موسوعة الكيمياء - قائمة العناصر : النيتروجين

النيتروجين

النيتروجين (أو الآزوت) هو عنصر كيميائي في الجدول الدوري له الرمز N والعدد الذري 7. وهو عديم اللون والطعم والرائحة، وهو عادة غير نشط وعلى شكل غاز في درجة الحرارة وقياس الضغط القياسيين، كما أنه لا فلز ويكون على شكل جزيء من ذرتين. يشكل النيتروجين 78 بالمائة من الغلاف الجوي للأرض كما أنه يدخل في تركيب جميع الأنسجة الحية. كما يشكل العديد من المركبات المهمة كالأمونيا (النشادر) وحمض النيتريك والسيانيد.ويستعمل أيضا في صناعة الاسمده

الخصائص العامة
الاسم، الرقم، الرمز	نيتروجين، 7، N
تصنيف العنصر	لا فلز
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي	15، 2، p
الكتلة الذرية	14.0067غ·مول−1
توزيع إلكتروني	1s2 2s2 2p3
الخصائص الفيزيائية
الطور	غاز
الكثافة	(0 °س، 101.325 كيلوباسكال) 1.251 غ/ل
كثافة السائل عند نقطة الغليان	0.808 غ·سم−3
نقطة الانصهار	63.153 ك، -210.00 °س، -346.00 °ف
نقطة الغليان	77.36 ك، -195.79 °س، -320.3342 °ف
نقطة ثلاثية	63.1526 كلفن (-210°س)، 12.53 كيلوباسكال
النقطة الحرجة	126.19 ك، 3.3978 ميغاباسكال
حرارة الانصهار	N2) 0.72) كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر	N2) 5.56) كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية	(25 °س) (N2) 29.124 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
P (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو عند T (كلفن) 37 41 46 53 62 77
الخصائص الذرية
أرقام الأكسدة	5، 4، 3، 2، 1، -1، -2، -3 (أكاسيده حمضية)
الكهرسلبية	3.04 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين	الأول: 1402.3 كيلوجول·مول−1
	الثاني: 2856 كيلوجول·مول−1
	الثالث: 4578.1 كيلوجول·مول−1
نصف قطر تساهمي	1±71 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس	155 بيكومتر
خصائص أخرى
البنية البلورية	نظام بلوري سداسي
المغناطيسية	مغناطيسية معاكسة
الناقلية الحرارية	25.83 × 10−3 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
سرعة الصوت	(غاز، 27 °س) 353 متر/ثانية
رقم الكاس	7727-37-9
النظائر الأكثر ثباتاً
النظائر توافر طبيعي عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال (ميغا إلكترون فولت) ناتج الاضمحلال 13N مصطنع 9.965 min ε 2.220 13C 14N 99.634% 14N هو نظير مستقر وله 7 نيوترون 15N 0.366% 15N هو نظير مستقر وله 8 نيوترون

خصائصـه

النيتروجين من اللا فلزات، وبسالبية كهربائية مقدارها 3.0، لديه خمسة إلكترونات في الغلاف الإلكتروني الخارجي، وهو ثلاثي التكافؤ في معظم مركباته. النيتروجين النقي غير نشط كيميائيا، عديم اللون، جزيئه ثنائي الذرات في درجة حرارة الغرفة، يتكثف بدرجة حرارة 77 كالفن ويتجمد بدرجة 63 كالفن. والنيتروجين السائل شائع لدراسة تأثير درجات الحرارة المنخفضة على الكائنات الحية.

استخداماته

أوسع استخدام تجاري للنيتروجين هو كجزء في عملية تصنيع النشادر (الأمونيا) باستخدام عملية هابر. وتستخدم الأمونيا بعدها لإنتاج الأسمدة وحمض النيتريك. ويستخدم النيتروجين كمادة غير نشطة في أجواء خزانات السوائل القابلة للانفجار، وأثناء تصنيع الأجزاء الإلكترونية كالصمامات الإلكترونية (ترانزيستورات) والدايود والدوائر المتكاملة، كما يستخدم في صناعة الفولاذ الذي لا يصدأ (Stainless Steel).

