تغییر مسیر از: Nitrogen

Carbon - Nitrogen - Oxygen N P جدول کامل عمومی نام , علامت اختصاری , شماره Nitrogen, N, 7 گروه شیمیایی نافلز گروه , تناوب , بلوک 15 «VA), 2 , p جرم حجمی , سختی 1.2506 kg/m3(273K), NA رنگ بی‌رنگ خواص اتمی وزن اتمی 14.0067 amu شعاع اتمی (calc.) 65 (56) pm شعاع کووالانسی 75 pm شعاع وندروالس 155 pm ساختار الکترونی He]2s22p3] -e بازای هر سطح انرژی 2, 5 درجه اکسیداسیون (اکسید) ±3,5,4,2 (اسید قوی) ساختار کریستالی شش گوش خواص فیزیکی حالت ماده گاز__ نقطه ذوب 63.14 K (-345.75 ?F) نقطه جوش 77.35 K (-320.17 ?F) حجم مولی 13.54 ש»10-3 ««متر مکعب بر مول گرمای تبخیر 2.7928 kJ/mol گرمای هم‌جوشی 0.3604 kJ/mol فشار بخار Pa at K سرعت صوت 334 m/s at 298.15 K متفرقه الکترونگاتیویته 3.04 «درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 1040 J/kg*K رسانائی الکتریکی __ 106/m اهم رسانائی گرمایی 0.02598 W/m*K 1st پتانسیل یونیزاسیون 1402.3 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 2856 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 4578.1 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 7475.0 kJ/mol 5th پتانسیل یونیزاسیون 9444.9 kJ/mol 6th پتانسیل یونیزاسیون 53266.6 kJ/mol 7th پتانسیل یونیزاسیون 64360 kJ/mol پایدارترین ایزوتوپها ایزو وفور طبیعی نیمه عمر DM DE MeV DP 13N {syn.} 9.965 m e capture 2.220 13C 14N 99.634% N با 7 نوترون پایدار است. 15N 0.366% N با 8 نوترون پایدار است واحدهای SI & STP استفاده شده است، مگر آنکه ذکر شده باشد.

تاریخچه

نیتروژن (که لاتین آن nitrum و یونانی آن nitron به معنی جوش شیرین محلی ، شکل دادن و ژن یا عامل می‌باشد) ، توسط شخصی به نام "Daniel Rutherford" که آن را هوای مهلک نامید، در سال 1772 کشف شد. دو اواخر قرن 18 ، شیمیدانان بخشی از هوا را یافتند که عمل احتراق را همراهی نمی‌کرد. در همان زمان ، نیتروژن توسط Carl Wilhelm Scheele ، Henry Cavendish و Joseph Priestley که آن را هوای سوخته نامیدند، مطالعه و برسی شد. گاز نیتروژن به‌قدری بی‌اثر بود که Antoine Lavoisier ، آن را ازت که به معنی بدون زندگی است، نام نهاد.

ترکیبات نیتروژن در قرون وسطی شناخته شده بود. کیمیاگران ، اسید نیتریک را به‌عنوان بازدم آب می‌شناختند. ترکیب نیتریک و اسید هیدروکلریک که به‌عنوان تیزاب سلطانی شناخته شده بود، برای آب کردن طلا مشهور بود.

اطلاعات کلی

نیتروژن ، یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آن ، N و عدد اتمی آن 7 است. نیتروژن معمولا به صورت یک گاز ، غیر فلز ، دو اتمی بی‌اثر ، بی‌رنگ ، بی‌مزه و بی‌بو است که 78% جو زمین را در بر گرفته و عنصر اصلی در بافتهای زنده است. نیتروژن ، ترکیبات مهمی مانند آمونیاک ، اسید نیتریک و سیانیدها را شکل می‌دهد.

