الخصائص الفيزيائية لغاز النيتروجين

يشكل النيتروجين الجزء الأكبر من الغلاف الجوي للأرض: 78.1٪ من حيث الحجم. إنه خامل جدًا عند درجة الحرارة والضغط القياسيين لدرجة أنه أطلق عليه اسم "أزوت" (يعني "بدون حياة") في طريقة أنطوان لافوازييه للتسمية الكيميائية. ومع ذلك ، فإن النيتروجين جزء حيوي من إنتاج الغذاء والأسمدة ومكون من الحمض النووي لجميع الكائنات الحية.

غاز النيتروجين (الرمز الكيميائي N) خامل بشكل عام وغير معدني وعديم اللون والرائحة والمذاق. عددها الذري 7 ووزنها الذري 14.0067. تبلغ كثافة النيتروجين 1.251 جرام / لتر عند درجة حرارة 0 مئوية وثقل نوعي يبلغ 0.96737 ، مما يجعله أخف قليلاً من الهواء. عند درجة حرارة -210.0 درجة مئوية (63 كلفن) وبتركيز 12.6 كيلو باسكال ، يصل النيتروجين إلى نقطته الثلاثية (النقطة التي يمكن أن يتواجد عنصر فيها في الأشكال الغازية والسائلة والصلبة في وقت واحد).

عند درجات حرارة أقل من نقطة غليان النيتروجين البالغة -195.79 درجة مئوية (77 كلفن) ، يتكثف النيتروجين الغازي في نيتروجين سائل ، وهو سائل يشبه الماء ويظل عديم الرائحة وعديم اللون. يتصلب النيتروجين عند نقطة انصهار تبلغ -210.0 درجة مئوية (63 كلفن) في مادة صلبة ناعمة تشبه الثلج.

يشكل النيتروجين روابط ثلاثية التكافؤ في معظم المركبات. في الواقع ، يُظهر النيتروجين الجزيئي أقوى رابطة ثلاثية طبيعية ممكنة بسبب الإلكترونات الخمسة الموجودة في الغلاف الخارجي للذرة. هذه الرابطة الثلاثية القوية ، جنبًا إلى جنب مع القدرة الكهربية العالية للنيتروجين (3.04 على مقياس بولينج) ، تفسر عدم نشاطها.

يعتبر غاز النيتروجين مفيدًا في البيئات الصناعية والإنتاجية بسبب وفرته وعدم نشاطه. في إنتاج الغذاء ، يمكن لأنظمة إخماد غاز النيتروجين أن تطفئ الحرائق دون خوف من التلوث. يتم إنتاج الحديد والصلب والمكونات الإلكترونية الحساسة للأكسجين أو الرطوبة في جو من النيتروجين. عادة ما يتم الجمع بين غاز النيتروجين وغاز الهيدروجين لإنتاج الأمونيا.

في عام 2001 ، ذكرت مجلة "نيتشر" أن علماء معهد كارنيجي بواشنطن كانوا قادرين على تحويل النيتروجين الغازي إلى حالة صلبة عن طريق تعريض الشكل الغازي لضغط شديد. ضغط الباحثون على عينة من النيتروجين بين قطعتين من الماس بقوة تعادل 1.7 مليون مرة ضغط الهواء الجوي ، وتحويل العينة إلى مادة صلبة صافية تشبه الجليد ، ولكن مع هيكل بلوري مثل ذلك الماس. عند درجات حرارة أقل من -173.15 درجة مئوية (100 كلفن) ، تظل العينة صلبة عند إزالة الضغط. عندما يعود إلى الحالة الغازية ، يطلق النيتروجين كميات كبيرة من الطاقة ، وفقًا لأستاذ الفيزياء الرائد الدكتور ريتشارد إم. مارتن ليتكهن باستخدامه كوقود للصواريخ.