غاز النيتروجين
يُرمز لغاز النيتروجين كيميائياً بالرمز N، وهو عبارة عن غاز خامل يفتقر للون والرائحة والطعم، ويوجد في الغلاف الجوي للأرض بنسبة كبيرة تُقدر بنحو 78%، كما أنه يدخل في تركيب كل شيء حي فوق كوكب الأرض.
مصادر النيتروجين في الطبيعة
يشكّل غاز النيتروجين النسبة الأكبر بين نسب الغازات المكوّنة للغلاف الجوي المحيط بالأرض؛ حيث تبلغ نسبته حوالي 78.08%، ويقع غاز النيتروجين في المرتبة السابعة من حيث وفرة العناصر الكيميائية بالنسبة لكتلتها في مجرة درب التبانة؛ وبذلك فهو من العناصر الشائعة في الكون، أمّا فيما يتعلّق بكميته في القشرة الأرضية فهي قليلة نسبياً؛ حيث إن المعادن التي تحتوي عليه عادةً ما تكون على شكل أملاح نترات الصوديوم، أو ملح النشادر، أو نترات البوتاسيوم؛ حيث تعتبر هذه الأملاح منحلة، ولهذا السبب يندر وجود الترسّبات المعدنية فيها، ويوجد النيتروجين بكميات وفيرة في فضلات الحيوانات على شكل حمض اليوريك، ويوريا، وأملاح الأمونيوم.
تكافؤ النيتروجين
النيتروجين عنصر خامل إلا أنه يعطي بعض تفاعلات مهمة بالحرارة ولاسيما مع الهدروجين والأكسجين والسيليسيوم ومعادن شتى. ويُراوح رقم أكسدته بين (-3) و(+5) فهو يتحول مع الأكسجين في القوس الكهربائية تحولاً ضئيلاً إلى ثاني أكسيد النيتروجين N2+O2″2NO ويعد تفاعله مع الهدروجين N2+3H2″2NH3 أساس اصطناع النشادر. وينفرد الليثيوم من بين المعادن باتحاده بالآزوت في درجة حرارة معتدلة معطياً نتريد nitride الليتيوم Li3N، ويتحد بالمغنزيوم والمعادن القلوية الترابية والبور والسيليسيوم والألمنيوم في درجة الحرارة الحمراء. وما إن يجتاز النيتروجين القوس الكهربائية حتى يغدو فعالاً نتيجة لتكون نسبة مئوية مهمة من الذرات الحرة، ففي هذه الشروط يتفاعل في درجة الحرارة العادية مع الزئبق كما يتحد بالكبريت والفسفور مباشرة.
خطورة غاز النيتروجين
بالرغم من الأهمية البالغة التي يجنيها غاز النيتروجين؛ إلا أنّ هناك أضرارٌ في بعض الحالات التي يجب تفاديها حفاظاً على حياة الأفراد، وتتمثل الخطورة فيما يأتي:
- يتسبب بالاختناق في حال إطلاقه بسرعة فائقة في مكان مغلق، ويحدث الاختناق نتيجة إزاحته للأكسجين من المكان.
- يترك أثراً تخديرياً يُعرف باسم تخدير الأعماق؛ ويحدث ذلك عندما يٌستنشق عند ضغوط جزئية مرتفعة والتي من الممكن أن تصل إلى أعماق أقل من 30 متراً تحت مستوى سطح البحر؛ فيُصاب الغوّاص بفقدان جزئي لوعيه.
- يؤثر سلباً على جسم الإنسان في بعض الحالات؛ حيث يتسبب بالخفض المفاجئ لضغط الدم؛ ويحدث ذلك خاصةً عندما يتجّه الغواص صاعداً إلى سطح البحر، فيتسبب بحدوث مرض تخفيف الضغط.
النيتروجين السائل
يتحول النيتروجين إلى الحالة السائلة عند درجات حرارة منخفضة جداً، ويعرف وقتها باسم النيتروجين السائل، الذي يستخدم في تطبيقات واسعة في الحياة العملية، وهو عبارة عن سائل بلا لون ولا رائحة، وكثافته أقل من الماء، وبعرف بأنّه من الكيماويات الباردة للغاية، ويجمد هذا السائل على بشكل فوري أي شئ عند لمسه، ويؤدي لمسه بواسطة الجلد مباشرة إلى الإصابة بتثليج الأنسجة، لذلك يجب الانتباه عند التعامل معه وارتداء قفازات في اليدين.
هل غاز النيتروجين قابل للاشتعال
في الشروط العادية من الضغط ودرجة الحرارة، فإن النتروجين الجزيئي هو عبارة عن غاز عديم اللون والرائحة والمذاق، وغير قابل للاشتعال.
استخدامات غاز النيتروجين
لغاز النيتروجين العديد من الاستخدامات في الصناعة والحياة العملية، وهو يُستخدم في شكليه الغازي، والسائل، أو يدخل في إنتاج بعض المركبات الكيميائية المهمة، وفيما يأتي بيان لبعض هذه الاستخدامات:
- يستخدم غاز النيتروجين في تعبئة إطارات الطائرات وسيارات السباق، بسبب خموله الكيميائي وعدم ميله للتفاعل والاحتراق، وبالتالي يقلل خطر الاشتعال بسبب الاحتكاك.
- يستخدم النيتروجين كمادة أساسية في بعض أنواع الأدوية مثل المضادات الحيوية.
- يستخدم النيتروجين في صناعة بعض الأجزاء الإلكترونية مثل الصمامات الإلكترونية، والديود، وفي تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ (الستانستيل)؛ لتقويته وزيادة مقاومته للتآكل.
- يخزن البترول والمواد الأخرى القابلة للاشتعال في الخزانات في جو من النيتروجين.
- تحضر الأمونيا أو ما يعرف باسم النشادر (NH3) عن طريق تفاعل الهايبر بوش، والتي تستخدم في تصنيع الأسمدة، ومخصبات التربة، وغيرها من الصناعات.
- يعدّ غاز النيتروجين مادة حافظة للأغذية المعلبة أو المغلفة للحفاظ عليها طازجة.
- يستخدم النيتروجين في شكله الغازي في ملء بعض أنواع المصابيح المتوهجة بدلاً من غاز الآرغون؛ كبديل أرخص في الثمن.
- يستخدم النيتروجين السائل في علاج الثآليل الجلدية فينما يعرف بالعلاج بالتبريد، وفي حفظ عينات الأجزاء الحيوية مثل الحيوانات المنوية والبويضات والدم بالتجميد.
- يستخدم النيتروجين السائل في عمليات صناعة الأغذية لغايات التجميد السريع.
- تستخدم مادة نترات البوتاسيوم KNO3 في صناعة البارود.
- يستخدم أكسيد النيتروز N2O أو ما يعرف باسم غاز الضحك كغاز مخدر في بعض العمليات الجراحية وخاصة في طب الأسنان.
