107
edən bəzi mikroorqanizmlər adi, yumşaq şəraitdə -
temperaturu və təzyiqi qaldırmadan molekulyar azotu
havadan qəbul edərək onu atomlara və ionlara asanlıqla
parçalayır və sonra da üzvi birləşmələrin tərkibinə daxil
edirlər. Son vaxtlara qədər biokimyaçılar bu çevrilmələrin
təbiətini bilmirdilər. Yalnız bu yaxınlarda aydın oldu ki,
azotun bioloji fiksasiyası kimyəvi cəhətcə reduksiyaolunma
prosesidir, yəni, elektronların birləşdirilməsi prosesidir.
Bakteriyalar azotla əlaqəyə girib onu amonyaka çevirirlər.
Lakin bu reaksiyanın getməsi üçün azot öncə
aktivləşdirilməlidir. Mikroorqanizmin aktiv mərkəzinin
kimyəvi təbiəti və azotun aktivləşməsi mexanizmi hələki
məlum deyildir. Amma müəyyən olundu ki, bu prosesdə
əsas rolu keçid metallar, o cümlədən, dəmir və molibdenin
birləşmələri oynayırlar. Məlumdur ki, əgər torpaqda
molibden yoxdursa, azotun mikroorqanizmlər tərəfindən
fiksasiyası
tam
kəsilir.
Son
vaxtlara
qədər
mikroorqanizmlərin azotla etdiklərini kimyaçıların da etmək
istəməsi səyləri boşa çıxmışdı. Buna baxmayaraq, adi
şəraitdə, çox enerji sərf etmədən azotun fiksasiyası çox
cəlbedici və perspektivli sahədir.
İlk dəfə azotun adi şəraitdə bu reaksiyası 1964-cü ildə
kimya elmləri doktoru M.E.Volpinin {95,96} rəhbərliyi
altında Rusiya EA-nın Elementüzvi birləşmələr İnstitutunda
həyata keçirilmişdir. Tədqiqatçılar fərz etdilər ki,
hüceyrələrdə kimyəvi qarşılıqlı təsirləri gücləndirən, zülali
fermentlərin tərkibinə daxil olan, keçid metalların ionları ilə
kompleks birləşmələr əmələ gətirən azot belə bioloji
sistemlərdə aktivləşir. Tam ehtimal olunandır ki, azotun
bioloji sistemlərdə əlaqə prosesi belə baş verir: azot
molekulu fermentin metal hissəsi ilə kompleks əmələ
gətirərək aktivləşir; digər ferment aktiv hidrogen “ötürür” və
nəticədə amonyak alınır. Canlı təbiətdə azotun aktivləşmə
mexanizmi barədə nəzəri baxışlar M.E.Volpin və onun
108
əməkdaşlarının sayəsində otaq temperaturunda və normal
atmosfer təzyiqi şəraitində azotun kimyəvi yolla
“əlaqələndirilməsi” – fiksasiyası həyata keçirilərək sübuta
yetirildi. İçərisində keçid metalların birləşmələri və
reduksiyaedicilər olan qabdan qazşəkilli azot şırnağı
keçirildi. Nəticədə azot elektronlarını itirdi və su ilə təsirdən
amonyaka çevrilən birləşmələr alındı. Aydın oldu ki, azotu
“həyəcanlandırmaq” qabiliyyətinə bir sıra keçid metalların
birləşmələri malikdir. Ələlxüsus titan, vanadium, molibden,
volfram, xrom aktivdirlər. Azotla reaksiyaya bu metalların
cürbəcür birləşmələri – halogenidlər, alkoksibirləşmələr,
fosfinlər və tsiklopentadienil kompleksləri və s. həssasdırlar.
Reduksiyaedicilər kimi bu reaksiyalarda metallar, hidridlər
və metalüzvi birləşmələr ola bilər. Son vaxtlar müəyyən
olunmuşdur ki, reduksiyaedici rolunu elektrik cərəyanı da
oynaya bilər. Lakin burada məyusluq ondan ibarətdir ki,
keçid metallar birləşmələrinin köməyi ilə azotun
əlaqələndirilməsinin
(fiksasiyası)
istnilən
reaksiyası
birtaktlıdır (yəni, reaksiya tez sönür və davam etmir).
