Varje grundämne på jorden finns i begränsade mängder. Med undantag för en del radioaktiva sönderfall så skapas eller förstörs inte atomer. Däremot reagerar de med andra ämnen och en enskild kväveatom kan till exempel vara en del av en aminosyra i maten du äter för att ett antal timmar senare ha omvandlats till urinämne. Atomerna ingår alltså i ett evigt kretslopp. I detta avsnitt visas översiktligt kvävets kretslopp med länkar till andra avsnitt av Din Kemi där du kan läsa mer om varje del av kretsloppet.

Det viktigaste näringsämnet för växterna är kväve. Kväve ingår i alla proteiner och i DNA.

Ett protein består av en lång kedja av byggstenar som kallas aminosyror. Alla aminosyror består av en aminogrupp (NH₂) och en karboxylsyragrupp (COOH). I de proteiner som finns i mänskliga celler ingår 20 olika aminosyror.

För att musklerna ska kunna dra ihop sig och skapa kraft behövs energi. Vi får energi från maten vi äter. Maten innehåller kolhydrater, fetter och proteiner. Dessa bryts ner till sina minsta beståndsdelar i mag-tarmkanalen och tas upp till blodet för att användas eller lagras.

Jord består av mineralpartiklar, mullämnen och håligheter. Mullämnen har en viktig funktion i marken och bildas när dött växtmaterial förmultnar genom svampars och bakteriers arbete. Mullämnen suger upp vatten på samma sätt som en tvättsvamp och gör att marken hålls fuktig längre efter ett regn. Mullämnen kan dessutom binda upp joner av de näringsämnen som växter behöver. Då riskerar näringsämnena inte att läcka ut när det regnar. Växterna lösgör och tar upp dessa joner när de behöver. När döda växtdelar bryts ner frigörs jonerna och fastnar på mullämnena.

Luft innehåller ungefär 78 % kvävgas och 21 % syrgas.

Kväveatomer markeras med blå färg och förkortas N. Kväve kan bilda tre bindningar till andra atomer.

Kväve i form av kvävgas (N2) är inte direkt tillgänglig för växterna. De två kväveatomerna i kvävgas hålls samman av en trippelbindning som måste brytas för att kvävet ska kunna byggas in i proteiner. Det krävs mycket energi att bryta denna bindning. För att bryta trippelbindningen i kvävgasen krävs bakterier som har ett visst enzym.

Dessa bakterier arbetar långsamt eftersom de har ont om energi. Men om bakterierna samarbetar med växter så får de tillgång till solens energi genom växternas fotosyntes. Då kan de göra en större del av luftens kväve tillgängligt både för sig själva och för växterna. När två arter samarbetar på detta sätt kallas det symbios.

Den mest kända gruppen av kvävefixerande växter är baljväxterna. Hit hör ärtor och bönor. Även en del träd som al och buskar som pors har knölar på sina rötter med kvävefixerande bakterier.

I Haber-Boschprocessen omvandlas kvävgas och vätgas till ammoniak under högt tryck med hjälp av en järnbaserad katalysator. Ammoniak utgör huvudbeståndsdelen i konstgödning. Konstgödning är basen för mycket av vår matproduktion. Du äter alltså alltid mat som innehåller kväveatomer som kommer från Haber-Boschprocessen. En uppskattning är att 40 % av kväveatomerna i din kropp kommer från insidan av en Haber-Boschreaktor. Kväveatomerna finns framförallt i proteiner och DNA.

Haber och Boschs metod anses vara en av mänsklighetens viktigaste upptäckter. Den fick enorm betydelse för jordbruket som nu fick fri tillgång till kvävegödsel. Det gjorde att mer mat kunde odlas och jordens befolkning mångdubblades. Men det finns en baksida. Det går åt mycket energi vid tillverkning av konstgödsel. Energin kommer från förbränning av fossila bränslen som förstärker klimatförändringarna.

Överskottet av kväve som sprids på åkrarna rinner ut i sjöar och hav och orsakar övergödning.

Kol, kväve och fosfor är värdefulla resurser på rätt ställe i kretsloppet. Det finns gott om dem i avloppsvatten. I avloppsreningsverk fångas kol, kväve och fosfor upp så de kan återföras till rätt ställe i kretsloppet. Förenklat innebär det att ämnena ska stanna på land och inte hamna i sjöar och hav där de orsakar övergödning och syrebrist

I dieselmotorer gör det höga trycket att det sker reaktioner mellan luftens kväve och syre. Då bildas olika kväveoxider.

De ämnen som finns i väldigt liten andel i luften kallas för spårgaser. Trots att de har så liten koncentration har många av dem stor betydelse för klimat, miljö och människors hälsa. Kväveoxider är så kallade växthusgaser som påverkar klimatet.

Kvävedioxid från avgaser faller sönder till kväveoxid och en syreatom när den träffas av solstrålning. Syreatomen reagerar då med luftens syremolekyler och det bildas ozon. Ozon är en viktig gas högt uppe i atmosfären eftersom den skyddar oss mot kraftig solstrålning. Nere på marken är ozon ett giftigt ämne som är skadligt för växter, människor och djur.