نیتروژن N 7، عنصری از جدول تناوبی

همه چیز درباره نیتروژن (N)

عنصر نیتروژن N 7، عنصری از جدول تناوبی

نیتروژن، (به انگلیسی :Nitrogen) با علامت اختصاری N و عدد اتمی ۷، عنصری از جدول تناوبی در دسته غیر فلزات است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.

نیتروژن یا ازت معمولاً به صورت یک گاز، غیر فلز، دو اتمی بی اثر، بی‌رنگ، بی‌مزه و بی‌بو است که ۷۸٪ جو زمین را دربر گرفته و عنصر اصلی در بافت های زنده است. نیتروژن ترکیبات مهمی مانند آمونیاک اسید نیتریک و سیانیدها را شکل می‌دهد.

شناسنامه عنصر نیتروژن

عدد اتمی: ۷

جرم اتمی استاندارد: ۱۴٫۰۰۶۷ g·mol−۱

حالت فیزیکی:گاز

چگالی: ۱٫۲۵۱ g/L (0 °C, 101.325 kPa)

نقطه ذوب: ۶۳٫۱۵۳ K, -۲۱۰٫۰۰ °C, -۳۴۶٫۰۰ °F

نقطه جوش: ۷۷٫۳۶ K, -۱۹۵٫۷۹ °C,

تاریخچه نیتروژن

عنصر نیتروژن(که لاتین آن nitrum و یونانی آن Nitron به معنی “جوش شیرین محلی”، “شکل دادن” و “ژن یا عامل” می باشد) توسط شخصی به نام Daniel Rutherford که آن را هوای مهلک نامید، در سال ۱۷۷۲ کشف شد. دو اواخر قرن ۱۸ شیمیدانان بخشی از هوا را یافتند، که عمل احتراق را همراهی نمی کرد. در همان زمان نیتروژن توسط Carl Wilhelm Scheele، Henry Cavendish و Joseph Priestley که آن را هوای سوخته نامیدند مطالعه و بررسی شد. گاز نیتروژن به قدری بی اثر بود که Antoine Lavoisier آن را ازت که به معنی بدون زندگی است، نام نهاد.

ترکیبات نیتروژن در قرون وسطی شناخته شده بود. کیمیا گران اسید نیتریک را به عنوان بازدم آب می شناختند. ترکیب نیتریک و اسید هیدروکلریک به عنوان تیزاب سلطانی شناخته شده بود، برای آب کردن طلا مشهور بود.

پیدایش نیتروژن

نیتروژن بیشترین عنصر جو کره زمین از نظر حجم می باشد. (۷۸٫۱ % حجمی) و برای اهداف صنعتی با عمل تقطیر هوای مایع به دست می آید. ترکیباتی که حاوی این عنصر هستند در فضای بیرونی نیز مشاهده شده اند . نیتروژن -۱۴ در اثر عمل هم جوشی هستهای در ستارگان، تولید می گردد.

نیتروژن از ترکیبات عمده ضایعات حیوانی (مانند چلغوز یا کود) بوده و معمولا به صورت اوره، البته هیدرازین نیز مشهور است. ترکیب آمونیاک ساده تر از آب بوده و در محلول یون های آمونیاک را تشکیل می دهد. آمونیاک مایع در حقیقت کمی آمفیروتیک بوده و آمونیاک و یون های آمینه را به وجود می آورد؛ که البته هر دو نمک آمیدها و نیترید شناخته شده اند، ولی در آب تجزیه می شوند. ترکیبات جانشین آمونیاک به تنهایی یا باهم، آمین ها نامیده می شوند. زنجیره ها، حلقه ها و ساختارهای بزرگتر هیدریدهای نیتروژنی نیز شناخته شده اند، ولی در واقع ناپایدار هستند.

