نترجة (كيمياء)

يتكون التفاعل الأول من تأكسد الأمونيا بالأكسجين فينتج نتريت طبقا للمعادلة 1. في الظروف العادية لدرجة الحرارة والضغط، يطلق كل 1 مول من الأمونيا طاقة قدرها 235 kJ كيلو جول، طبقًا لمعادلة الطاقة الحرة

 ΔG°' = −235 kJ/mol.

معادلة 1 :

${\displaystyle \mathrm {\ 2\ NH_{3}+3\ O_{2}\longrightarrow \ 2\ NO_{2}^{-}+\ 2\ H^{+}+2\ H_{2}O} }$

في هذا التفاعل تتأكسد الأمونيا إلى نتريت NO₂⁻.

أجناس البكتيريا التي تقوم بتلك العملية الأولى تسمى «بكتيريا تؤكسد الأمونيا» أو «نتريت بكتيريا». كل تلك الأجناس تعيش في ظروف هوائية (تحتاج إلى الأكسجين). وتحمل أجناس البكتيريا التي تقوم بتلك العملية الأولى في أول اسمها السابقة (باللاتينية: Nitroso) مثل:

• نيتروزوموناس Nitrosomonas
• نيتروزوسبيرا Nitrosospira
• نيتروزوفيبريو Nitrosovibrio
• نيتروزولوبوس Nitrosolobus
• نيتروزوكوكوس Nitrosococcus

ويتأكسد الأمونيوم بواسطة جزيئات الأكسجين على خطوتين. الخطوة الأولى (المعادلة 2) تتحول الأمونيا إلى هيدروكيلامين بواسطة إنزيم أمونيوم أوكسيجينيز (AMO). خلال هذا التفاعل يكتسب جزيء الهيدروكسيلامين إحدى ذرات الأكسجين من جزيء الأكسجين، وتختزل ذرة الأكسجين الباقية في الماء. وفي الخطوة الثانية (المعادلة 3) يتأكسد الهيدروكسيلامين إلى نتريت. من تأكسد 4 مول من الهيدروكسيلامين واكتساب إلكترونات (معادلة 2) يستخدم منها 2 مول إلكترونات للتفاعل 1.

معادلة 2:

${\displaystyle \mathrm {\ 2\ H^{+}+NH_{3}+2\ e^{-}+\ O_{2}\longrightarrow \ NH_{2}OH+H_{2}O} }$

في هذا التفاعل تتأكسد الأمونيا NH_3 إلى هيدروكيلامين NH2OH وماء H2O.

معادلة 3:

${\displaystyle \mathrm {\ NH_{2}OH+H_{2}O\longrightarrow \ HONO+\ 4\ e^{-}\ +\ 4\ H^{+}} }$

معادلة 4:

${\displaystyle \mathrm {\ 4\ H^{+}+\ O_{2}+4\ e^{-}\longrightarrow \ 2\ H_{2}O} }$

هذا التفاعل ينتج ماءً.

في الجزء الثاني من التفاعل يتأكسد النتريت بجزيء أكسجين منتجًا نترات. ينتج من هذا التفاعل طاقة قدرها 76 كيلو جول/مول تحت الظروف العادية لدرجة الحرارة والضغط، (تغير الطاقة الحرة ΔG°' مقداره −76 kJ/mol).

المعادلة 5:

${\displaystyle \mathrm {\ 2\ NO_{2}^{-}+\ O_{2}\longrightarrow \ 2\ NO_{3}^{-}} }$

يحفز ذلك التفاعل بواسطة إنزيم نتريأكسيديز Nitritoxidase.

وتسمى البكتيريا التي تقوم بالجزء الثاني من التفاعل «بكتيريا تؤكسد النتريت» أو «بكتيريا نترات». كل أنواعها تلك الفصيلة ما عدا «نتروباكير» تتفاعل في الهواء. فصائل البكتيريا التي تنتج نترات يسبق اسمها سابقة -Nitro، وينتمي إليها:

• نتروباكتير Nitrobacter
• نتروسبيرا Nitrospira
• نتروسبينا Nitrospina
• نتروكوكوس Nitrococcus

يؤدي جزئي التفاعل (معادلة 1 ومعادلة 5) إلى التفاعل الكلي:

المعادلة 6:

${\displaystyle \mathrm {NH_{3}+2\ O_{2}\longrightarrow \ NO_{3}^{-}+\ H^{+}+\ H_{2}O} }$

تحت الظروف المعتادة لدرجة الحرارة (25 درجة مئوية) والضغط (1 ضغط جوي) ينتج من هذا التفاعل حرارة (طاقة) قدرها 311 kJ لكل مول أمونيا. (أي أن التغير في الطاقة الحرة ΔG°' يبلغ −311 كيلو جول/مول).

يوجد نوعان من البكتيريا بنفس الأعداد تقريبًا تحت الظروف العادية من بكتيريا تؤكسد الأمونيا وبكتيريا تؤكسد النتريت بحيث لا يتراكم النتريت في الطبيعة.

• نزع النيتروجين
• نترات
• نترات الأمونيوم
• نترات البوتاسيوم
• نترات الصوديوم
• حمض النتريك

• بوابة الكيمياء
• بوابة زراعة