Katalizator-kompleksin bir molekulu yaxşı halda azotun bir
molekulu ilə birləşir. Təbiətdə, mikroorqanizmlərdə oxşar
proses fasiləsiz gedir – orada aktiv mərkəz reaksiya
nəticəsində ölməyərək, katalizator kimi təsir göstərir. Keçid
metal
birləşmələrinin
azotla
reaksiası
mexanizmi
aydınlaşdırıldıqdan sonra bu çətin vəziyyətdən çıxmaq
mümkün oldu. Aydınlaşdı ki, əvvəlcə metal birləşmələri
reduksiya olunurlar, metalın valentliyi azalır – bəzən o, hətta
mənfi yük qəbul edir. Bu qeyri-adi birləşmələr azotu
kompleksə daxil edirlər. Sonra azot nitrid əlaqəli birləşmə
əmələ gətirərək reduksiya olunur. Bu proses üçün
elektronları metalın özü reduksiya olunan birləşməsi və
yaxud da xarici mənbələr verir. Uyğun komplekslərin
hidrolizi zamanı amonyak alınır. Lakin keçid metalların
aktiv aralıq birləşmələri stabil deyildirlər. Onlar çox
109
aktivdirlər və nəinki azotla, hətta həlledicilərlə reaksiyaya
girərək sadəcə parçalanırlar. Çoxlu təcrübələrdən sonra
stabil azot fiksasiya edən sistem əldə olundu, amma
vəziyyət əvvəlki qaydada yenə də dəyişmədi: çevrilmələr
oldu – kataliz isə olmadı. Belə çıxır ki, iş kompleksdə
deyildir. Aydın oldu ki, proses aralıq kompleksin qeyri-
stabilliyindən deyil, əksinə, nitrid tipli: metal – azot
əlaqəsinin əmələ gətirdiyi reaksiya məhsulunun çox
stabilliyindən sönür. Məhz son nəticədə, keçid metal
birləşməsi bu birləşməyə çevrilir. Bu səbəbdən də o,
reaksiyaya dönə bilmir və beləliklə, azot əlaqəsinin yeni
tsiklini başlaya bilmir. Amma bu əlaqəni qıran bütün təsirlər
eyni zamanda azotu fiksasiya edən sistemin özünü məhv
etdilər.
Bu tilsimlənmiş dairədən necə lazımdırsa çıxmaq
gərəkdir. Bəs necə? Elə maddə axtarıb tapmaq lazımdır ki,
aktiv birləşməyə toxunmadan (azotun fiksasiyası üçün)
metal – azot əlaqəsini qıra bilsin. Belə maddələr tapıldı. Bir
sistem üçün (titan xloridin benzolla kompleksi) belə
“korrekt
dağıdıcı”
alüminium
halogenidlər
oldu.
Alüminium xloridi reaksiyaya daxil edən kimi sistem
katalitik işləməyə başladı. Keçid metalın hər molekulu
təxminən 300 molekul azotu “əlaqələndirdi”. Bu
reaksiyalarda bütün mürəkkəb çevrilmələrin son məhsulu
alüminium nitridlər oldu ki, bunların da hidrolizi amonyak
verdi. Amma bu da vacib şərtlərdəndir ki, ikinci son məhsul
yenidən molekulyar azotu özünə birləşdirməyə hazır olan
titan birləşməsi – katalizator oldu.
Sonrakı tədqiqatlar göstərdi ki, reduksiyaedici kimi bu
reaksiyada yalnız alüminium iştirak etmir {97-100}. Bu rolu
oynamağa bəzi başqa maddələr, o cümlədən, ikili litium və
alüminium hidrid də qabildir. Reduksiyaedici kimi
hidrogenin istifadəsi ümidverici nəticələrin alınmasına
Dostları ilə paylaş: |