النيتروجين

يعتبر غاز النيتروجين غازًا عديم اللون والرائحة والطعم، ورمزه الكيميائي هو (N) ورقمه الذري 7. يحتوي على خمسة إلكترونات في مداره الخارجي، وهو غاز غير نشط كيميائيًا بحيث لا يتفاعل مع العناصر الأخرى بسهولة. يتميز أيضًا بعدم قابليته للاشتعال وصعوبة ذوبانه في الماء، ويُصنف كأحد اللافلزات. يتواجد النيتروجين في الطبيعة على شكل غاز عند درجات الحرارة والضغط القياسيين، حيث يشكل النسبة الأكبر من الغلاف الجوي للأرض، حيث يمثل حوالي 78% من الهواء الذي نستنشقه. يتواجد عادة في شكل جزئي مكون من ذرتين (N2). يُعتبر النيتروجين جزءًا أساسيًا من البروتينات في أجسام الكائنات الحية، حيث يدخل في تركيب الأحماض الأمينية. تم اكتشاف النيتروجين وعزله بفضل جهود الطبيب الاسكتلندي دانيال رذرفورد.

النيتروجين السائل

يتحول غاز النيتروجين إلى حالة سائلة عند درجات حرارة منخفضة جدًا، ويُعرف في هذه الحالة باسم النيتروجين السائل. هذا السائل عديم اللون والرائحة وبت density أقل من الماء. يُعتبر النيتروجين السائل من المواد الكيميائية شديدة البرودة، حيث يقوم بتجميد أي جسم يلامسه على الفور، مما قد يؤدي إلى حدوث تجمّد للأنسجة عند التلامس المباشر مع الجلد. لذا يُنصح بشدة باتخاذ احتياطات الأمان مثل ارتداء القفازات أثناء التعامل معه.

استخدامات النيتروجين

يلعب غاز النيتروجين دورًا مهمًا في مجموعة واسعة من التطبيقات الصناعية والحياتية. يتم استخدامه في شكليه الغازي والسائل، كما يدخل في تصنيع بعض المركبات الكيميائية الضرورية. وفيما يلي نستعرض بعض استخداماته:

• يتم استخدام غاز النيتروجين في ملء إطارات الطائرات وسيارات السباق نظرًا لعدم نشاطه الكيميائي، مما يقلل من خطر الاحتراق نتيجة الاحتكاك.
• يعتبر النيتروجين عنصرًا أساسيًا في بعض الأدوية، مثل المضادات الحيوية.
• يُستعمل النيتروجين في صناعة العناصر الإلكترونية بما في ذلك الصمامات الإلكترونية والديودات، بالإضافة إلى استخدامه في تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ لتعزيز قوته وزيادة مقاومته للتآكل.
• يتم تخزين البترول والمواد القابلة للاشتعال في خزانات مملوءة بالنيتروجين للحفاظ على سلامتها.
• يتم تحضير الأمونيا (NH3) من خلال تفاعل الهايبر بوش، والتي تُستخدم في إنتاج الأسمدة ومخصبات التربة، وفي صناعة حمض النتريك المستخدم في المتفجرات.
• يعد غاز النيتروجين مادة حافظة فعالة للأغذية المعلبة أو المغلفة للحفاظ على طزاجتها.
• يتم استخدام النيتروجين في حالته الغازية لملء بعض أنواع المصابيح المتوهجة كبديل أرخص لغاز الأرجون.
• تستخدم النيتروجين السائل في علاج الثآليل الجلدية عبر العلاج بالتبريد، وكذلك في حفظ عينات الأنسجة الحية مثل الحيوانات المنوية والبويضات والدم بالتجميد.
• يُستخدم النيتروجين السائل أيضاً في تكنولوجيا صناعة الأغذية لأغراض التجميد السريع.
• تُستخدم نترات البوتاسيوم (KNO3) في إنتاج البارود.
• يعتبر أكسيد النيتروز (N2O)، المعروف بغاز الضحك، من الغازات المخدرة المستخدمة في بعض العمليات الجراحية، وخاصة في مجالات طب الأسنان.