خواص عنصر نیتروژن

 

نیتروژن (N) که به نام ازت نیز خوانده می شود، عنصری از گروه 15 جدول تناوبی است. یک گاز بی رنگ، بی بو و بدون طعم است که در اتمسفر زمین به فراوانی یافت می شود و جزء متشکله هر ماده زنده است.

خواص عنصر
عدد اتمی	7
وزن اتمی	14.0067
نقطه ذوب	−209.86 °C (−345.8 °F)
نقطه جوش	−195.8 °C (−320.4 °F)
چگالی در فشار یک اتمسفر و دمای صفر درجه سلسیوس	1.2506 grams/litre
حالت های اکسیداسیون	−3, +3, +5
آرایش الکترونی	1s22s22p3

حدود چهارپنجم اتمسفر زمین از نیتروژن تشکیل شده است. شیمیدان سوئدی کارل ویلهلم شیل در 1772 نشان داد که هوا مخلوطی از دو گاز است. یکی از آنها را به نام گاز آتش خواند که باعث احتراق می شود و دیگری گاز ناپاک (foul)، زیرا پس از مصرف تمامی گاز آتش برجای می ماند.کارهای بعدی نشان دادند که این گاز بخشی از ماده نیتر است که نامی متداول برای پتاسیوم نیترات (KNO₃) بود در نتیجه توسط شیمیدان فرانسوی ژان آنتوان کلود چاپتال در 1790 نیتروژن نامیده شد. اولین کسی که پی برد نیتروژن یک عنصر است آنتوان لوران لاوازیه بود که توانسه بود نقش اکسیژن در احتراق مواد را توضیح دهد. ازت نام فرانسوی نیتروژن به معنای بدون حیات است زیرا برخلاف اکسیژن قابل تنفس نیست و نقشی در حیات ندارد.

 نیتروژن از نظر فراوانی ششمین عنصر کیهانی است. اتمسفر زمین از 75.51 درصد وزنی (78.09 درصد حجمی) نیتروژن تشکیل شده است. نیتروژن آزاد در بسیاری شهابسنگ ها، در گازهای آتشفشانها، معادن و برخی چشمه های آب معدنی یافت می شود. در خورشید و برخی ستاره ها و سهابی ها نیز نیتروژن آزاد وجود دارد. 16 درصد وزن مولکولهای پروتئینی از نیتروژن ساخته شده است. در آب دریا نیز به صورت یونهای آمونیوم،  نیتریت و نیترات وجود دارد.

در ابتدای قرن بیست و یکم هند، روسیه، ایالات متحده، ترینیداد و توباگو و اکراین پنج تولید کننده برتر نیتروژن به شکل آمونیا (NH₃) بوده اند.

در صنعت از طریق تقطیر جزئی هوا نیتروژن بدست می آید. نقطه جوش نیتروژن 195.8- درجه سلسیوس حدود 13 درجه پایین تر از اکسیژن است در نتیجه زودتر از مخلوط هوا جدا می شود. همچنین با سوزاندن هیدروکربن ها در هوا و جدا کردن دی اکسید کربن و آب منتجه از باقیمانده احتراق می توان به نیتروژن رسید. در آزمایشگاه نیز از طریق واکنشهای زیر می توان نیتروژن خالص بدست آورد:

در صنعت از نیتروژن به عنوان یک گاز خنثی برای ممانعت از اکسیداسیون یا فاسد شدن محصولات، یا به عنوان بازدارنده از احتراق و انفجار استفاده می شود. به عنوان یک گاز غیرفعال برای ایجاد پلاستیک فومی (پف کرده) و برای فشرده کردن سوخت مایع جت ها استفاده می شود.  در پزشکی از آن می توان برای انجماد سریع جهت نگهداشت درازمدت خون، مغز استخوان و بافت ها استفاده کرد. هم چنین در تحقیقات دماهای بسیار پایین (کرایوژنیک) از آن استفاده می شود.

نیتروژن در تایر خودرو نیز استفاده می شود زیرا می تواند تغییر در فشار داخلی تایر بواسطه تغییر دما را کاهش دهد. همچنین اندازه مولکول بزرگی دارد که باعث می شود نشت آن از تایرها دشوارتر باشد. در نیتروژن خالص رطوبت کمتری وجود دارد در نتیجه خوردگی تایر در اثر رطوبت کمتر خواهد بود. در نتیجه تایرهای پر شده با نیتروژن بطور متوسط 20 درصد عمر بیشتر از تایرهای پر شده با هوای معمولی دارند.

منابع:

https://www.britannica.com/science/nitrogen

https://www.arrivealive.mobi/nitrogen-in-tyres-and-road-safety

تدریس دروس ریاضیات دبیرستان و دانشگاه

توسط مدرس خصوصی با تجربه و دارای سابقه درخشان

ارائه جزوات مدون و نمونه تمرینهای مفصل

09360771981