نیتروژن
تاریخچه نیتروژن
نیتروژن به شکل کلرید آمونیوم ، NH4Cl ، برای کیمیاگران شناخته شده بود. این ماده در مصر با گرم کردن مخلوطی از کود ، نمک و ادرار تولید می شود. گاز نیتروژن در دهه 1760 توسط هنری کاوندیش و جوزف پریستلی به دست آمد و آنها این کار را با خارج کردن اکسیژن از هوا انجام دادند. آنها خاطرنشان کردند که شمع روشن شده را خاموش کرده و موشی که در حال تنفس آن است بزودی خواهد مرد. اولین کسی که این موضوع را مطرح کرد دانشجوی جوان دانیل رادرفورد در پایان نامه دکترا در سپتامبر 1772 در ادینبورگ اسکاتلند بود.
ویژگی ظاهری
گازی بی رنگ و بی بو است.
کاربردها
انیتروژن برای کاربرد در صنایع شیمیایی مهم است. از این ماده برای تهیه کودها ، اسید نیتریک ، نایلون ، رنگها و مواد منفجره استفاده می شود. برای تهیه این محصولات ابتدا باید نیتروژن با هیدروژن واکنش داده شود تا آمونیاک تولید شود. این کار توسط فرآیند هابر انجام می شود. سالانه 150 میلیون تن آمونیاک از این طریق تولید می شود.
همچنین از گاز نیتروژن برای تهیه اتمسفر غیرفعال استفاده می شود. از این روش برای حفظ مواد غذایی و در صنعت الکترونیک در هنگام تولید ترانزیستورها و دیودها استفاده می شود. مقادیر زیادی نیتروژن در تولید فولاد ضد زنگ و سایر محصولات آسیاب فلزی استفاده می شود. آنیل کردن یک عملیات حرارتی است که باعث می شود فولاد کاری ساده تر شود.
نیتروژن مایع اغلب به عنوان خنک کننده استفاده می شود. از آن برای نگهداری اسپرم ، تخم مرغ و سلولهای دیگر برای تحقیقات پزشکی و فناوری تولید مثل استفاده می شود. همچنین از این ماده برای منجمد کردن سریع مواد غذایی استفاده می شود و به آنها در حفظ رطوبت ، رنگ ، عطر و طعم و بافت کمک می کند.
نقش بیولوژیکی
نیتروژن توسط موجودات زنده از طریق چرخه نیتروژن تولید می شود. این ماده توسط گیاهان سبز و جلبک ها به عنوان نیترات ساخته می شود و برای ساختن پایه های مورد نیاز برای ساخت DNA ، RNA و تمام اسیدهای آمینه استفاده می شود. اسیدهای آمینه بلوک ساختاری پروتئین ها هستند.
حیوانات با مصرف سایر موجودات زنده ، نیتروژن خود را به دست می آورند. آنها پروتئین ها و DNA را در پایه های تشکیل دهنده و اسیدهای آمینه خود هضم می کنند و آنها را برای استفاده خود اصلاح می کنند.
میکروب های موجود در خاک ، ترکیبات نیتروژن را به نیترات ها برای استفاده مجدد از گیاهان تبدیل می کنند. همچنین منبع نیترات توسط باکتری های حاوی نیتروژن تکمیل می شود که نیتروژن را مستقیماً از اتمسفر به دست می آورند.
با افزودن کودهای شیمیایی به خاک ، که از آمونیاک تولید می شود ، می توان عملکرد محصول را افزایش داد. اگر کود را بدون دقت مورد استفاده قرار دهند ، می تواند از خاک وارد رودخانه ها و دریاچه ها شود ، و باعث رشد سریع جلبک ها می شود. این عمر می تواند مانع از نور رسیدن نور شود و از فتوسنتزجلوگیری کند.
میزان فراوانی طبیعی
از نظر حجم ، نیتروژن 78 درصد هوا را تشکیل می دهد. با تقطیر هوای مایع به دست می آید و هر سال حدود 45 میلیون تن استخراج می شود. این ماده به عنوان ترکیباتی در همه موجودات زنده وجود دارد و از این رو در ذغال سنگ و سایر سوخت های فسیلی نیز یافت می شود.