Das Thema „LUFT“ im Chemieunterricht - ChidS

4. Der molekulare Stickstoff – „Verdorbene“ Luft
Die bekanntesten distickstofffixierenden Bakterien sind
die Knöllchenbakterien (Gruppe Bakterium radicicola),
die ihre Stickstoffbindung nur in Verbindung mit höheren
Pflanzen durchführen. Sie sind am aktivsten in Verbindung
mit Leguminosen (Schmetterlingsblütler/Hülsenfrüchte),
also z.B. Erbsen. Es ist eine Symbiose, da die höheren
Pflanzen Kohlenhydrate bereitstellen und das Bakterium Abb. 22: Knöllchenbakterien
im Gegenzug nahezu den gesamten Bedarf der Pflanze
an reduziertem Stickstoff deckt.
Da Pflanzen zwar Ammoniumionen aufnehmen können, aber Nitrate bevorzugen,
werden die Ammoniumionen von den Bakterien in Nitrate umgewandelt.
Diese Nitrifikation, eine oxidative Veratmung mit Sauerstoff, also aerob, verläuft
über zwei Stufen.
Zunächst wandeln Nitritbakterien wie z.B.
Nitrosomonas die Ammoniumionen in Nitrit um.
4 aq
0
H 2
+ 3 −2
2 NH ( ) + 3 + 2 2 N O + 4
+
−
O 2(
g ) O
2 ( aq)
H O
+
Das entstandene Nitrit wird von Nitratbakterien,
z.B. Nitrobacter, aerob zu Nitrat oxidiert.
+ 3 −2
−
0
+ 5 −2
−
O 3 (aq)
2 N O 2 ( aq)
+ 2(
aq)
2 N O
3
Abb. 23: Nitrosomonas
( aq)
Abb. 24: Nitrobacter
Die biologische Fixierung kann z.B. fächerübergreifend zusammen mit einem
Biologie Leistungskurs behandelt werden. Hier könnten Versuche zum Thema Boden
und Bakterien durchgeführt werden.
c) Technische Fixierung
Industriell wird Distickstoff mit Hilfe
des Haber-Bosch Verfahrens in Form
von Ammoniak fixiert. Abb. 25: Fritz Haber Abb. 26: Carl Bosch
0
2(
g )
0
−3
+ 1
N + 3 H 2(
g )
2 N H 3(
g ) + 92,28 kJ
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