بحث عن أهمية غاز النيتروجين

كتابة - آخر تحديث: ١٩:٣٤ ، ١١ فبراير ٢٠١٩
بحث عن أهمية غاز النيتروجين

غاز النيتروجين

غاز النيتروجين (بالإنجليزيّة: Nitrogen) هو عنصر لا فلزي عديم اللون، والرائحة، والطعم من عناصر المجموعة الخامسة عشر، والذي يشار إليه بالرمز N، ويحمل العدد الذري 7، وهو العنصر الأكثر وفرةً في الغلاف الجوي للأرض، إذ يتكون أربعة أخماس الغلاف منه، بالإضافة إلى ذلك فإنه يعد العنصر السادس في الوفرة الكونية، ويشكل غاز النيتروجين في الغلاف الجوي المصدر الرئيسي له لأعمال التجارة والصناعة، كما يوجد في الغلاف أيضاً على شكل كميات صغيرة متغيرة من أملاح الأمونيوم، والأمونيا، وحمض النيتريك، وأكاسيد النيتروجين، وقد وُجد النيتروجين الحر في عدد من النيازك (بالإنجليزيّة: meteorites)، وفي غازات الألغام والبراكين وبعض الينابيع المعدنية، وفي بعض النجوم والسُدم (بالإنجليزيّة: nebulae)، وفي الشمس أيضاً.[١]


أهمية غاز النيتروجين

الدور البيولوجي للنيتروجين

يلعب النيتروجين دوراً حيوياً كبيراً، فهو العنصر الموجود في جميع الكائنات الحية، وأحد مكونات الأحماض الأمينية، أي أنه يدخل في تكوين البروتينات والأحماض النووية، كما أنه المكوّن لجميع النواقل العصبية (بالإنجليزيّة: neurotransmitters) تقريباً، والمكوّن الرئيسي للقلويات، ويتم تدوير النيتروجين عبر الكائنات الحية بصورة طبيعية فيما يُعرف باسم دورة النيتروجين، إذ تحصل النباتات والطحالب عليه على شكل نترات، بينما تحصل الحيوانات عليه من خلال استهلاك الكائنات الحية الأخرى، والتي تحتوي عليه في البروتينات والأحماض النووية المكونة لها، كما تحول ميكروبات التربة مركبات النيتروجين إلى نترات مرةً أخرى لاستخدامها، بالإضافة إلى أن البكتيريا المُثبتة للنيتروجين تُجدّد إمدادات النترات فيها بشكل مُباشر من الغلاف الجوي.[٢][٣]


النيتروجين في الصناعة

يُستخدم النيتروجين في العديد من الصناعات، ومنها ما يأتي:[٤]

  • يستخدم غاز النيتروجين في تغليف المواد الغذائية بديلاً للأكسجين، مما يجعل الطعام يدوم لمدة أطول، كما يمكن استخدامه كبطانة حول الطعام لحمايته من التلف في عملية النقل.
  • يُستخدم غاز النيتروجين في لحام الإلكترونيات.
  • يدخل النيتروجين في صناعة الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال استخدام النيتروجين كطلاء له، مما ينتج فولاذ أقوى مقاوم للتأكل.
  • من الممكن استخدام غاز النيتروجين لتخليص السوائل من المركبات العضوية المتطايرة الموجودة فيها قبل التخلص منها، مما يخفف من التلوث.
  • يُستخدم غاز النيتروجين لصناعة اللمبات الضوئية، إذ يكون بديلاً أقل تكلفة من الأرغون في المصابيح المتوهجة.
  • يستخدم النيتروجين في إطفاء الحرائق المحتملة في التعدين عن طريق التخلص من الأكسجين الموجود في الهواء، كما يُستخدم لضمان عدم انفجار المنطقة في حال كانت كانت مهملة، بالإضافة إلى منع الانفجارات في الأماكن شديدة الخطورة كمرافق التصنيع، والمنشأت الكيميائية.
  • يفيد غاز النيتروجين في نفخ الإطارات، وإعطائها عمراً أطول عن طريق تقليل الأكسدة، كما يحسّن من ضغط الغاز المُحتجز فيها.
  • يدخل غاز النيتروجين في الصناعات البترولية، إذ يُستخدم في التخلص من الغازات في الخزانات الكبيرة لتحضيرها لتخزين النفط، فهو لا يتفاعل مع النفط الموجود كونه خاملاً.[٥]
  • يستخدم النيتروجين في صناعة المواد المختلفة كالمطاط، واللدائن.[٥]
  • تحتاج شركات الأدوية غاز النيتروجين المكرر ذو الجودة العالية ليُستخدم في تخزين، وتكوين المركبات الطبية.[٥]
  • يشكل غاز النيتروجين المجفف، والمضغوط عازلاً لمعدات الجهد العالي، كما يستخدم لدفع السوائل عبر الأنابيب.[٦]
  • يعد النيتروجين أحد أهم مكونات الأسمدة التي تستخدم لزيادة خصوبة التربة، ويستخدم لصناعة الأنواع المختلفة من الأسمدة كالأمونيا، واليوريا.[٦]
  • يدخل النيتروجين في صناعة مكونات المتفجرات كالديناميت، كما يُستخدم لتكوين مجموعة كبيرة من المركبات شديدة التفاعل، وغير المُستقرة كنترات الأمونيوم، وثلاثي يوديد النيتروجين، وحمض النيتريك، والنتروجليسيرين.[٦]


