النيتروجين: خواص واستخدامات

المعلومات الأساسية عن النيتروجين

النيتروجين هو عنصر كيميائي لا فلزي يقع في المجموعة الخامسة عشرة من الجدول الدوري. يتميز بأنه غاز عديم اللون والرائحة والطعم، وهو من بين الغازات الأكثر وفرة في الغلاف الجوي للأرض. يعتبر النيتروجين أساسيًا للحياة، حيث يدخل في تركيب العديد من الجزيئات الحيوية. فيما يلي بعض خصائصه الكيميائية والفيزيائية:

• العدد الذري: 7
• الوزن الذري: 14.0067
• درجة الانصهار: −209.86 درجة مئوية
• درجة الغليان: −195.8 درجة مئوية
• الكثافة: 1.2506 جرام/لتر
• حالات التأكسد الشائعة: (-3، +3، +5)

يشكل النيتروجين حوالي أربعة أخماس حجم الغلاف الجوي للأرض. في عام 1772، أثبت العالم الكيميائي السويدي كارل فلهلم شيل أن الهواء يتكون من خليط من غازين: “هواء النار” (الأكسجين) و”هواء الوقود” (النيتروجين). لاحقًا، اكتشف أن النيتروجين هو المكون الأساسي لنترات الصوديوم والبوتاسيوم، وفي عام 1790 أطلق عليه العالم الكيميائي الفرنسي جان أنطوان كلود الاسم الحالي “النيتروجين”.

معلومات مثيرة للاهتمام حول النيتروجين

فيما يلي بعض الحقائق والمعلومات البارزة المتعلقة بغاز النيتروجين:

• العدد الذري للنيتروجين هو 7 (أي 7 بروتونات في الذرة)، والوزن الذري هو 14.0067.
• يشكل النيتروجين حوالي 78.1% من حجم الهواء الموجود في الغلاف الجوي للأرض، مما يجعله من بين العناصر الأكثر نقاءً على سطح الكوكب.
• يعتبر النيتروجين من بين العناصر الخمسة إلى السبعة الأكثر وفرة في النظام الشمسي وفي مجرة درب التبانة.
• يتميز النيتروجين بضعف توصيله للحرارة والكهرباء.
• النيتروجين يعتبر غازًا خاملًا نسبيًا، ولكن بكتيريا التربة تقوم بتحليله لتمكين النباتات والحيوانات من الاستفادة منه في إنتاج البروتينات والأحماض الأمينية.
• توجد مركبات النيتروجين في العديد من المواد، بما في ذلك الأطعمة والأسمدة والسموم والمتفجرات.
• يشكل النيتروجين حوالي 3% من وزن جسم الإنسان.
• النيتروجين مسؤول عن تشكيل مجموعة الألوان الزاهية التي نراها في الشفق القطبي، مثل الأحمر البرتقالي والأخضر المُزرق والبنفسجي المُزرق والبنفسجي الغامق.

الأهمية والاستخدامات المتنوعة لغاز النيتروجين

يلعب غاز النيتروجين دورًا حيويًا في العديد من الصناعات الكيميائية، حيث يستخدم في إنتاج الأسمدة وحمض النيتريك والنايلون والأصباغ والمتفجرات. قبل تصنيع هذه المنتجات، يجب تفاعل النيتروجين مع الهيدروجين لإنتاج الأمونيا في عملية تعرف باسم عملية هابر. يتم إنتاج حوالي 150 مليون طن من الأمونيا سنويًا بهذه الطريقة.

بالإضافة إلى ذلك، يستخدم النيتروجين لتوفير بيئة غير تفاعلية في مجال حفظ الأطعمة وفي صناعة الإلكترونيات مثل الترانزستورات والديودات. كما يمكن استخدام كميات كبيرة من النيتروجين في تقوية الفولاذ، حيث تتضمن هذه العملية معالجة حرارية لتحويل الفولاذ إلى مادة سهلة الاستخدام. يستخدم النيتروجين السائل أيضًا في المجالات الطبية كمبرد لحفظ البيوض والنطف الحيوانية.

المصادر

1. R. Thomas Sanderson,”Nitrogen”،britannica, Retrieved 16-8-2018. Edited.
2. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (3-3-2018),”10 Nitrogen Facts (N or Atomic Number 7)”،thoughtco, Retrieved 16-8-2018. Edited.
3. “Nitrogen”,rsc, Retrieved 16-8-2018. Edited.