گروه های دیگر آنیون های نیتروژن، آزیدین ها هستند، که خطی بوده و نسبت به دی اکسید کربن ایزو الکتریک می باشند. مولکول دیگر با ساختار مشابه، مونوکسید دی نیتروژن یا گاز خنده می باشد، و یکی از اکسیدهای گوناگون بوده و برجسته تر از مونوکسید نیتروژن و دی اکسید نیتروژن است، که هر دوی آن ها الکترون غیر زوج دارند.

اکسیدهای استاندارد بیشتری مانند تری اکسید دی نیتروژن و پنتاکسید دی نیتروژن معمولا تا حدی نا پایدار و قابل انفجار هستند. اسیدهای متناظر آن ها نیتروس و اسید نیتریک بوده با نمک های متناظر که نیتریت ها و نیترات ها نامیده می شوند. اسید نیتریک یکی از چند اسیدی است که از هیدرونیوم قوی تر می باشد.

ترکیبات نیتروژن

اصلی‌ترین هیدرید نیتروژن، آمونیاک است (NH3)، البته هیدرازین (N2H4) نیز مشهور است. ترکیب آمونیاک ساده‌تر از آب بوده و در محلول یونهای آمونیاک (NH4+) را تشکیل می‌دهد. آمونیاک مایع در حقیقت کمی آمفیروتیک بوده و آمونیاک و یونهای آمینه (NH2-) را بوجود می‌آورد؛ که البته هر دو نمک آمیدها و نیترید شناخته شده‌اند، ولی در آب تجزیه می‌شوند. ترکیبات جانشین آمونیاک به تنهایی یا باهم، آمین ها نامیده می‌شوند. زنجیره‌ها، حلقه‌ها و ساختارهای بزرگ‌تر هیدریدهای نیتروژنی نیز شناخته شده‌اند، ولی در واقع ناپایدار هستند.

گروه‌های دیگر آنیونهای نیتروژن، آزیدین‌ها (N3-) هستند، که خطی بوده و نسبت به دی اکسید کربن ایزو الکتریک هستند. مولکول دیگر با ساختار مشابه، مونوکسید دی نیتروژن N2O یا گاز خنده است، و یکی از اکسیدهای گوناگون بوده و برجسته تر از مونوکسید نیتروژن (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO2) است، که هر دوی آنها الکترون غیر زوج دارند؛ که دومی تمایلی را به دوپارشدن نشان داده و از اجزای تشکیل دهنده هوای آلوده است.

اکسیدهای استاندارد بیشتری مانند تری اکسید دی نیتروژن (N2O3) و پنتاکسید دی نیتروژن (N2O5) معمولاً تا حدی نا پایدار و قابل انفجار هستند. اسیدهای متناظر آنها نیتروس (HNO2) و اسید نیتریک (HNO3) بوده با نمکهای متناظر که نیتریت ها و نیترات ها نامیده می‌شوند. اسید نیتریک یکی از چند اسیدی است که از هیدرونیوم قوی تر است.

کاربردهای نیتروژن

مهمترین کاربرد اقتصادی نیتروژن برای ساخت آمونیاک از طریق فرایند هابر (Haber) می‌باشد. آمونیاک ، معمولا برای تولید کود و مواد تقویتی و اسید نیتریک استفاده می‌شود. نیتروژن همچنین بعنوان پر کننده بی‌اثر ، در مخزنهای بزرگ برای نگهداری مایعات قابل انفجار در هنگام ساخت قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور ، دیود و مدار یکپارچه و همچنین برای ساخت فلزات ضد زنگ استفاده می‌شود.

نیتروژن همچنین به‌صورت ماده خنک کننده ، برای هم منجمد کردن غذا و هم حمل و نقل آن ، نگهداری اجساد و سلولهای تناسلی و در بیولوژی برای نگهداری پایدار از نمونه‌های زیستی کاربرد دارد. نمک اسید نیتریک شامل ترکیبات مهمی مانند نیترات پتاسیم و سدیم و نیترات آمونیم می‌باشد که اولی ، برای تولید باروت و دومی برای تولید کود بکار می‌رود. ترکیبات نیترات شده مانند نیتروگلیسرین و تری‌نیترو تولوئن (TNT) معمولا منفجر شونده هستند.

