7

Mengem aire?

De l'aire al plat, un equilibri amb molta química

Quin gust té l’aire? Gust de nitrogen, és clar. Prop del 80% de l’aire que respirem és nitrogen, un gas que per a la major part dels organismes vius és inert, però alhora indispensable, ja que és un component fonamental tant de les proteïnes com de l’ADN. Per tal que animals i plantes puguin utilitzar-lo cal fixar el nitrogen atmosfèric; és a dir, fer-lo reaccionar per introduir-lo com a element en una espècie química que pugui ser utilitzada pels éssers vius. Però aquest procés el saben fer molt pocs microorganismes.

A principis del segle XX, es va produir un avenç científic formidable: es va aconseguir fixar el nitrogen de forma artificial. El procés Haber-Bosch, reconegut amb els premis Nobel de química de 1918 i 1931, permet obtenir amoníac (NH3), el qual és fonamental per obtenir els fertilitzants necessaris en agricultura. D’aquesta manera, les plantes tenen una font de nitrogen, i es poden mantenir els conreus necessaris per abastir a la població mundial. I així, els àtoms de nitrogen de l’aire, ara convertits en amoníac i altres derivats, queden capturats dins de les plantes i es reparteixen per la cadena tròfica. Sens dubte, tot té una petita part d’aire, fins i tot l’amanida que sovint ens posem al plat.

L’AVENÇ CIENTÍFIC QUE VA FER POSSIBLE FIXAR EL NITROGEN DE FORMA ARTIFICIAL VA REBRE DOS PREMIS NOBEL DE QUÍMICA
I quina és la química?

El procés Haber-Bosch constitueix un dels exemples més clars de com es pot obtenir una molècula a partir dels seus components atòmics. Tot i que pot semblar fàcil, aquest procés va resultar ser un trencaclosques per als científics de principis del segle XX. Per tal que la reacció pugui donar-se, cal que el nitrogen en fase gas reaccioni amb l’hidrogen gas sobre un catalitzador a base de ferro:

Reacció de síntesi de l'amoníac
Quins conceptes ho expliquen?

La major part de les reaccions químiques són reaccions reversibles que tendeixen a estats d’equilibri. En equilibri, les dues reaccions procedeixen amb la mateixa velocitat. D’altra banda, les concentracions de reactius i productes que corresponen a l’estat d’equilibri depenen de les condicions ambientals (com temperatura i pressió).

En el cas de la síntesi de l’amoníac, els equilibris més desplaçats cap a la formació de productes s’obtenen en condicions d’alta temperatura i pressió. Quines característiques de la reacció fan que sigui així? La reacció és endotèrmica –absorbeix calor–, i els reactius contenen més molècules en fase gas que els productes.

1. Cremes per protegir-nos del sol
2. Els dispositius mòbils del futur
3. Dur i resistent
4. Coixins de vida: els airbags
5. Hàbits més sostenibles
6. Quin mal de panxa!
7. Mengem aire?
8. Química que dóna aigua
9. Calor sense foc i fred sense gel
10. Biometà