Ismeretes, hogy a levegő a nitrogénen és oxigénen kivül még nemes gázokból áll. A föld emez alsó 300 km. magas légköre fölött egy több száz km. széles hydrogén-gázöv helyezkedik el, e fölött pedig a föld coronium légköre. A két felső légkör pontos rendeltetését nem ismerjük, de a legalsó légkör anyagai részt vesznek a föld világának vegyfolyamataiban, úgy az ásványvilág jelenségeiben mint a növény- és az állatvilág életfolyamataival kapcsolatban és e gázkeverék elemei közül a nitrogén és oxygén, valamint a többi gázalakú vegyületek valóságos körforgást végeznek a Föld háztartásában. Az oxygén körforgása a következő. Minden oxydáció, égés, lélegzés, élés, a növényi és állati hulladékok, maradványok, erjedés, rothadás, a szerves anyagok mineralizálódása alkalmával a szén széndioxyddá, a nitrogén, a kén, a phosphor, stb. oxygént tartalmazó quas ásványi állapotú vegyületekké: nitrátokká, phosphátokká, sulfátokká men nek át, a nitrogén néha rothadásoknál ammoniává alakul. Az állatvilág a légzésnél oxigént fogyaszt, viszont kéndioxydot termel, a növény légzése hasonló folyamat, viszont táplálkozásnál igen nagy mennyiségű széndioxydra van szüksége, úgy, hogy a növény- és állatvilág életfolyamatai között e tekintetben bizonyos kompenzáció áll fenn, mivel quantitative az állatvilág elsősorban oxygén, a növényvilág pedig széndioxyd fogyasztó. Ennek a kompenzációnak a mértéke ugyan nem túlnagy. A Föld növényvilága u. i. évenként 118´5 billió kg. széndioxydot asszimilál, ami a földi légkör szénsavának közel 1/20 része, míg az állatvilág évenként – légzése folytán – mindössze 2,5 bilió kg. széndioxydot termel, tehát mindössze 2%-át a növények szükségletének. Következésképpen az összes többi szénsav a mineralizálódás terméke. Elég nagy aránylag az emberi munka termelte szénsavmennyiség is. A mesterséges tüzelések, az ipar, a hőmotorok, a világítások, stb., évenként cca 13 billió kg. széndioxydot eresztenek a légkörbe.

A nitrogénnek is megvan a maga körforgása. Szerves anyagok pusztulása, szervezett lények elhalása alkalmával a nitrogén, amely az élők világának egyik leglényegesebb és különösen jellemző alkateleme, ammonia, vagy salétromsavas sók (nitrátok) formájában, részben mint szabad nitrogén is visszatér a földbe, vagy a légkörbe. Ezeket az ásványi sókat a növények asszimilációjukhoz használják fel, éppen úgy mint a széndioxydot. Egyes növények, a hüvelyesek, fel tudják használni a légkör nitrogénjét is táplálkozásuk céljaira. Vannak baktériumok, amelyek a nitrogént közvetlenül asszimilálni tudják. Viharok, tovább csendes elektromos kisülések alkalmával is keletkeznek a nitrogénnek és az oxygénnek vegyületei a légkörben, jóllehet kis mennyiségekben. Kérdéses, hogy a nitrogén e vándorlásai közben nincs-e még nagyobb eltolódás a kompenzációs mérlegben, mint az oxygén és széndioxyd esetében? Nincs kizárva, hogy ilyen hosszú idők folyamán a légkör anyagmérlegében észrevehető eltolódás volna észlelhető, de lehet, hogy csaknem tökéletes a kompenzáció. Ebben az élő világ mindenesetre a kisebb jelentőségű komponens, mint a légkör és a földkéreg kölcsönhatása. Az oxygén mindenesetre már régen használt ipari nyersanyag, amióta csak tüzelés van a világon. Igen sok esetben lép be egyéb vegyfolyamatokba is. Hogy egy példát említsünk, konyhasó, pyritgáz (kéndioxyd) és vízgőz a légkör oxygénjével glaubersót és sósavat adnak. Ez a folyamat az ipari praxisban számos helyen használatban is van. A levegő széndioxydját minden házépítő munka fölhasználja, összefügg ezzel a malter szerepe, viszont a legtöbb ipari célra a széndioxydot karbonátokból (mészkövekből) állítják elő. A levegő cseppfolyósítása folytán sikerült összes alkatrészeit tisztán előállítani és a nemes gázok közül a neon gyakorlati alkalmazást talált – jó elektromos képessége folytán – a neon-csövekben. A légkör nitrogénjének, mint ipari nyersanyagnak a gyakorlati felhasználása a legújabb idők chemiai technológiájának nehezen elért és legnagyobb horderejű vívmányai közé tartozik. Számos nitrogén vegyület van, amelynek igen nagy a közgazdasági fontossága, így a salétrom, salétromsav, az ammonia, bizonyos műtrágyafajták, mésznitrogén, csaknem az összes robbanó anyagok (nitrogénglycerin, dynamit, ecrasit, stb.) számos aromatikus anyag, gyógyszer, festék, sok ipari fontosságit sóvegyület, higanynitrát, ólomnitrát, stb. mindannyian nitrogénvegyületek. Régtől fogva a legnagyobb horderejű technikai és közgazdasági jelentőségű problémák közé sorozták a légkör nitrogénjének vegyületeibe való átalakítását. Egyes vidékeken elkerülhetetlen – az intenziv gabonatermelés érdekében – a talajnak megfelelő nitrogén vegyületekkel való gazdagítása. A műtrágya e fajtái pedig igen nagy tömegű megfelelő vegyület gyártását feltételezik. A chilei nátronsalétromforrások kimerűlőben vannak. Direkt katasztrophális lett volna ha kellő időben, jóval a természetes telepek kimerülése előtt, a synthetikus nitrogén derivátumok ipara, amely a légkör nitrogénjét tudja kiaknázni, a nemzetgazdaság színpadán meg nem jelenik.