اسید نیتریک به‌عنوان ماده اکسید کننده در مایع سوخت راکت‌ها استفاده می‌شود. هیدرازین و مشتقات آن نیز در سوخت راکت‌ها بکار می‌روند. نیتروژن ، اغلب در مبردها (Cryogenic) ، به‌صورت مایع (معمولا LN2) استفاده می‌شود. نیتروژن مایع با عمل تقطیر هوا بدست می‌آید. در فشار جو ، نیتروژن در دمای ۱۹۵٫۸- درجه سانتی‌گراد (۳۲۰٫۴- درجه فارنهایت) مایع می‌شود.

نقش بیولوژیکی نیتروژن

نیتروژن ،‌ عنصر اصلی اسیدهای آمینه و اسیدهای هسته‌ای که نیتروژن را ماده ای حیاتی برای ادامه زندگی می‌کنند، می‌باشد. لوبیا مانند اکثر گیاهانی که دانه‌های سبوسی دارند، می‌تواند عمل بازیافت نیتروژن را بطور مستقیم از هوا انجام دهد، چراکه ریشه‌های آنها دارای برآمدگی‌هایی برای نگهداری میکروبهایی است که عمل تبدیل به آمونیاک را با فرایندی به نام تثبیت نیتروژن انجام می‌دهند، می‌باشد. این گیاهان ، آمونیاک را به اکسیدهای نیتروژن و آمینو اسید تبدیل کرده ، پروتئین می‌سازند.

خصوصیات نیتروژن

نیتروژن ، از گروه غیر فلزات بوده ، دارای بار الکترون منفی ۳٫۰ می‌باشد. نیتروژن ، پنج الکترون در پوسته خود داشته ، در نتیجه در اکثر ترکیبات سه‌ظرفیتی می‌باشد. نیتروژن خالص یک گاز بی‌اثر و بی‌رنگ می‌باشد و ۷۸% جو زمین را به خود اختصاص داده است. در ۷۷K منجمد شده و در ۶۳k به‌صورت مایع تبدیل به ماده برودتی معروف Cryogen می‌شود.

ایزوتوپ‌های نیتروژن

نیتروژن دو ایزوتوپ پایدار دارد: (N-14 , N-15). که مهم‌ترین آن دو N-14 (99.634%) است که در چرخه CNO در ستارگان تولید می‌شود. مابقی، ایزوتوپ N-15 است. یکی از ده ایزوتوپی که به صورت مصنوعی تولید می‌شوند دارای نیمه عمر نه دقیقه‌ای داشته و ایزوتوپهای دیگر نیمه عمر چند ثانیه یا کمتر دارند.

واکنشهای زیست‌شناختی-واسطه ای (مانند همانند سازی، جذب و ترکیب نیترات سازی) و … پویایی نیتروژن در خاک را به شدت کنترل می‌کنند. این ترکیبات معمولاً باعث عمل غنی سازی N-15 لایه زیرین و تخلیه محصول می‌شود. البته این فرایند سریع اغلب مقادیری از آمونیام و نیترات نیز دربردارد، زیرا آمونیوم بصورت ترجیحی به‌وسیله سایبان جو نیترات، نگهداری می‌شود. خاک نیتراتی نسبت به خاک آمونیومی، توسط ریشه درختان بهتر جذب و ترکیب می‌شود.

هشدارها درباره نیتروژن

کودهای نیتراتی شسته شده منبع اصلی آلودگی رودها و آبهای زیر زمینی است. سیانور (-CN) حاوی ترکیباتی است که (بی‌نهایت سمی) بوده و برای حیوانات و همه پستانداران کشنده است.

 

عنصر نیتروژن _ دانشچی

اشتراک گذاری

جوابی بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شدخانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*