نیتروژن چیست و از کاربردهای آن چه می دانید ؟

نیتروژن 

نیتروژن با نماد N، عنصر شماره ۷ جدول تناوبی است. عدد اتمی و عدد جرمی آن به ترتیب ۷ و ۱۴ است. این ماده، غیر فلز در گروه ۱۵ و تناوب دوم جدول تناوبی مندلیف جای دارد. عنصر نیتروژن دارای ۵ الکترون ظرفیت در اوربیتال است.

این عنصر، ۷۸% از جو زمین را تشکیل می دهد. این ماده سه ظرفیتی به سهولت با عناصر دیگر پیوند برقرار می کند. N، در شرایط و دمای استاندارد به صورت گاز یافت می شود. نگین تجارت شرق، در این مقاله به بررسی عنصر شیمیایی نیتروژن پرداخته است. بدین منظور تا انتهای این مطلب همراه ما بمانید.

💡فهرست مطالب

• 1. نیتروژن چیست ؟
  2. پیشینه عنصر
  3. کاربرد
  4. نقش نیتروژن در بدن انسان و گیاهان
  5. منابع
  6. خطرات
  7. ذخیره سازی

نیتروژن چیست ؟

نیتروژن یک گاز غیرفلزی معمولی بی رنگ، بی بو، بی مزه و عمدتاً دو اتمی است. در لایه بیرونی خود پنج الکترون دارد. از این رو، در بیشتر ترکیبات سه ظرفیتی است.

پیشینه عنصر نیتروژن

ترکیبات نیتروژنی، در قرون وسطی کشف شدند. در آن زمان، شیمیدانان، اسید نیتریک را به عنوان بازدم آب می شناختند. عنصر نیتروژن، با عنوان لاتین nitrum، توسط رادرفورد در سال ۱۷۷۲ کشف شد. و به دنبال آن، در اوایل قرن هجدهم توسط، Henry Cavendish و Joseph Priestley کشف شد. آن‌ها نام هوای سوخته را بر این عنصر نهادند. عنصر نیتروژن گازی بی اثر است، بنابراین، Antoine Lavoisier آن را ازت نامید. ازت به معنای بدون زندگی است.

 کاربردهای نیتروژن

مهم ترین و اصلی ترین کاربردهای عنصر N، شامل موارد زیر می شود.

•  در تهیه و تولید آمونیاک (از طریق فرایند هابر (Haber) ) و اسیدنیتریک مورد استفاده قرار می گیرد.
•   به عنوان کود و مواد تقویتی
• به عنوان مبرد جهت انجماد و حمل مواد غذایی استفاده می شوند.
• در سلول های تولید مثل
• در ذخیره سازی پایدار نمونه های بیولوژیکی یا زیستی استفاده می شود.
• در مواد منفجره (ترکیبات نیترات شده مانند نیتروگلیسیرین و تری نیترو تولوئن (تی‌ان‌تی) استفاده می شود.)
• در تولید قطعات الکترونیکی (دیود، مدارهای یکپارچه و ترانزیستور)
• در تولید فولاد و فلزات ضد زنگ
• به عنوان سوخت اتومبیل
• در باد لاستیک های وسایل نقلیه
• به عنوان سوخت مایع موشک (نکته : هیدرازین و مشتقات آن نیز به عنوان سوخت موشک استفاده می شوند.)
• به عنوان ماده خنک کننده جهت منجمد کردن غذا و نگهداری اجساد استفاده می شود.

نقش نیتروژن در بدن انسان

تولید پروتئین، یکی از مهم ترین نقش های این عنصر در عملکرد سیستم بدن است. سایر نقش های عبارتند از :

• جهت ساخت پروتئین در خون، پوست، مو و ماهیچه استفاده می شود.
• در فرآیندهای متابولیکی استفاده می شوند.
• اسیدهای نوکلئیک DNA که تشکیل دهنده ژن ما است نیز حاوی این ماده است.
• RNA، که در سنتز پروتئین استفاده می شود، نیز حاوی نیتروژن است.

نقش نیتروژن در گیاهان

این عنصر، غذای اصلی گیاهان به شمار می آید. که در موارد زیر در گیاهان مصرف و استفاده می شود.

انتقال الکترون – به عنوان کاتالیزور در واکنش های شیمیایی –  تولید و ساخت اسید آمینه – کلروفیل  –  در فرآیندهای فیزیولوژیکی –  در رشد گیاهان به ویژه برگ، ساقه و ریشه (رشد ریشه به بهبود کیفیت میوه، افزایش محتوای پروتئین، جذب و استفاده بیشتر از سایر مواد مغذی مانند پتاسیم و فسفر کمک می کند.)

منابع

گاز نیتروژن (N2) 78.1 درصد از حجم هوای زمین را تشکیل می دهد. در مقایسه، جو مریخ تنها ۲٫۶ درصد نیتروژن است. گاز نیتروژن را می توان از یک منبع پایان پذیر در اتمسفر ما با مایع سازی و تقطیر کسری به دست آورد. نیتروژن در تمام سیستم های زنده به عنوان بخشی از ترکیبات بیولوژیکی یافت می شود.