A levegő nitrogénjének első fölhasználása Guye, Birkeland és Eydetől származik. Ennek az eljárásnak az a lényege, hogy az elektromos lángív az oxygén és a nitrogén direkt egyesülését létre tudja hozni. E módon nitrogénoxyd termelhető, amelyet aztán több vegyfolyamat árán salétromsavvá, vagy ennek sóivá tudnak átalakítani. Sajnos, ez az eljárás igen drágának és kis hatásfokúnak bizonyult. Aránylag sok energiát fogyasztott, cca 3000°C hőmérsékletnél, 5000 voltnál, elég komplikált elektromos berendezések árán tudott csak célt érni Lehet, hogy később ez az eljárás is megfelelő javítások és módosítások folytán be fog jól válni. Különösen ott ahol igen olcsó elektromos energia áll rendelkezésre, időközben azonban új eljárást találtak fel, amely egyéb vegyfolyamatok árán a kérdést tökéletesen megoldották.

Az egyik lépés Ostwaldtól származik és abban áll, hogy az ammonia fölhevített platina (catalysator) jelenlétében a levegő oxygénjével salétromsavvá oxydálható. A másik lépés Haber, Caro és Serpek eredményei az irányban, miképpen lehet a levegő nitrogénjéből ammoniát előállítani. A nitrogén szabad állapotban igen indifferens, mert és bizonyos fokig e tekintetben nem sokkal activabb, mint a nemes gázok. Ez mindenesetre csak alacsony hőmérsékletnél van így. Magas hőmérsékletnél azonban számos más elemmel direkt vegyületet alkot. Ezek a nitridek víz hatására ammoniává és a kérdéses fémoxyddá bomlanak. Bizonyos fémkatalizátorok jelenlétében, mint az Urán, Vas, Molybdan, stb. sikerült a hydrogént is a nitrogénnel direkt ammoniává egyesíteni.

Igen elterjedt és gyakorlatilag igen jól bevált ilyen eljárás a Haber-féle módszer, amely calciumcarbitot hevít nitrogénben, amiáltal mésznitrogénnek nevezett cyanamidcalcium áll elő. Ez a féltermék vízzel ammoniára és mészre bomlik. A baryumcarbidból, vagy magnéziumcarbidból igen könnyen lehet a cyán vegyületeket előállítani. A cyán vegyületek erős mérgek és halogen (chlor, brom stb.) vegyületeik a hadigázok között is szerepelnek. S cyankálit viszont szinte hajórakománynyi mennyiségekben használja fel egyes vidékek aranybányászata.

