نتروجين
النيتروجين هو أحد العناصر الكيميائية في الجدول الدوري ، ورمزه الكيميائي N ورقمه الذري هو 7. عادة ما يكون النيتروجين على شكل غاز ، غير معدني ، خامل ، عديم اللون ، عديم الطعم والرائحة دياتوم ، والذي يغطي 78 ٪ من الغلاف الجوي للأرض وهو العنصر الرئيسي في الأنسجة الحية. يشكل النيتروجين مركبات مهمة مثل الأمونيا وحمض النيتريك والسيانيد. يحتوي جسم الإنسان على حوالي 3٪ من كتلة النيتروجين ، وهو رابع أكثر العناصر وفرة في الجسم بعد الأكسجين والكربون والهيدروجين.
تحتوي العديد من المركبات الصناعية المهمة مثل الأمونيا وحمض النيتريك والنترات العضوية (المواد الدافعة والمتفجرات) والسيانيد على النيتروجين. الرابطة الثلاثية القوية جدًا في عنصر النيتروجين (N≡N) ، وهي ثاني أقوى رابطة في أي جزيء ثنائي الذرة بعد أول أكسيد الكربون (CO) ، [5] تهيمن على كيمياء النيتروجين.
تم اكتشافه وعزله لأول مرة من قبل الطبيب الاسكتلندي دانيال راذرفورد في عام 1772. على الرغم من أن كارل فيلهلم شييل وهنري كافنديش قاما بذلك بشكل مستقل في نفس الوقت تقريبًا ، إلا أن رذرفورد يُنسب إليه عمومًا أنه نشر عمله أولاً. تم اقتراح اسم النيتروجين من قبل الكيميائي الفرنسي جان أنطوان كلود تشابتال في عام 1790 ، عندما وجد أن النيتروجين موجود في حمض النيتريك والنترات. بدلاً من ذلك ، اقترح أنطوان لافوازييه اسم أزوت من اليونانية القديمة: "بدون حياة" ، لأنه غاز خانق.
دورة النيتروجين
النيتروجين عبارة عن مجموعة غير معدنية ولها شحنة إلكترونية سالبة تبلغ 3.0. يحتوي النيتروجين على خمسة إلكترونات في غلافه ، ونتيجة لذلك ، فهو ثلاثي التكافؤ في معظم المركبات. النيتروجين النقي غاز خامل وعديم اللون ويحتل 78٪ من الغلاف الجوي للأرض. يتجمد عند 63 كلفن ويتحول إلى سائل عند 77 ك ، ليصبح المبرد الشهير.
بشكل عام ، تتكون دورة النيتروجين بعبارات بسيطة من: يتحول النيتروجين في الهواء إلى أكسيد النيتروجين أثناء البرق ويذوب في المطر وتمتصه التربة ؛ في التربة ، يتم تحويل هذه المركبات بواسطة البكتيريا إلى مواد تمتصها النباتات. تدخل الحيوانات النيتروجين في أجسامها عن طريق أكل النباتات ، وعندما تموت الحيوانات وتتحلل ، يدخل النيتروجين إلى الهواء مرة أخرى.
تنتج النباتات الأكسجين والطاقة والجلوكوز (السكر البسيط) عن طريق إجراء عملية التمثيل الضوئي. الآن ، لكي يصنع النبات البروتين بمساعدة السكر ، فإنه يحتاج إلى النيتروجين ، لكن لا يمكنه استقبال هذا النيتروجين مباشرة من الهواء ، ولكن يجب أن تمتصه جذوره على شكل مادة قابلة للذوبان في الماء تسمى النترات. القيام به
تاريخ
مركبات النيتروجين لها تاريخ طويل جدًا ، كلوريد الأمونيوم معروف لهيرودوت. كانوا معروفين في العصور الوسطى. عرف الكيميائيون حمض النيتريك بأنه ماء قوي (ماء قوي) بالإضافة إلى مركبات النيتروجين الأخرى مثل أملاح الأمونيوم وأملاح النترات. كان خليط أحماض النيتريك والهيدروكلوريك معروفًا باسم أكوا ريجيا (المياه الملكية) ، المشهور بقدرته على إذابة الذهب ، ملك المعادن.