خصوصیات قابل توجه

نیتروژن ، از گروه غیر فلزات بوده ، دارای بار الکترون منفی 3.0 می‌باشد. نیتروژن ، پنج الکترون در پوسته خود داشته ، در نتیجه در اکثر ترکیبات سه‌ظرفیتی می‌باشد. نیتروژن خالص یک گاز بی‌اثر و بی‌رنگ می‌باشد و 78% جو زمین را به خود اختصاص داده است. در 77K منجمد شده و در 63k به‌صورت مایع تبدیل به ماده برودتی معروف Cryogen می‌شود.

کاربردها

مهمترین کاربرد اقتصادی نیتروژن برای ساخت آمونیاک از طریق فرایند هابر (Haber) می‌باشد. آمونیاک ، معمولا برای تولید کود و مواد تقویتی و اسید نیتریک استفاده می‌شود. نیتروژن همچنین بعنوان پر کننده بی‌اثر ، در مخزنهای بزرگ برای نگهداری مایعات قابل انفجار در هنگام ساخت قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور ، دیود و مدار یکپارچه و همچنین برای ساخت فلزات ضد زنگ استفاده می‌شود.

نیتروژن همچنین به‌صورت ماده خنک کننده ، برای هم منجمد کردن غذا و هم حمل و نقل آن ، نگهداری اجساد و سلولهای تناسلی (اسپرم و تخم مرغ) و در بیولوژی برای نگهداری پایدار از نمونه‌های زیستی کاربرد دارد. نمک اسید نیتریک شامل ترکیبات مهمی مانند نیترات پتاسیم و سدیم و نیترات آمونیم می‌باشد که اولی ، برای تولید باروت و دومی برای تولید کود بکار می‌رود. ترکیبات نیترات شده مانند نیتروگلیسرین و تری‌نیترو تولوئن (TNT) معمولا منفجر شونده هستند.

اسید نیتریک به‌عنوان ماده اکسید کننده در مایع سوخت راکت‌ها استفاده می‌شود. هیدرازین و مشتقات آن نیز در سوخت راکت‌ها بکار می‌روند. نیتروژن ، اغلب در مبردها (Cryogenic) ، به‌صورت مایع (معمولا LN₂) استفاده می‌شود. نیتروژن مایع با عمل تقطیر هوا بدست می‌آید. در فشار جو ، نیتروژن در دمای 195.8- درجه سانتی‌گراد (320.4- درجه فارنهایت) مایع می‌شود.

پیدایش

نیتروژن ، بیشترین عنصر جو کره زمین از نظر حجم می‌باشد. (78.1 % حجمی) و برای اهداف صنعتی با عمل تقطیر هوای مایع بدست می‌آید. ترکیباتی که حاوی این عنصر هستند، در فضای بیرونی نیز مشاهده شده‌اند . نیتروژن -14 در اثر عمل هم‌جوشی هسته‌ای در ستارگان ، تولید می‌گردد. نیتروژن از ترکیبات عمده ضایعات حیوانی (مانند چلغوز یا کود) بوده ، معمولا به‌صورت اوره ، اسید اوریک و ترکیباتی از محصولات نیتروژنی یافت می‌شود.

ترکیبات

اصلی‌ترین هیدرید نیتروژن ، آمونیاک است ( NH₃). البته هیدرازین (N₂H₄) نیز مشهور است. ترکیب آمونیاک ، ساده‌تر از آب بوده ، در محلول ، یون آمونیم (⁴⁺NH₄) را تشکیل می‌دهد. آمونیاک مایع در حقیقت کمی آمفیروتیک بوده ، آمونیاک و یونهای آمینه (^-NH₂) را بوجود می‌آورد که البته هر دو نمک آمیدها و نیترید شناخته شده‌اند، ولی در آب تجزیه می‌شوند. ترکیبات جانشین آمونیاک به‌تنهایی یا باهم ، آمین نامیده می‌شوند. زنجیره‌ها ، حلقه‌ها و ساختارهای بزرگتر هیدریدهای نیتروژنی نیز شناخته شده‌اند، ولی در واقع ناپایدار هستند.

