
【化】 azotizing
【化】 azotizing
【醫】 azotize; nitridation; nitrogenization
affect; effect; intention; action; motive; operation
【醫】 action; effect; process; role
【經】 role
氮化作用是自然界和工業中重要的化學過程,根據應用領域可分為兩類:
生物固氮(Biological Nitrogen Fixation) 指微生物(如根瘤菌、藍藻)将大氣中的氮氣(N₂)轉化為氨(NH₃)的過程。豆科植物通過根瘤菌共生系統完成該反應,反應式可表示為: $$ N₂ + 8H⁺ + 8e⁻ + 16ATP → 2NH₃ + H₂ + 16ADP + 16Pi $$ 此過程依賴固氮酶催化。
工業氮化(Industrial Nitriding) 金屬表面處理技術,通過在含氮介質(如NH₃)中加熱,使氮原子滲入鋼件表層形成氮化物硬化層。典型反應為: $$ 2NH₃ → 3H₂ + 2[N] $$ 生成的氮化鐵(Fe₃N)可提升材料耐磨性。
氮化作用在生态系統氮循環和機械制造領域均有核心價值,美國化學會(ACS Publications)及《冶金學報》均收錄相關研究論文。不同領域的氮化機制差異顯著:生物過程在常溫常壓下進行,而工業處理多需500-600℃高溫環境。
“氮化作用”在不同領域有不同含義,主要分為生物學和工業材料學兩類解釋:
指微生物将有機含氮化合物(如蛋白質、氨基酸、尿素等)分解為氨(NH₃)的過程。
指通過化學熱處理工藝,将氮原子滲入金屬(如鋼、钛合金)表層,形成富氮硬化層的過程。
生物學中的氮化作用強調有機氮向無機氮的轉化,而工業氮化處理側重材料表面改性。兩者雖名稱相似,但機理和應用截然不同。
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