نیتروژن چیست؟

نیتروژن، 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 نمی کرد. 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 به قدری بی اثر 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 به عنوان بازدم آب می شناختند. ترکیب نیتریک و اسید هیدروکلریک که به عنوان تیزاب سلطانی شناخته شده بود، برای آب کردن طلا مشهور بود.

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 بی اثر، بی رنگ، بی مزه و بی بو 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 می دهد.

خصوصیات قابل توجه

نیتروژن، از گروه غیر فلزات بوده، دارای بار الکترون منفی 3.0 می باشد. نیتروژن، پنج الکترون در پوسته خود داشته، در نتیجه در اکثر ترکیبات سه ظرفیتی می باشد. نیتروژن خالص یک گاز بی اثر و بی رنگ می باشد و 78% جو زمین را به خود اختصاص داده است. در 77K منجمد شده و در 63k به صورت مایع تبدیل به ماده برودتی معروف Cryogen می شود.

پیدایش

نیتروژن، بیشترین عنصر جو کره زمین از نظر حجم می باشد. (78.1 % حجمی) و برای اهداف صنعتی با عمل تقطیر هوای مایع به دست می آید. ترکیباتی که حاوی این عنصر هستند، در فضای بیرونی نیز مشاهده شده اند. نیتروژن -14 در اثر عمل هم جوشی هسته ای در ستارگان، تولید می گردد. نیتروژن از ترکیبات عمده ضایعات حیوانی بوده، معمولا به صورت اوره، اسید اوریک و ترکیباتی از محصولات نیتروژنی یافت می شود.

ترکیبات

اصلی ترین هیدرید نیتروژن، آمونیاک است ( NH3). البته هیدرازین (N2H4) نیز مشهور است. ترکیب آمونیاک، ساده تر از آب بوده، در محلول، یون آمونیم (4+NH4) را تشکیل می دهد. آمونیاک مایع در حقیقت کمی آمفیروتیک بوده، آمونیاک و یونهای آمینه (-NH2) را به وجود می آورد که البته هر دو نمک آمیدها و نیترید شناخته شده اند، ولی در آب تجزیه می شوند. ترکیبات جانشین آمونیاک به تنهایی یا باهم، آمین نامیده می شوند. زنجیره ها، حلقه ها و ساختارهای بزرگ تر هیدریدهای نیتروژنی نیز شناخته شده اند، ولی در واقع ناپایدار هستند.

گروههای دیگر آنیونهای نیتروژن، آزیدین ها (-N3) هستند که خطی بوده، نسبت به دی اکسید کربن، ایزو الکتریک می باشند. مولکول دیگر با ساختار مشابه، منوکسید دی نیتروژن N2O یا گاز خنده می باشد و یکی از اکسیدهای گوناگون بوده، برجسته تر از منوکسید نیتروژن (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO2) است که هر دوی آنها الکترون غیر زوج دارند که دومی تمایلی را به دی مر شدن نشان داده، از اجزای تشکیل دهنده هوای آلوده است.

اکسیدهای استاندارد بیشتری مانند تری اکسید دی نیتروژن (N2O3) و پنتاکسید دی نیتروژن (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 می شوند. اسید نیتریک یکی از چند اسیدی است که از هیدرونیوم، قوی تر می باشد.