The chemical reaction that feeds the world - Daniel D. Dulek

Reacţia chimică prin care se obţine hrana - Daniel D. Dulek

Traducător: Doina Zamfirescu Corector: Ariana Bleau Lugo

What would you say

Care este

is the most important discovery

cea mai importantă descoperire

made in the past few centuries?

a ultimelor patru secole?

Is it the computer?

Calculatorul?

The car?

Maşina?

Electricity?

Electricitatea?

Or maybe the discovery of the atom?

Poate descoperirea atomului?

I would argue that it is this chemical reaction:

Eu cred că este această reacţie chimică:

a nitrogen gas molecule

dintr-o moleculă de azot gazos

plus three hydrogen gas molecules

şi trei molecule de hidrogen gazos

gets you two ammonia gas molecules.

se obţin două molecule de amoniac gazos.

This is the Haber process

Este procedeul Haber

of binding nitrogen molecules in the air

de a uni molecule de azot în aer

to hydrogen molecules,

cu molecule de hidrogen

or turning air into fertilizer.

sau transformarea aerului în fertilizator.

Without this reaction,

Fără această reacţie,

farmers would be capable of producing enough food

fermierii nu ar putea produce destulă hrană

for only 4 billion people;

pentru 4 miliarde de oameni;

our current population is just over 7 billion people.

populaţia actuală este de 7 miliarde.

So, without the Haber process,

Fără acest procedeu Haber,

over 3 billion people would be without food.

3 miliarde de oameni nu ar avea hrană.

You see, nitrogen in the form of nitrate, NO3,

Azotul, sub formă de azotat [NO3]-,

is an essential nutrient for plants to survive.

este un nutrient esenţial plantelor.

As crops grow, they consume the nitrogen,

Culturile cresc şi consumă nitrogen,

removing it from the soil.

pe care îl iau din sol.

The nitrogen can be replenished

Nitrogenul poate fi alimentat

through long, natural fertilization processes

printr-un proces natural de fertilizare

like decaying animals,

ca descompunerea animalelor,

but humans want to grow food

dar oamenii vor hrană

much faster than that.

mult mai repede.

Now, here's the frustrating part:

Partea frustrantă este că:

78% of the air is composed of nitrogen,

78% din aer este compus din azot,

but crops can't just take nitrogen from the air

dar culturile nu îl pot lua din aer

because it contains very strong triple bonds,

pentru că azotul gazos N2 are legături triple puternice,

which crops cannot break.

pe care culturile nu le pot rupe.

What Haber did basically

Haber

was figure out a way

a găsit o cale

to take this nitrogen in the air

să ia acest azot din aer

and put it into the ground.

şi să îl pună în sol.

In 1908, the German chemist Fritz Haber

În 1908, chimistul German Fritz Haber

developed a chemical method

a dezvoltat o metodă chimică

for utilizing the vast supply of nitrogen in the air.

care folosea azotul din aer.

Haber found a method

which took the nitrogen in the air

El a găsit o metodă

care lua nitrogenul din aer

and bonded it to hydrogen

şi îl lega de hidrogen

to form ammonia.

pentru a forma amoniac.

Ammonia can then be injected into the soil,

Amoniacul poate fi injectat apoi în sol,

where it is quickly converted into nitrate.

unde este transformat rapid în azotat de amoniu.

But if Haber's process was going to be used

Dar dacă procesul urma să fie folosit

to feed the world,

pentru a hrăni lumea,

he would need to find a way

trebuia să găsească o cale

to create a lot of this ammonia quickly and easily.

să obţină mult amoniac rapid şi uşor.

In order to understand

Pentru a înţelege

how Haber accomplished this feat,

cum a procedat Haber,

we need to know something

trebuie să cunoaştem ceva

about chemical equilibrium.

despre echilibrul chimic.

Chemical equilibrium can be achieved

Echilibrul chimic poate fi obţinut

when you have a reaction in a closed container.

când există o reacţie în mediu izolat.

For example, let's say you put

Să spunem că punem

hydrogen and nitrogen into a closed container

hidrogen şi azot într-un container închis

and allow them to react.

şi le lăsăm să reacţioneze.

In the beginning of the experiment,

La început,

we have a lot of nitrogen and hydrogen,

avem mult azot şi hidrogen,

so the formation of ammonia

aşa că amoniacul

proceeds at a high speed.

se obţine foarte repede.

But as the hydrogen and nitrogen react

Dar după ce reacţionează

and get used up,

şi interacţiunea se termină,

the reaction slows down

reacţia încetineşte

because there is less nitrogen and hydrogen

pentru că e mai puţin azot şi hidrogen

in the container.