گروههای دیگر آنیونهای نیتروژن ، آزیدین‌ها (^-N₃) هستند که خطی بوده ، نسبت به دی‌اکسید کربن ، ایزو الکتریک می‌باشند. مولکول دیگر با ساختار مشابه ، منوکسید دی‌نیتروژن N₂O یا گاز خنده می‌باشد و یکی از اکسیدهای گوناگون بوده ، برجسته‌تر از منوکسید نیتروژن (NO ) و دی‌اکسید نیتروژن (NO₂) است که هر دوی آنها الکترون غیر زوج دارند که دومی تمایلی را به دی‌مر شدن نشان داده ، از اجزای تشکیل دهنده هوای آلوده است.

اکسیدهای استاندارد بیشتری مانند تری‌اکسید دی‌نیتروژن (N₂O₃) و پنتاکسید دی‌نیتروژن (N₂O₅) معمولا تا حدی ناپایدار و قابل انفجار هستند. اسیدهای متناظر آنها ، نیتروس (HNO₂) و اسید نیتریک (HNO₃) بوده ، ‌با نمکهای متناظر که نیتریتها و نیتراتها نامیده می‌شوند. اسید نیتریک یکی از چند اسیدی است که از هیدرونیوم ، قوی‌تر می‌باشد.

نقش بیولوژیکی

نیتروژن ،‌ عنصر اصلی اسیدهای آمینه و اسیدهای هسته‌ای که نیتروژن را ماده ای حیاتی برای ادامه زندگی می‌کنند، می‌باشد. لوبیا مانند اکثر گیاهانی که دانه‌های سبوسی دارند، می‌تواند عمل بازیافت نیتروژن را بطور مستقیم از هوا انجام دهد، چراکه ریشه‌های آنها دارای برآمدگی‌هایی برای نگهداری میکروبهایی است که عمل تبدیل به آمونیاک را با فرایندی به نام تثبیت نیتروژن انجام می‌دهند، می‌باشد. این گیاهان ، آمونیاک را به اکسیدهای نیتروژن و آمینو اسید تبدیل کرده ، پروتئین می‌سازند.

ایزوتوپها

نیتروژن ، دو ایزوتوپ پایدار دارد: (N-14 , N-15) که مهمترین آن دو N-14 99.634% می‌باشد که در چرخه CNO در ستارگان تولید می‌شود. مابقی ، ایزوتوپ N-15 می‌باشد. یکی از ده ایزوتوپی که به‌صورت مصنوعی تولید می‌شوند، دارای نیمه عمر نه دقیقه‌ای بوده ، ایزوتوپهای دیگر ، نیمه عمر چند ثانیه یا کمتر دارند. واکنشهای بیولوژیکی-واسطهای (مانند همانند سازی ، جذب و ترکیب نیترات‌سازی) و ... ، پویایی نیتروژن در خاک را به‌شدت کنترل می‌کنند.

این ترکیبات ، معمولا باعث عمل غنی‌سازی N-15 لایه زیرین و تخلیه محصول می‌شود. البته این فرایند سریع ، اغلب مقادیری از آمونیوم و نیترات نیز در بردارد. خاک نیتراتی نسبت به خاک آمونیومی ، توسط ریشه درختان بهتر جذب و ترکیب می‌شود.

هشدارها

کودهای نیتراتی شسته شده ، منبع اصلی آلودگی رودها و آبهای زیرزمینی است. سیانو (^-CN) ، حاوی ترکیباتی است که بی‌نهایت سمی بوده ، برای حیوانات و همه پستانداران کشنده است.

ارتباطات خارجی

• WebElements.com
• http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/N.html EnvironmentalChemistry.com - Nitrogen
• http://education.jlab.org/itselemental/ele007.html It's Elemental - Nitrogen
• http://www.sunysccc.edu/academic/mst/ptable/n.html Schenectady County Community College - Nitrogen