Nitơ là gì? Vai trò quan trọng của nitơ trong thực tiễn
Trong bầu không khí mà con người và động, thực vật vẫn hít thở có một loại nguyên tố rất quan trọng mang tên nitơ. Không chỉ thế, nitơ còn tồn tại trong đất hay trong bản thân các tế bào. Vậy nitơ là gì? Tại sao nitơ lại thiết yếu đối với sự sống và sự phát triển của động thực vật?
Nội Dung Chính
1. Nitơ là gì?
Nitơ (N) là 1 nguyên tố hóa học có đặc điểm nhận dạng không màu, không mùi. Nó tồn tại trong đất đai, trong nước uống mà chúng ta vẫn sử dụng và trong bầu khí quyển của vạn vật. Trên thực tế, nitơ được các nhà khoa học xác nhận là nguyên tố phong phú hàng đầu của Trái đất. Con số đưa ra lên đến 78% khí quyển có sự xuất hiện của nitơ.
Nitơ rất cần thiết đối với mọi sinh vật, bao gồm cả con người. Nó đóng 1 vai trò thiết yếu đối với quá trình tăng trưởng của thực vật. Nếu quá ít nitơ thì cây cối rất khó có thể phát triển tốt. Điều này làm cho năng suất cây trồng nông nghiệp giảm. Nhưng ngược lại, nếu nitơ trong không khí và đất quá nhiều lại có nguy cơ gây độc cho thực vật. Nhìn chung, nitơ là cần thiết đối với nguồn cung cấp thực phẩm của con người. Tuy nhiên, việc dư thừa nitơ hoàn toàn có thể có tác động tiêu cực cho môi trường.
2. Nitơ dùng để làm gì?
Nitơ rất quan trọng đối với ngành công nghiệp hóa chất. Nó được sử dụng để sản xuất phân bón, axit nitric, nylon, thuốc nhuộm và chất nổ. Để tạo ra các sản phẩm này, trước tiên nitơ phải được phản ứng với hydro để tạo ra amoniac. Điều này được thực hiện bởi quy trình Haber. Mỗi năm có tới 150 triệu tấn amoniac được sản xuất theo cách này.
Khí nitơ cũng được sử dụng để cung cấp một bầu không khí không phản ứng. Nó được sử dụng theo cách này để bảo quản thực phẩm và trong ngành công nghiệp điện tử trong quá trình sản xuất bóng bán dẫn và điốt. Một lượng lớn nitơ được sử dụng trong quá trình ủ thép không gỉ và các sản phẩm thép khác. Ủ là một quá trình xử lý nhiệt để làm cho thép dễ gia công hơn.
Nitơ lỏng thường được sử dụng làm chất làm lạnh. Nó được sử dụng để lưu trữ tinh trùng, trứng và các tế bào khác cho nghiên cứu y tế và công nghệ sinh sản. Nó cũng được sử dụng để làm đông nhanh thực phẩm, giúp duy trì độ ẩm, màu sắc, hương vị và kết cấu.
3. Vai trò sinh học của nitơ là gì?
Nitơ được luân chuyển tự nhiên bởi các sinh vật sống thông qua “chu trình nitơ”. Nó được thực vật xanh và tảo hấp thụ dưới dạng nitrat và được sử dụng để xây dựng các cơ sở cần thiết để cấu tạo DNA, RNA và tất cả các axit amin. Trong đó axit amin là thành phần cấu tạo của protein.
Động vật có được nitơ bằng cách tiêu thụ các sinh vật sống khác. Chúng tiêu hóa các protein và DNA thành các bazơ và các axit amin. Từ đó cải tạo chúng để sử dụng cho chính các tế bào.
Các vi sinh vật trong đất chuyển đổi các hợp chất nitơ trở lại thành nitrat để cây tái sử dụng. Nguồn cung cấp nitrat cũng được bổ sung bởi vi khuẩn cố định nitơ có chức năng ‘cố định’ nitơ trực tiếp từ khí quyển.
