在生物体內,将转化为有用的含氮化合物都是很不容易的。相应的,当含氮化合物燃烧,爆炸或分解时会产生氮气,并通常可以释放大量有用的能量。合成产生的氨和硝酸盐是关键的工业化肥料,而硝酸盐肥料是引起水系统富营养化的关键污染物。 含氮化合物除了作为肥料和能量储存的功用之外还有其他多种用途。氮是克維拉纤维和氰基丙烯酸酯强力胶水等多种材料的组成部分。在各种药学药品的大类中(包括抗生素)都含有氮元素。许多药物都是天然含氮信号分子的类似物或前体药物。比如,有机硝酸盐硝酸甘油和硝普钠在体内代谢产生一氧化氮以控制血压。植物中的生物鹼(经常是防卫性化合物)根据定义是含有氮的,许多知名的含氮药物(比如咖啡因和吗啡)是生物碱或是合成的天然产物类似物,像许多植物生物碱一样用作于动物体内的神经传导物质的接收器上(例如合成苯丙胺)。 氮主要存在于所有的有机体的氨基酸(以及蛋白质)和核酸(DNA和RNA)之中。人类身体中的3%的重量都是氮元素构成的,其含量仅次于氧元素、碳元素和氢元素。氮循环是指氮元素从空气进入生物圈和有机化合物中然后再返回大气的转移过程。.

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固氮氮的固定

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