约占空气体积80%的氮气，化学性质不活泼，很少发生化学反应，主要是和食品一起密封到塑料袋中起到防止食品劣化的目的。下面让我们一起看下氮气的特点吧。

◎植物的三大营养元素

氮是植物成长中不可或缺的物质。植物的三大营养元素包括氮（N）、钾（K）、磷（P）。其中，氮能促进植物的叶子和茎的生长，是非常重要的肥料。氮在空气中以氮分子的形态大量存在，但除了豆科的部分植物外，其他植物都无法吸收利用氮分子。

人类如果想用氮为植物提供营养，或当作工业原料使用的话，需要把氮变成像氨那样的其他分子，这个过程叫作氮的固定。自然界中，打雷等自然放电的过程可以把氮分子转化为氨，因此打雷多的年头大米的收成都会好一些。[1]

◎变空气为面包

1906年，德国的两位科学家哈珀和博施首先发明了人为将氮转化为氨的方法[2]。那就是让空气中的氮气在铁化合物的催化下，与水电解后生成的氢气，在500℃、200～350大气压的高温高压条件下进行反应。如此可以得到氨，氨被氧化后变成硝酸（HNO3）。硝酸和氨反应后可以生成硝酸铵（NH4NO3），又称硝铵，硝酸和钾反应可以生成硝酸钾（KNO3），又称硝石，这两者都是非常好的氮肥。

现如今地球上生活着约77亿人口，之所以能够给这么多人提供食物，就是得益于化学肥料和杀虫剂等农药。所以说“哈伯法”是变空气为面包。

图4-3　氮的反应流程图

◎变空气为炸药

硝酸（HNO3）除了可以用于化肥外，还有另外一个重要的用途，那就是炸药。

枪支的炸药和炸弹上用的炸药三硝基甲苯（TNT）是甲苯[3]和硝酸反应生成的。甘油炸药的原材料硝化甘油是甘油[4]和硝酸反应生成的。枪支的炸药和烟花用的黑色炸药是木炭（C）、硫黄（S）和硝石的混合物。硝石是硝酸和钾反应生成的。

硝石曾经是用人的尿液制作的，是非常珍贵的物质。而哈伯法让硝石，乃至TNT和甘油炸药的无止境生产成为可能。第一次世界大战中，德军用的炸药大部分是通过哈伯法制成的。而第二次世界大战，这个人类史上前所未有的大规模战争的爆发，以及现如今世界各地战争频发都可以说是拜哈伯法所赐。

[1]正因为如此，日本把“雷电”叫作“稻子的配偶”。（在日语中，闪电写作“いなずま”旧时写作“いなづま”，いな即为稲，稻子的意思，づま即为妻、配偶的意思，合起来意为“稻子的配偶”）

[2]弗里茨·哈伯于1918年、卡尔·博施于1931年获得了诺贝尔化学奖。

[3]甲苯分子是7个碳（C）原子、8个氢（H）原子构成的。味道浓烈，日常闻到的“天那水味”就是甲苯的缘故。

[4]甘油可以作为甜味剂、防腐剂、保湿剂、增稠稳定剂等食品添加剂使用，也可用于医药品、化妆品领域，作为保湿剂、润滑剂使用。