ويستخدم النيتروجين السائل كمبرد للمنتجات الغذائية، إما بالغمر أو لأغراض النقل لحفظ الأجسام والخلايا التكاثرية كالحيوانات المنوية والبويضات الإنثوية، وللتخزين الآمن للعينات الحيوية. كما أنه يستخدم في دراسات حفظ الأجسام الحية. ويتم الحصول على النيتروجين السائل بعملية التقطير للهواء السائل.

أملاح حمض النيتريك تشمل بعض المركبات المهمة، على سبيل المثال نترات البوتاسيوم الذي يدخل في تركيب البارود ونترات الأمونيوم الذي يدخل في تركيب الأسمدة ومخصبات التربة. المركبات العضوية التي يدخل فيها النيتروجين، كالنيتروجليسرين الترينيترولولين تكون قابلة للانفجار عادة.

يستخدم حمض النيتريك كعامل أكسدة في الصورايخ فالتي تعمل بالوقود السائل، فالهايدرازين ومشتقاته تستخدم في وقود الصواريخ. كما يستخدم النيتروجين السائل لعلاج الأورام الجلدية خاصة الحميدة منها (الثآليل). ومن أهمها الانيلين والبيريدين والاسيد

تاريخ

النيتروجين من اللأتينية nitrumواليونانية Nitron لفظة تعني الصودا الأصيلة، أصل أو يشكل ،ويعتبر وعلى نطاق واسع ان مكتشفها هو دانييل رذرفورد عام 1772، الذي أسماها الهواء الضار (؟) noxious air، أو الهواء المحروق (؟) phlogisticated air. وكان من المعروف لدى الكيميائيين وجود جزء من الهواء لا يحترق منذ نهايات القرن الثامن عشر. وكان العالم كارل ويلهلم شيل والعالم هنري كافنديش وجوزيف بريستلي الذي أسموه بالهواء المحروق، وكانوا يدرسون غاز النيتروجين في ذات الفترة تقريبا، وكان يعتبر غير نشط لدرجة أن (أنطون لافوزييه) أطلق عليه تسمية الآزوت والتي تعني "بلا حياة".

كانت مركبات النيتروجين معروفة في العصور الوسطى، وعرف الكيميائيون حمض النيتريك باسم الماء الشديد aqua fortis، وخليط حمض النيتريك وحمض الهيدروكلوريك عرف باسم "الماء الملكي"، المعروف بقدرته على إذابة الذهب.

كما يستخدم النيتروجين في ملء الإطارات، وذلك يعود إلى الثبات النسبي لحجمه لدى تغير درجات الحرارة.

تحضيره

المصدر الرئيسى لتحضير النيتروجين هو الهواء الجوى عن طريق اساله الهواء بالضغط والتبريد ثم التقطير التجزيئى للهواء السائل لفصل غازى الأكسجين والنيتروجين. و من أهم الطرق المستخدمه صناعيا في تحضير النيتروجين هي طريقه لند حيث تتم اساله الهواء على أساس ظاهرة جولى وطومسون اللذان وجدا انه عند السماح لغاز تحت ضغط كبير بالتمدد خلال فتحه ضيقه بدون اكتساب طاقه خارجيه فان درجه حرارته تنخفض نتيجه ان الغاز يبذل ضغطا داخليا في التغلب على قوى التجاذب بين جزيئاته وبتكرار عمليه الضغط فالتبريد فالتمدد بدون اكتساب طاقه يتحول الهواء إلى الحاله السائله.و بتكرار هذه العمليه نحصل على نيتروجين نقى ويتبقى أكسجين نقى في الحاله السائله كذلك إذا سمحنا للهواء ان يسيل ببطء فان غاز الأكسجين هو الذي يسيل تاركا غاز النيتروجين ويضغط كل غاز في اسطوانات من الصلب وتباع في الاسواق.