عنصر النيتروجين وخصائصه

ما هو النيتروجين

هو واحد من أهم العناصر الكيميائيّة المعروفة، يُرمز له بالرمز”N”، له عدد ذري يساوي”7″، يقع في الجدول الدوري ضمن المجموعة الخامسة عشر والدورة الثانية، يتبع في تصنيفه إلى اللافلزات، يُعتبر عنصر رئيسي للمجموعة التي ينتمي إليها حيث تسمى تلك المجموعة بإسمه “مجموعة النيتروجين”.

يظهر النيتروجين على شكل غاز ثنائيّ الذرة يُعطى الرمز”N2″، وذلك عند توافر كل من الضغط والحرارة تحت الظروف القياسيّة، حيث يكون هذا الغاز عديم اللون والطعم والرائحة.

يمتاز النيتروجين بوفرته بكثرة في الكون، حيث وجدث كميّات كبيرة منه في تركيب كل من مجرة درب التبانة إلى جانب المجموعة الشمسية، أما على سطح الأرض فقد يُشكل غاز النيتروجين النسبة الأكبر لغلاف الأرض الجويّ، ولكن وعلى الرغم من وفرته العالية إلا أنّه لا يمكن أن يتم العثور على هذا العنصر على شكل أملاح لاعضوية.

هذا وقد يعتبر النيتروجين المُكون الأساسيّ في تركيب العديد من الأنسجة الحيّة، وبشكلٍ خاص يدخل النيتروجين في تركيب الاحماض الأمينية إلى جانب اعتباره حمضاً نووياً فإنّه يدخل في تركيب الأحماض النووية المختلفة.

يعود السبب في تكوين وانتشار الكربون في الكون إلى تفاعلات الانصهار النجمي، حيث تم العثور على آثار لمركبات النيتروجين في الوسط بين النجمي وذلك عن طريق استخدام مقراب خاص، إضافةً إلى ذلك فإنّه يدخل في تركيب واحد من أغلفة القمر المعروف باسم تيتان والذي يدور بشكل دوري في كوكب زحل.

مركبات النيتروجين

يحتوي النيتروجين على مجموعة من المُركبات الكيميائيّة نذكر منها الأمونياك، يعتبر هذا المركب من أهم المركبات الكيميائيّة، حيث يتم انتاح وتكوين هذا المركب صناعياً وذلك عن طريق القيام بعملية تثبيت للنيتروجين، كما أنّه يُتبع في تصنيفه الكيميائي إلى هيدريد النيتروجين.

هذا وقد يرتبط النيتروجين مع مجموعة من الهالوجينات؛ وذلك حتى يتم تكوين مركبات ثلاثي هاليد النيتروجين، إلى جانب ذلك فإنّ النيتروجين يحتوي على مجموعة من الأكاسيد من أهم هذه الأكاسيد هو أكسيد النتروز الذي يميل إلى الانحلال في الماء حتى يعطي أحادي أكسيد النيتروجين، في حين ينتح ثنائي أكسيد النيتروجين نتيجة انحلال أكسيد النتريك.

استخدامات النيتروجين

• يدخل النيتروجين في صناعة العديد من المركبات كالأمونيا وحمض النتريك.

• يتم استخدامه بشكل كبير في صناعة الأسمدة.

• يتم دمج كل من غاز النيتروجين وغاز ثاني أكسيد الكربون وذلك لتكوين مادة تعمل على حفظ الأغذية.

• يتم استخدام غاز النيتروجين بشكل بسيط لملىء العديد من المصابيح المتوهجة؛ وذلك نظراً لكونه رخيص الثمن بالمقارنة مع العناصر الأخرى.

• يدخل النيتروجين في صناعة الفولاذ.

• يتم استخدامه بشكل كبير في محركات وأنظمة الطائرات؛ وذلك لقدرته على تخفيف خطر اشتعال الوقود.

• يستخدم النيتروجين قي تعبئة إطارات العجلات للطائرات إلى جانب سيارات السباق.

• يتم استخدامه في المختبرات في مجال تحضير وتجهيز العينات.

نظائر النيتروجين

يحتوي النيتروجين على نظيرين مُستقرين هما نظير الكربون”14″ وهو الأكثر انتشاراً وتواجداً، ونظير الكربون”15″، هذا وقد يتم التحكم بتسب تواجد هذه النظائر في التربة عن طريق العديد من التفاعلات الحيوية كتفاعل النترجة أو تفاعل نزع النيتروجين.

هذا وقد يحتوي النيتروجين أيضاً على مجموعة من النظائر التي يتم انتاجها وصناعتها مخبرياً ومن هذه النظائر نظير الكربون “13” ذو عمر النصف القليل حيث أنّه قد لا يتجاوز في عمره عشر دقائق، إضافةً إلى وجود نظير الكربون”16″، والذي يصل عمر النصف له مايقارب سبع ثواني، وعند اضمحلال هذا النظير ستصدر كمية كبيرة من أشعة غاما.

خصائص النيتروجين

• يُعتبر النيتروجين غازاً ليس له طعم أو رائحة أو لون وذلك ضمن الظروف العادية لكل من الضغط والحرارة.

• يمتاز النيتروجين بأنّه من الغازات غير القابلة للاشتعال.

• له نظام بلوريّ مكعب الشكل.

• ينحل النيتروجين في الماء ولكن بشكل ضعيف جداً.

• يمكن أن يتشابه النيتروجين مع الألماس في البنية البلورية.

• يمكن أن يتوهج النيتروجين ولكن ضمن شروط ومعايير مُحددة.

• يمتاز النيتروجين بشفافيته العالية بالمقارنة مع الأشعة تحت الحمراء.

• يحتوي النيتروجين على كهروسلبية عالية نوعاً ما.

• يوجد في غلافه الأخير للذرة خمس إلكترونات تكافؤ.

• يمتاز عن غيره من العناصر بقدرته على التفاعل مع نفسه.

• يُعتبر النيتروجين غير نشط كيميائياً.

احتياطات الأمان

يُعتبر النتيروجين من الغازات غير القابلة للاشتعال، ولكن في حال تم اطلاق كميات كبيرة من هذا الغاز وبسرعات عالية فإنّه سيحل محل الأكسجين الأمر الذي يؤدي إلى الإختناق مباشرة، كما أنّه وعند استنشاق هذه الكميّات فإنّه سيؤدي إلى الشعور بالتخدير، خاصةً لدى الغواصين حيث يشعر الغواص بفقدان الوعي ولكن بشكل جزئي.

كما أنّ تلامس الجلد للنيتروجين يؤدي إلى الإصابة بما يُعرف بالتثليج، وهو مرض يصيب الجلد نتيجة الشعور بالبرد الشديد، حيث أن هذا المرض قد يحدث بشكلٍ مُفاجىء وسريع أو أنّه قد يأخذ عدة ثواني وذلك تبعاً لدرجة حرارة السائل.

ومن الامور الواجب مراعاتها عند استخدام وتعبئة هذا الغاز أنّه يجب على الشخص أن يرتدي قفازات وكمامات إلى جانب أخذ واتباع كل وسائل الحماية المخبرية، فمثلاً يمكن استخدام حساسات الأكسجين أحياناً كوسيلة لحماية الجلد والعينين من خطر غاز النيتروجين.