化学为人类提供丰富的食物.pdf

人口增长：12000年前 一千五百万 1850年 10亿 1970年 50亿 2000年 60亿 现在每天饿死2万多人 农作物收成和什么原因相关 ？  千百年来，粪肥是主要肥料；  18世纪，世界人口剧增，欧洲爆发工业革命，大量人口涌入城 市，加剧了粮食供应紧张情况。  19世纪初两大植物营养学说是“腐殖质”说和“生活力”说。  1840年，李比希出版了 《化学在农业及生理学上的应用》，创 立了植物矿物质营养学说和归还学说。 只有矿物质才是绿色植物唯一的养料，有机质只有当其分解释放出 矿物质时才对植物有营养作用。作物从土壤中吸走的矿物质养分必须以 肥料形式如数归还土壤，否则土壤将日益贫瘠。  没有使用化肥时，每公顷耕地生产0.73 吨粮食 使用化肥后，每公顷耕地生产4.63吨粮 食 肥料三大要素： 氮主管植物茎叶生长，需求 量最大，需求期最长 氮、磷、钾 氮肥要求：  氮含量高  须溶于水  制造工艺简单 NH3  原料丰富、价格低廉 N≡N 非常强，需要极高的能量才能打开，反应几乎不可能！！ H (氢源） + N (氮源） 2 2 NH 3 K = A e –E/RT K －速率常数 H + N 2 2 A －指前常数 E －反应活化能 NH3 R －气体常数 T －温度 图1，NH 合成位能示意图 3 结论：反应速率常数与反应活化能直接相关。E 越大，K 就越小，反应速 率就越慢。要提高反应速率就必须降低反应活化能。 锇 500℃ 哈伯 200atm 波施 Fritz Haber 1868-1934 Carl Bosch 1874-1940 使人工合成氨成 使人工合成氨成 为可能 为现实 高温、高压 N +3H 2NH