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Stickstofffixierung

  • Dirk Steinborn
Chapter
Part of the Studienbücher Chemie book series (SBC)

Zusammenfassung

Die Reduktion von Distickstoff zu Ammoniak (Stickstofffixierung) ist der grundlegende Prozess, um wenig reaktives, aber praktisch unbegrenzt vorhandenes N2 in eine bioverfügbare Form zu überführen. Damit sind die biologische Stickstofffixierung (N2 + H+/e) vermittels Nitrogenasen und die heterogen katalysierte (Fe) Ammoniaksynthese aus den Elementen (Haber-Bosch-Prozess) unverzichtbare Grundlage für das Leben auf der Erde und für die Ernährung der Menschheit. Mit Mo- und Fe-Komplexen ist eine Reduktion von N2 mit H+/e zu NH3 homogen katalysiert gelungen, wenn auch bislang nur mit vergleichsweise geringen Umsatzzahlen.

Alle drei Prozesse basieren auf einer Aktivierung des thermodynamisch und kinetisch sehr stabilen N2-Moleküls durch Komplexbildung, die einleitend besprochen wird. Nachfolgend werden die drei Prozesse abgehandelt, sodass die verschiedenen Prinzipien sowie die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der homogenen, der heterogenen und der enzymatischen Katalyse deutlich werden. Ergänzend werden homogen katalysierte Funktionalisierungen von N2 beschrieben und auch ein präbiotisches stickstofffixierendes System sowie ein bioelektrochemischer Haber-Bosch-Prozess und eine photokatalytische Reduktion von N2 an Halbleitern vorgestellt.

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© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  • Dirk Steinborn
    • 1
  1. 1.Institut für Chemie – Anorganische ChemieMartin-Luther-Universität Halle-WittenbergHalle (Saale)Deutschland

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