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Nitratkreislauf
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Nitratkreislauf
natürlicher Nitratkreislauf
Schritt 1 -> Stickstofffixierung
Schritt 1
- elementarer Stickstoff wird an anderen Verbindungen fixiert
- Bindung des elementaren Stickstoffs muss gespalten werden:
1. biotische Stickstofffixierung -> Bakterien übernehmen Spaltung (Symbiose) -> Amoniumionen oder Ammoniak
2. abiotische Stickstofffixierung -> Sonneneinstrahlung, Blitz (kann zu Amoniumionen oder Ammoniak umgewandelt werden)
Schritt 2: Nitrifikation
Schritt 2
-Ammoniak bzw. Ammoniumionen werden zu Nitrat umwandelt (Nitrifizierer)
-Sauerstoff wird benötigt
Ammoniumionen: NH4+ -> NO2- -> NO3-
Ammoniak: NH3+2O2 -> NO3- + H+ +H2O
- Nitrat wird aufgenommen und weiterverwendet
Schritt 3 innerer Kreislauf: Ammonifikation
Schritt 3
-Durch pflanzliche Nahrung alle wichtigen Stickstoffbindungen aufgenommen (Verdauung,Ausscheidung)
- weitere Zersetzung durch Pilze und Bakterien -> Ammoniak kann zu Ammoniumionen weiterreagieren
- schließt inneren Stickstoffkreislauf
3. Schritt äußerer Kreis: Denitrifikation
Schritt 4
-Nitrat über Nitrit in Stickstoffmonoxid und Lachgas
NO3- -> NO2- -> N2O + NO
- durch denitrifizierende Bakterien zu elementaren Stickstoff (kein Sauerstoff gebraucht)
- Lachgas und elem. Stickstoff an Luft abgegeben
_ elem. Stickstoff kann im nächsten Kreislauf wiederverwendet werden
Ostwald Verfahren
Schritt 1
Schritt 1
-Ammoniak + Sauerstoff
-Platin-Rhodium-Katalysator
-600-700°C
-> Wasser und Stickstoffmonoxid
4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
Schritt 2
Schritt 2
-Temperatur Stickstoffmonoxid auf unter 50°C
-Oxidation mit Sauerstoff -> Stickstoffdioxid
2 NO + O2 → 2 NO2
Schritt 3
Schritt 3
- Stickstoffdioxid in Rieseltürmen mit Wasser zu Salpetersäure
-Zwischenprodukte: Stickstoffmonoxid, salpetrige Säure
4 NO2 + O2 + 2 H2O → 4 HNO3 (aq)
unerwünschte Nebenreaktion:
-Oxidation des Ammoniaks -> elementarer Stickstoff unter Bildung von Wasser
4 NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O
-Reaktion durch möglichst hohe Netztemperatur und niedrigen Druck zurückgedrängt
Haber Bosch Verfahren
Haber Bosch Verfahren
Stickstoff und Wasserstoff
Magnetit als Katalysator
stark exotherm
Druck: 200 bar
Temperatur: 450 °C
Mengenverhältnis Stickstoff : Wasserstoff = 1 : 3
?
Linde Verfahren
?
technische Methode zur Gastrennung / Verflüssigung von Gasgemischen in großen Mengen
(Luft und einzelnen atmosphärischen Gasen wie Sauerstoff, Stickstoff und Argon)