în container.

Eventually, the ammonia molecules reach a point

Într-un final, moleculele de amoniac pot ajunge la un punct

where they start to decompose

în care încep să se descompună

back into the nitrogen and hydrogen.

în cele două substanţe.

After a while, the two reactions,

După un timp, cele două reacţii

creating and breaking down ammonia,

care crează şi descompun amoniacul,

will reach the same speed.

ajung la aceeaşi viteză.

When these speeds are equal,

Când vitezele sunt egale,

we say the reaction has reached equilibrium.

spunem că au ajuns la echilibru.

This might sound good, but it's not

Pare bine, dar nu este

when what you want

și atunci când vrei

is to just create a ton of ammonia.

să obţii o tonă de amoniac.

Haber doesn't want the ammonia

Haber nu voia ca amoniacul

to break down at all,

să se redescompună,

but if you simply leave the reaction

dar dacă laşi reacţia

in a closed container,

în container închis,

that's what will happen.

asta se întâmplă.

Here's where Henry Le Chatelier,

Aici, Henry Le Chatelier,

a French chemist,

un chimist Francez,

can help.

a putut contribui.

What he found was

El a realizat că

that if you take a system in equilibrium

dacă ai un sistem în echilibru

and you add something to it,

şi adaugi ceva,

like, say, nitrogen,

de exemplu azot,

the system will work

sistemul va lucra

to get back to equilibrium again.

pentru a ajunge iar la echilibru.

Le Chatelier also found

El a realizat de asemenea că

that if you increase

dacă mărești

the amount of pressure on a system,

presiunea într-un sistem,

the system tries to work

sistemul lucrează

to return to the pressure it had.

să revină la presiunea iniţială.

It's like being in a crowded room.

Ca într-o cameră aglomerată.

The more molecules there are,

Cu cât sunt mai multe molecule,

the more pressure there is.

cu atât este presiunea mai mare.

If we look back at our equation,

În ecuaţia noastră,

we see that on the left-hand side,

la stânga vedem

there are four molecules on the left

că există patru molecule la stânga

and just two on the right.

şi doar două la dreapta.

So, if we want the room to be less crowded,

Deci, dăcă vrem să eliberăm camera

and therefore have less pressure,

să avem mai puţină presiune,

the system will start

sistemul va începe

combining nitrogen and hydrogen

să combine azotul şi hidrogenul

to make the more compact ammonia molecules.

pentru a compacta moleculele de amoniac.

Haber realized that in order to make

Haber a realizat că pentru a face

large amounts of ammonia,

cantităţi mari de amoniac,

he would have to create a machine

ar trebui să creeze o maşină

that would continually add nitrogen and hydrogen

care să adauge continuu azot și hidrogen

while also increasing the pressure

şi să crească presiunea

on the equilibrium system,

sistemului de echilibru

which is exactly what he did.

şi exact asta a făcut.

Today, ammonia is one of the most produced

Amoniacul este cel mai produs

chemical compounds in the world.

compus chimc din lume.

Roughly 131 million metric tons are produced a year,

Anual se produc peste 131 de milioane de tone,

which is about 290 billion pounds of ammonia.

adică 290 de miliarde de pounds de amoniac.

That's about the mass

Este egal cu masa

of 30 million African elephants,

a 30 de milioane de elefanţi din Africa,

weighing roughly 10,000 pounds each.

care cântăresc 10.000 de pounds fiecare.

80% of this ammonia is used in fertilizer production,

80% din cantitate este utilizată la fertilizare,

while the rest is used

iar restul în

in industrial and household cleaners

produse de curăţat industriale și casnice

and to produce other nitrogen compounds,

şi la producerea altor compuşi de azot,

such as nitric acid.

ca acidul nitric.

Recent studies have found

Studii recente au arătat

that half of the nitrogen from these fertilizers

că jumătate din nitrogenul fertilizatorilor

is not assimilated by plants.

nu este asimilat de plante.

Consequently, the nitrogen is found

Ca urmare este găsit

as a volatile chemical compound

ca şi compus volatil

in the Earth's water supplies and atmosphere,

în apa şi atmosfera Pământului,

severely damaging our environment.

afectând mediul.

Of course, Haber did not foresee this problem

Haber nu a prevăzut aceste probleme

when he introduced his invention.

când a făcut invenţia.

Following his pioneering vision,

Pe baza viziunii sale,

scientists today are looking

oamenii de ştiinţă caută

for a new Haber process of the 21st century,

un nou proces Haber pentru secolul XXI,

which will reach the same level of aid

prin care să obţină acelaşi rezultat

without the dangerous consequences.

fără consecinţe periculoase.