Stickstoffhaltiger Dünger wird unter hohen Temperaturen und Drücken aus Luftstickstoff und Wasserstoff hergestellt. Die gleiche Reaktion schaffen einige Bakterien mit dem Enzym Nitrogenase bei normalen Bedingungen. Wissenschaftler der Universität Rochester stellten nun fest, dass die Anordnung der Eisenatome in diesem Enzym die Trennung der Stickstoffmoleküle erleichert. Ihre Studie erschien in der Septemberausgabe des Journal of the American Chemical Society.
Einige Bakterien können den in der Luft vorhandenen Stickstoff reduzieren und dabei Ammoniak, den alle Lebewesen verwerten können, produzieren. Die Enzyme, die diesen Prozess katalysieren (Nitrogenasen), sind mit einem Eisen-Molybdän-Komplex verbunden. Genau an dieser Stelle findet die Reduzierung des Stickstoffs statt. Die Eisenatome des Komplexes spielen bei der Reaktion eine ganz besondere Rolle.
Patrick Holland von der University of Rochester und seine Kollegen stellten fest, dass die Anordnung der Eisenatome in diesem Komplex die Spaltung des aus zwei Stickstoffatomen bestehenden Stickstoffmoleküls erleichert. Die Eisenatome in diesem Komplex sind mit drei weiteren Atomen verbunden und haben daher die Konfigurationszahl drei.
Die Chemiker wollten ursprünglich die Reaktionseigenschaften von Eisenatomen mit dieser Konfigurationszahl erforschen. Um unerwünschte Reaktionen mit dem Luftsauerstoff zu vermeiden, führten sie ihre Versuche unter Stickstoff durch, einem Gas, das normalerweise sehr reaktionsträge ist. Ihr Reaktionsprodukt durchstrahlten sie mit Röntgenstrahlen um die Molekülstruktur zu untersuchen. Dabei stellten sie fest, dass sich die Stickstoffatome mit den Eisenatomen verbunden hatten. Die Konfiguration der Eisenatome traegt zu einer Schwächung der Bindung innerhalb des Stickstoffmoleküls bei.
Nun wollen die Wissenschaftler feststellen, wie die Bindung zwischen den Stickstoffatomen geschwächt wird. Vielleicht wird es mit Hilfe ähnlicher Komplexverbindungen möglich sein, Ammoniak mit einem geringeren Energieaufwand herzustellen.
Ralf Möller