يُعزى اكتشاف النيتروجين إلى الطبيب الاسكتلندي دانيال رذرفورد في عام 1772 ، الذي وصفه بأنه هواء ضار.
استخدمت أول التطبيقات العسكرية والصناعية والزراعية لمركبات النيتروجين الملح الصخري (نترات الصوديوم أو نترات البوتاسيوم) ، خاصة في البارود ولاحقًا كسماد.
التطبيقات
تتنوع تطبيقات مركبات النيتروجين بشكل طبيعي للغاية نظرًا للحجم الهائل لهذه الفئة: وبالتالي ، لا يتم النظر إلا في تطبيقات النيتروجين النقي هنا. يُباع ثلثا (2/3) النيتروجين الذي تنتجه الصناعة كغاز والثلث المتبقي (1/3) كسائل.
عندما يشكل الأكسجين الموجود في الهواء خطر نشوب حريق أو انفجار أو أكسدة ، يتم استخدام هذا الغاز في الغالب كجواء خامل. بعض الأمثلة هي:
كجواء معدل ، نقيًا أو ممزوجًا بثاني أكسيد الكربون ، للنيتروجين والحفاظ على نضارة الأطعمة المعبأة أو السائبة (عن طريق تأخير النتانة وغيرها من أشكال الضرر التأكسدي).
في المصابيح المتوهجة كبديل رخيص للأرجون.
في أنظمة إطفاء الحريق لمعدات تكنولوجيا المعلومات
في بناء الفولاذ المقاوم للصدأ
حول تصلب الصلب عن طريق النيترة
في بعض أنظمة وقود الطائرات لتقليل مخاطر نشوب حريق (انظر نظام القصور الذاتي).
لتضخيم إطارات سيارات السباق والطائرات ، والحد من مشاكل التمدد والانكماش غير المنتظم التي تسببها الرطوبة والأكسجين في الهواء الطبيعي.
وفرة
النيتروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الغلاف الجوي للأرض من حيث الحجم. (78٪) وللأغراض الصناعية يتم الحصول عليها عن طريق تقطير الهواء السائل. ينتج النيتروجين 14 نتيجة الاندماج النووي في النجوم. النيتروجين هو أحد المكونات الرئيسية لفضلات الحيوانات (مثل السماد الطبيعي أو السماد الطبيعي) وعادة ما يوجد في شكل اليوريا وحمض البوليك ومركبات من منتجات النيتروجين.
النظائر
يحتوي النيتروجين على نظيرين مستقرين: (N-14 ، N-15). وأهمها النوعان (N-14 99.634٪) اللذان يتم إنتاجهما في دورة CNO في النجوم. الباقي هو نظير N-15. واحد من كل عشرة نظائر منتجة صناعيا له نصف عمر تسع دقائق ، والنظائر الأخرى لها نصف عمر لبضع ثوان أو أقل.
التفاعلات البيولوجية الوسيطة (مثل الاستيعاب والاستيعاب ودمج النترجة) و ... التحكم الصارم في ديناميكيات النيتروجين في التربة. عادة ما تسبب هذه المركبات إثراء N-15 للطبقة السفلية وتصريف المنتج. بالطبع ، غالبًا ما تشتمل هذه العملية السريعة على كميات من الأمونيوم والنترات أيضًا ، لأنه يتم الاحتفاظ بالأمونيوم بشكل تفضيلي بواسطة مظلة النترات. يتم امتصاص تربة النترات بشكل أفضل ودمجها بواسطة جذور الأشجار أكثر من تربة الأمونيوم.
تآصل النيتروجين
ثنائي النيتروجين (N2)
النيتروجين الذري ، المعروف أيضًا باسم