ترکیبات و اجزا تشکیل دهنده آن

نیترات سدیم (NaNO3) و نیترات پتاسیم (KNO3) از تجزیه مواد آلی با ترکیبات این فلزات تشکیل می شوند. در مناطق خشک خاصی از جهان این نمکدان ها به مقدار زیاد یافت می شوند و به عنوان کود استفاده می شوند. سایر ترکیبات نیتروژن معدنی عبارتند از : اسید نیتریک (HNO3)، آمونیاک (NH3)، اکسیدها (NO، NO2، N2O4، N2O)، سیانیدها (CN-) و … .

چرخه نیتروژن یکی از مهمترین فرآیندهای موجود در طبیعت برای موجودات زنده است. اگرچه گاز نیتروژن نسبتاً بی اثر است، باکتری های موجود در خاک قادرند نیتروژن را به شکل قابل استفاده (به عنوان کود) برای گیاهان “تثبیت” کنند. به عبارت دیگر، طبیعت روشی برای تولید نیتروژن برای رشد گیاهان ارائه کرده است. حیوانات مواد گیاهی را که نیتروژن در سیستم آنها گنجانده شده است، عمدتاً به عنوان پروتئین می خورند. این چرخه زمانی تکمیل می شود که سایر باکتری ها ترکیبات نیتروژن زائد را به گاز نیتروژن تبدیل کنند. نیتروژن برای زندگی بسیار مهم است، زیرا جزئی از تمام پروتئین ها است.

خطرات

این عنصر گازی با عنوان گازی کاملا بی اثر شناخته شده است. اما در برخی موارد عوارض زیر را در پی خواهد داشت.

• کودهای نیتراتی که حاوی سیانور (CN^–) ترکیب نیتروژنی بسیار سمی هستند، جز منابع آلوده کننده رودها و آب های زیر زمینی است.
• این ماده، در اثر سرما مایع می شود. و در اثر برخورد با دست موجب ترک و خشک شدن پوست می شود.
• این ماده، ۷۸% اتمسفر را شامل می شود. اگر مقدار آن افزایش یابد در کمتر از ۳۰ دقیقه، انسان جان خود را از دست می دهد.

حریق- آتش سوزی

این عنصر غیر قابل اشتعال است. اما در صورت آتش سوزی در دمای بالا باعث ترکیدگی ظروف می شود. البته، در حضور اکسیژن و دمای بالا، اکسیدهای خطرناک نیتروژن تولید خواهند شد.

انفجار نیتروژن مایع

در صورت افزایش فشار ممکن ظروف نامناسب منفجر شوند. این انفجار می تواند به محیط اطراف صدمه بزند. علاوه بر این، مقدار کنترل نشده آن می تواند در صورت برخورد با پوست موجب سوختگی شدید شود.

در صورت نشتی نیتروژن چه اقدامی باید صورت گیرد ؟

از دست زدن یا راه رفتن در میان مواد ریخته شده خودداری کنید. نشت را متوقف کنید اگر می توانید بدون خطر انجامش بدهید. از اسپری آب برای کاهش بخارات یا منحرف کردن رانش ابر بخار استفاده کنید. از تماس روان آب با مواد ریخته شده خودداری کنید. آب را به سمت نشت یا منبع نشت هدایت نکنید. در صورت امکان، ظروف نشتی را بچرخانید تا گاز به جای مایع خارج شود. از ورود به آبراه ها، فاضلاب ها، زیرزمین ها یا مناطق محدود جلوگیری کنید. اجازه دهید تا ماده تبخیر شود. منطقه را تهویه کنید.

احتیاط : هنگام تماس با مایعات یخچالی/برودتی، بسیاری از مواد شکننده می شوند و بدون هشدار ممکن است بشکنند.

کمک های اولیه

در صورت تماس آن با پوست، چشم و خوردن به سرعت با فوریت های پزشکی تماس بگیرید. اطمینان حاصل کنید که پرسنل پزشکی از مواد درگیر، آگاه هستند. و اقدامات احتیاطی را برای محافظت از خود انجام می دهند.

استنشاق :

در صورت استنشاق یا تنفس، فرد را به بیرون از محل کار منتقل کنید. در صورت عدم تنفس، به فرد تنفس مصنوعی بدهید. با پزشک در تماس باشید.

پوست :

در صورت تماس با پوست موجب سرما زدگی آن می شود. در این صورت پوست را در آب ولرم خیس کنید.

کمک های اولیه استنشاقی

هوای تازه استراحت کنید. در صورت نیاز به تنفس مصنوعی، آن را دریافت کنید. برای مراقبت های پزشکی، به بیمارستان مراجعه کنید.

کمک های اولیه پوست

در مورد سرمازدگی : پوست را با آب فراوان شست و شو دهید. لباس ها را از تن در نیاورید. برای مراقبت های پزشکی، به بیمارستان مراجعه کنید.

کمک های اولیه چشم

ابتدا چشم را، به مدت چند دقیقه با آب فراوان شست و شو دهید (در صورت امکان لنزهای تماسی را از چشم خارج کنید)، سپس برای مراقبت های پزشکی، به بیمارستان مراجعه کنید.

ذخیره سازی

در ساختمان های ضد حریق نگهداری شود. در اتاقی با تهویه مناسب نگهداری و ذخیره شود.