מאפיינים פיזיים של גז חנקן

החנקן מהווה את עיקר האטמוספירה של כדור הארץ: 78.1 אחוזים בנפח. הוא כל כך אינרטי בטמפרטורה ולחץ סטנדרטיים שהוא מכונה "אזוטה" (שפירושו "ללא חיים") בשיטת המינוח הכימי של אנטואן לבואזיה. עם זאת, חנקן הוא חלק חיוני בייצור המזון והדשן ומהווה מרכיב ב- DNA של כל היצורים החיים.

גז חנקן (סמל כימי N) הוא בדרך כלל אינרטי, לא מתכתי, חסר צבע, חסר ריח וחסר טעם. מספר האטום שלו הוא 7, ומשקלו האטומי הוא 14.0067. לחנקן יש צפיפות של 1.251 גרם / ליטר ב 0 צלזיוס ומשקל ספציפי של 0.96737, מה שהופך אותו לקל מעט יותר מהאוויר. בטמפרטורה של -210.0 צלזיוס (63K) ובתחושה של 12.6 קילופסקלים, החנקן מגיע לנקודת המשולש שלו (הנקודה שאלמנט יכול להתקיים בצורות גזיות, נוזליות ומוצקות בו זמנית).

בטמפרטורות מתחת לנקודת הרתיחה של חנקן -195.79 צלזיוס (77K), חנקן גזי מתעבה לחנקן נוזלי, נוזל הדומה למים ונשאר חסר ריח וחסר צבע. חנקן מתמצק בנקודת התכה של -210.0 צלזיוס (63K) לכדי מוצק רך הדומה לשלג.

חנקן יוצר קשרים משולשים ברוב התרכובות. למעשה, חנקן מולקולרי מציג את הקשר המשולש הטבעי החזק ביותר האפשרי בשל חמשת האלקטרונים בקליפה החיצונית של האטום. קשר משולש חזק זה, יחד עם האלקטרוני שלילי של חנקן (3.04 בסולם פאולינג), מסבירים את חוסר התגובה שלו.

גז חנקן שימושי במסגרות תעשייתיות וייצור בשל שפעו ואי תגובתו. בייצור מזון, מערכות דיכוי גז חנקן יכולות לכבות שריפות ללא חשש לזיהום. רכיבי ברזל, פלדה ואלקטרוניקה, הרגישים לחמצן או לחות, מיוצרים באווירת חנקן. גז חנקן משולב בדרך כלל עם גז מימן לייצור אמוניה.

בשנת 2001 דיווחה "טבע" כי מדענים ממכון קרנגי מוושינגטון הצליחו להפוך חנקן גזי למצב מוצק על ידי העמדת הצורה הגזית בלחץ עז. החוקרים לחצו דגימת חנקן בין שתי חלקי יהלום בכוח השווה פי 1.7 מיליון מזה לחץ אוויר אטמוספרי, והופך את הדגימה למוצק צלול הדומה לקרח, אך עם מבנה קריסטל כמו זה של יהלום. בטמפרטורות מתחת ל -173.15 מעלות צלזיוס (100K) הדגימה נותרה מוצקה כאשר הוסר לחץ. כאשר הוא חוזר לחנקן במצב גזי משחרר כמויות גדולות של אנרגיה, הפרופסור המוביל לפיזיקה ד"ר ריצ'רד מ. מרטין לשער על השימוש בו כדלק רקטות.