حقائق عن النيتروجين

هناك العديد من الحقائق التي ترتبط بالنيتروجين، ومنها ما يأتي:[٧]

  • يمتلك النيتروجين وزناً ذرياً يساوي 14.0067.
  • حالة النيتروجين في درجة حرارة الغرفة هي الغازية.
  • تم اكتشاف النيتروجين بواسطة الكيميائي والطبيب دانيال رذرفورد في عام 1772م.
  • تساوي درجة غليان النيتروجين -195.79 درجة سيليسيوس، بينما تساوي درجة الانصهار 210 - درجة سيليسيوس.
  • عدد النظائر لعنصر النيتروجين هو ستة عشر اثنان منهما مستقرين.
  • يلعب غاز الأكسجين دوراً في تشكيل ظاهرة الشفق القطبي وفقاً لوكالة ناسا، والتي تحدث غالباً في الأقطاب الشمالية والجنوبية على هيئة عرض طبيعي للضوء في السماء، وذلك نتيجة اصطدام الإلكترونات سريعة الحركة، والقادمة من الفضاء بالنيتروجين والأكسجين في الغلاف الجوي.
  • يستخدم النيتروجين السائل بشكل كبير كمبرد، ومن الأمثلة على ذلك تخزين الحيوانات المنوية، والبويضات، بالإضافة إلى تخزين العديد من الخلايا المُستخدمة في عيادات الخصوبة، أو الأبحاث الطبية.
  • يمكن إنتاج غاز النيتروجين من خلال تسخين محلول مائي لنترات الأمونيوم (NH4NO3)، والتي تستخدم غالباً في الأسمدة.
  • يشكل النيتروجين 95% من الغلاف الجوي الخاص بقمر التيتان (بالإنجليزيّة:Titan)، وهو أكبر أقمار زحل.
  • وفقاً للجمعية الملكية للكيمياء فقد أُنتج النتيروجين على شكل كلوريد الأمونيوم NH4Cl من خلال تسخين مزيج البول، والملح، والفضلات الحيوانية في مصر القديمة.
  • يعد التقطير التجزيئي للهواء المُسال (بالإنجليزيّة: liquefied air) الأساس في الإنتاج التجاري للنيتروجين، والذي من المُمكن إنتاجه أيضاً بشكل كبير من خلال حرق الكربون، أو الهيدروكربونات، وفصل نواتج الماء وثاني أكسيد الكربون عن النيتروجين المُتبقي، وبالإضافة إلى ذلك يمكن إنتاج النيتروجين ضمن نطاق ضيق كإنتاجه عن طريق تسخين أزيد الباريوم (بالإنجليزيّة: barium azide).[١]
  • تشكل أكاسيد النيتروجين مجموعةً من سبع غازات ومركبات مكوّنة من الأكسجين والنيتروجين، ويعدّ أكسيد النيتريك، وثاني أكسيد النيتروجين أكثرها خطورةً، وشيوعاً، وتنبعث أكاسيد النيتروجين من العديد من المصادر كحرق الفحم، وعوادم السيارات، ووقود الديزل، والغاز الطبيعي، وغير ذلك، كما لها العديد من الأضرار كتشكيل الضباب الدخاني، وتكوين الأمطار الحمضية، والتأثير على صحة الإنسان كالتسبب في تهيج الجهاز التنفسي، والجلد، والعيون، وقد يشكل التعرض لمستويات عالية جداً من هذه الأكاسيد خطورةً كبيرة على صحة الإنسان كالتشنجات، والطفرات الجينية، وتزايد سرعة النبض، وقد تصل إلى الموت.[٨]


المراجع

  1. ^ أ ب R. Sanderson (2018-11-23), "Nitrogen"، www.britannica.com, Retrieved 2018-11-28. Edited.
  2. "Nitrogen", www.rsc.org, Retrieved 2018-11-28. Edited.
  3. "Nitrogen", WWW.pubchem.ncbi.nlm.nih.gov, Retrieved 2018-11-28. Edited.
  4. "WHAT IS A NITROGEN GENERATOR USED FOR—THE MANY INDUSTRIAL APPLICATIONS OF NITROGEN GAS", www.onsitegas.com, Retrieved 2018-11-28. Edited.
  5. ^ أ ب ت "What Is Nitrogen Gas Used For?", www.nigen.com,2018-3-20، Retrieved 2018-11-29. Edited.
  6. ^ أ ب ت "Interesting facts about nitrogen element", ww.worldofchemicals.com, Retrieved 2018-11-29. Edited.
  7. Agata Blaszczak-Boxe (2017-9-27), "Facts About Nitrogen"، www.livescience.com, Retrieved 2018-11-29. Edited.
  8. "Nitrogen Oxides", www.toxtown.nlm.nih.gov, Retrieved 2018-11-29. Edited.