Mihelyt az ammoniát elő lehetett állítani a levegőből, úgy a salétromsav, mint a cyan, úgy a robbanó szerek mint a műtrágya, végre számos más gyakorlatilag fontos nitrogén vegyület ipara megvolt oldva. A megoldás lényege tehát az ammonia előállítása volt a légkör nitrogénjéből. Ehhez a nitridek ellőállítása folytán lehetett eljutni. Az ammoniából aztán akár a salétromsavas, akár a cyanvegyületek aránylag könnyen előállíthatók. A cyán vegyületek azért is fontossággal birnak, mert az organikus vegyületekhez tartoznak és így egy lépcsőt képeznek azon az úton, amely a nitrogén tartalmú szerves vegyületekhez, tehát az élő világ épületkövei felé vezet. Legújabb kutatások szerint a fehérje tényleges épületkövei a szén és nitrogénből álló magok körül csoportosultak, nemrégen pedig ugyancsak az ammoniából levezethető amino- és carbonsavakat tekintették a fehérje vegyületek épületköveinek.

A calciumcarbidnak tehát több rendeltetése is van. Ez az anyag, amely mészből és szénből nagy hő mellett keletkezik, nyersanyaga az acetylénnek, de ha nitrogénben tovább hevitik, mésznitrogén lesz belőle és mint ilyen a műtrágya, az ammonia, a salétromsav, a robbanószeripar, szóval számos nitrogénvegyület félterméke. Másrészt a carbidból készült acetilenből akár ecetsavat, akár alkoholt lehet gyártani. U.i. Nickelsók jelenlétében, utóbbiak catalytikus hatása alatt, az acetylén acetaldehiddé alakitható, amiből aránylag egyszerű operációkkal (oxydáció, vagy redukció) ecetsav vagy igen tiszta szesz gyártható. Ilyen gyáripar is több van mir működésben és bizonyára eljön az idő, amikor az értékes gabonából való alkohol gyártás, mint egy nemzetgazdasági nonsens kimegy végleg a divatból.

A nitridek között igen nagy jelentőséggel bír az aluminium nitrid. Ez a vegyület az aluminiumércből, a bauxitból előállítható oly módon, hogy az akár rosszabb minőségű, kovasavdús ércet 1900–2000°C-nál szénporral keverve nitrogénben keverve hevítik. A kovasav elpárolog, a vas carbiddá alakul, míg az aluminium nitrid vízzel timfölddé és ammoniává bontható. Előbbiből gyártják electrolysissel a fémaluminiumot, míg az utóbbi a légkörből nyert ammonia, mint melléktermék jelentkezik. A bauxit földolgozása timfölddé általában szóda vagy marónátron, vagy glaubersó segítségével történt. A fentebb említett Serpek féle eljárás viszont az alumíniumgyártás melléktermékeként produkálja a légkörből, mint nyersanyagból nyert ammoniát, a nitrogénipar bázisát. Ez az eljárás ugyan még számos tökéletesítésre vár a részleteiben, jóllehet számos nagy aluminiumgyár adoptálta a régi módszerek mellett, különösen azzal a céllal, hogy gyenge minőségű ércekből igen tiszta fémaluminiumot állithasson elő. Erre az eljárásra igen nagy jövő vár és idővel a többi nitrogénipar riválisává váltatik, már azért is, mert, a közel jövő emberiségére úgy az aluminium, mint a nitrogénvegyületek ipara döntő jelentőségű lesz. Figyelmet érdemel ez – a légkör nitrogénjét kiaknázó – aluminium ipar azért is, mert alapját egy olyan vegyi reakció képezi, amely az aluminium és nitrogén között közvetlen a Föld vulkánikus őskora után mint természeti tünemény gyakran lefolyhatott, hogy bolygónk nitrogén légkörének, továbbá a növényvilág táptalaja egyik komponensének születést adjon. Persze hasonló folyamatok más elemek között is létrejöhettek. A földnek 2000–8000° C-os korában lehetett nitridekből, carbidokból álló szilárd őskérge, de közelfekvő az aluminium ilyen természetű szerepe, mivel a jelenlegi felső földkéregben is a legelterjedtebb fém, amely a vasat, a mészképző calciumot, az alkaliákat és magnéziumot mennyiségben megelőzi és rögtön az oxygén és kovasavképző silicium után következik. Nem kis érdeklődésre mutat számot egy XX. századbeli szellemes találmány, ha akaratlanul több száz millió év előtti földtörténet egy darabját viszi az ipari alkalmazásba. (Nagyvárad)