هل تعلم أن هناك عنصر كيميائي مسؤول عن درجات اللون الأزرق والأخضر والبرتقالي والأحمر والبنفسجي التي تظهر في السماء؟ نعم هو النيتروجين الذي تمثل كتلة جسمه 3% من ذراته مجتمعة مع عناصر أخرى. تعرف على هذا الغاز وشكله وفيم يستخدم ومن اكتشفه.
ما هو النيتروجين؟
وهو عنصر كيميائي غازي في الظروف العادية، ليس له لون ولا رائحة ولا طعم ولا تفاعل. وهي تقع في مجموعة اللافلزات. وهو عامل مخفف للأكسجين يحتوي على شحنة كهربية عالية و 7 بروتونات في نواته. وأشهر مركباته هي ثاني أكسيد النيتروجين وأكسيد النيتريك وغاز الضحك.
رمز النيتروجين
N سابقًا، تم استخدام Az كرمز، حيث كان يُعرف باسم Ázoe . ومع ذلك، عند إعادة تسميتها، يتم تمثيلها بالحرف N. المصطلح يأتي من الكلمات اللاتينية نيتروم ، مركبات النيترو أو الصوديوم، والجين ، لتوليد. بعبارات بسيطة، هذا يعني أنه يولد الملح الصخري.
خصائص النيتروجين
وهو موجود في المجموعة 15 والفترة 2 من الجدول الكيميائي للعناصر ويتم تحديده بالحرف N. كغاز، فهو موجود بشكل لا ينضب في الغلاف الجوي بفضل دورة النيتروجين المعروفة. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يعرض حالات الأكسدة المشتركة والمستقرة. ومن الخصائص الأخرى المنسوبة إليه:
- المتآصلة : يقدم اثنين، الجزيئية والبوليمرية.
- القابلية للطرق : عدم القابلية للطرق والليونة.
- المغناطيسية : وهي ليست موصلة جيدة للحرارة والكهرباء، مثل بقية ما يسمى باللافلزات.
- الصلابة : تظهر بدون بيانات صلابة المعادن.
- اللون : لا يعرض أي لون.
- الحالة : غاز عادي مع إمكانية تحويله إلى نيتروجين صلب أو سائل.
- الطعم والرائحة : لا طعم له ولا رائحة.
- الذوبان : ملامسة للماء.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية للنيتروجين
- العدد الذري : 7
- المجموعة : 15
- الفترة : 2
- كتلة :ص
- الوزن الذري : 14.007
- الكثافة : 1.2506 كجم/م3
- الحالة : غاز
- أكسيد : غير موجود
- نقطة الانصهار : -210 درجة مئوية
- نقطة الغليان : -196 درجة مئوية
- الحرارة النوعية : 1040 جول/(ك-كجم)
- السالبية الكهربية : 3.04
- متوسط نصف القطر : 65 ساعة
- نصف القطر التساهمي : 75 ساعة
- نصف القطر الذري : 56 ساعة
- عدد الإلكترونات لكل قذيفة : 2.5
- حالات الأكسدة : +3، 5، 4، 2، 1
- التكوين الإلكتروني : [هو] 2s 2 2p 3
أصل النيتروجين
تم اكتشافه رسميًا في عام 1772 على يد الاسكتلندي دانييل رذرفورد. وقد أظهرت هذه المادة الكيميائية بعض خصائصها، مثل عدم قدرتها على استمرار الحياة، ولا على الاحتراق. وفي وقت لاحق، أطلق عليه الفرنسي أنطوان لافوازييه اسم “الهواء الميفيتي” ولاحقًا “أزوي” أي “هادئ”. لاحقًا، اقترح الدكتور جان تشابتال اسم النيتروجين بسبب وجوده في الملح الصخري أو النيترو.
ما هو استخدام النيتروجين؟
أحد الاستخدامات الأكثر عملية هو الحفاظ على الأطعمة المعبأة، لأنها توقف الأكسدة. وبالمثل، فهو يستخدم في المتفجرات الكيميائية لوقف انفجارها، واستهلاك المصابيح الكهربائية، وتصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ، وصنع الأجزاء الإلكترونية مثل الدوائر المتكاملة أو الترانزستورات.
بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في وقود الطائرات لأنه يمنع التعرض للحرائق. بالإضافة إلى ذلك، فهو يستخدم في إنتاج الأسمدة، وفي حالته السائلة فهو مفيد في الحفاظ على الصفائح الدموية والدم. وبالإضافة إلى ذلك، يتم تضمينه في معظم الأدوية الدوائية، بما في ذلك التخدير.
تعمل في الطبيعة
تعتبر مساهمتها في البيئة أمرًا أساسيًا، لأن غياب دورة النيتروجين يمكن أن يؤثر سلبًا على الحياة على الأرض. والحقيقة هي أن هذا العنصر يسمح للبكتيريا بتخصيب التربة. ثم يتم تخزينه في النباتات التي تكون بمثابة غذاء للحياة البرية.
أين يوجد هذا المعدن؟
ويتواجد هذا العنصر بكثرة في الغلاف الجوي للأرض، حيث أن 80% من الهواء يتكون من ثنائي النيتروجين (N2). بالإضافة إلى ذلك، فهو موجود في النباتات والأغذية والمواد السامة والأسمدة وحتى المتفجرات الكيميائية.
هيكل النيتروجين
ويتكون عمومًا من نوعين من النظائر المستقرة، وهما N14، المنتج في دورة CNO، وN15. يمكننا أيضًا العثور على عناصر أخرى ذات أصل إشعاعي، على سبيل المثال N12 وN13 وN16 وN17، وهي منتجات تفاعلات نووية مختلفة.
الحصول على النيتروجين النيتروجين
يتم الحصول عليه عادة في الغلاف الجوي عندما يمر الهواء عبر الحديد الساخن أو النحاس، وبالتالي يفصل الأكسجين عن الهواء ليترك النيتروجين مختلطًا بالغازات غير المتفاعلة. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن عزله عن طريق التقطير التجزيئي للهواء إلى الحالة السائلة. وبهذه الطريقة يمكن فصله عن الأكسجين السائل.
آثار على جسم الإنسان
وهو قادر على التسبب في آثار صحية ضارة، وذلك بفضل النتريت والنترات الموجودة في الماء، مثل تقليل تدفق الأكسجين في الدم. كما أنه يقلل من الأداء السليم للغدة الدرقية، ويمنع تخزين فيتامين أ وينتج النتروزامين، المسؤول عن الإصابة بالسرطان.
باختصار، تشير كلمة النيتروجين إلى عنصر كيميائي غازي، عديم اللون والرائحة والطعم. من بين خصائصه أنه يفتقر إلى الاستجابة والليونة والمرونة. وتشمل تطبيقاته العديدة وقود الطائرات وقدرته على منع أكسدة الطعام.