Năng suất cây trồng có thể tăng lên đáng kể bằng cách bổ sung phân bón hóa học vào đất, được sản xuất từ amoniac. Nếu sử dụng không cẩn thận, phân bón có thể trôi ra khỏi đất vào sông hồ, làm cho tảo phát triển nhanh chóng. Điều này có thể chặn ánh sáng ngăn cản quá trình quang hợp. Ôxy hòa tan nhanh chóng và sẽ được sử dụng hết dẫn tới hiện tượng sông hoặc hồ chết.
4. Nguồn gốc của nitơ
Nitơ ở dạng amoni clorua, NH4Cl, được các nhà giả kim thuật gọi là amoniac sal. Nó được sản xuất ở Ai Cập bằng cách nung hỗn hợp phân, muối và nước tiểu. Bản thân khí nitơ đã được cả Henry Cavendish và Joseph Priestley thu được vào những năm 1760 và họ đã làm điều này bằng cách loại bỏ oxy khỏi không khí. Họ để ý rằng nó đã dập tắt một ngọn nến đang thắp sáng và một con chuột hít thở nitơ sẽ sớm chết. Không ai suy luận ra rằng nó là một nguyên tố. Người đầu tiên đề xuất điều này là một sinh viên trẻ Daniel Rutherford trong luận án tiến sĩ vào tháng 9 năm 1772 tại Edinburgh, Scotland.
5. Tầm quan trọng của nitơ là gì?
Sự cân bằng tinh tế của các chất quan trọng để duy trì sự sống là một lĩnh vực nghiên cứu cần thiết. Và sự cân bằng nitơ trong môi trường cũng không ngoại lệ. Khi cây thiếu nitơ, chúng sẽ bị vàng lá, còi cọc và cho hoa quả nhỏ hơn. Nông dân có thể thêm phân bón có chứa nitơ vào cây trồng của họ, để tăng sự phát triển của cây trồng.
Nếu không có phân bón nitơ, các nhà khoa học ước tính rằng chúng ta sẽ mất tới một phần ba số cây trồng mà chúng ta dựa vào để làm lương thực và các loại nông nghiệp khác. Nhưng chúng ta cần biết bao nhiêu nitơ là cần thiết cho sự phát triển của thực vật. Vì quá nhiều có thể gây ô nhiễm đường nước, làm tổn thương đời sống thủy sinh.
6. Tại sao nói nitơ là chìa khóa cho cuộc sống?
Nitơ là nguyên tố chính trong axit nucleic DNA và RNA. Đây đều là những chất quan trọng nhất trong tất cả các phân tử sinh học đối với mọi sinh vật. DNA mang thông tin di truyền, có nghĩa là hướng dẫn cách tạo nên một dạng sống. Khi thực vật không có đủ nitơ, chúng không thể tạo ra các axit amin (các chất chứa nitơ và hydro và tạo nên nhiều tế bào, cơ và mô sống).
Nếu không có axit amin, thực vật không thể tạo ra các protein đặc biệt mà tế bào cần để phát triển. Nếu không có đủ nitơ, sự phát triển của thực vật bị ảnh hưởng tiêu cực. Nhưng với quá nhiều nitơ, thực vật sẽ tạo ra sinh khối dư thừa hoặc chất hữu cơ. Chẳng hạn như thân và lá, nhưng không đủ cấu trúc rễ để duy trì sự sống. Trong những trường hợp nghiêm trọng, thực vật có hàm lượng nitơ rất cao được hấp thụ từ đất có thể gây ngộ độc cho động vật nông trại ăn phải chúng.
7. Lời kết
Như vậy, nguyên tố hóa học nitơ luôn tồn tại xung quanh chúng ta. Nó góp phần rất lớn đối với mọi hoạt động sống và phát triển. Mong rằng bài viết của Tổng Kho Valve đã cung cấp được nhiều điều hữu ích tới bạn đọc.
