คุณสมบัติทางกายภาพของก๊าซไนโตรเจน

ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบของชั้นบรรยากาศของโลก: 78.1 เปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร มันเฉื่อยมากที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐานจนเรียกว่า "azote" (หมายถึง "ไม่มีชีวิต") ในวิธีการตั้งชื่อทางเคมีของ Antoine Lavoisier อย่างไรก็ตาม ไนโตรเจนเป็นส่วนสำคัญของการผลิตอาหารและปุ๋ย และเป็นส่วนประกอบของ DNA ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

ก๊าซไนโตรเจน (สัญลักษณ์ทางเคมี N) โดยทั่วไปจะเป็นเฉื่อย อโลหะ ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และรสจืด เลขอะตอมของมันคือ 7 และมีน้ำหนักอะตอมเท่ากับ 14.0067 ไนโตรเจนมีความหนาแน่น 1.251 กรัม/ลิตรที่อุณหภูมิ 0 C และความถ่วงจำเพาะที่ 0.96737 ทำให้มีน้ำหนักเบากว่าอากาศเล็กน้อย ที่อุณหภูมิ -210.0 C (63K) และแรงดัน 12.6 กิโลปาสกาล ไนโตรเจนถึงจุดสามจุด (จุดที่องค์ประกอบสามารถมีอยู่ในรูปก๊าซ ของเหลว และของแข็งได้พร้อมกัน)

ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดของไนโตรเจนที่ -195.79 C (77K) ก๊าซไนโตรเจนจะควบแน่นเป็นไนโตรเจนเหลว ซึ่งเป็นของเหลวที่มีลักษณะคล้ายน้ำและยังคงไม่มีกลิ่นและไม่มีสี ไนโตรเจนจะแข็งตัวที่จุดหลอมเหลว -210.0 C (63K) กลายเป็นก้อนหิมะที่มีลักษณะเป็นปุย

ไนโตรเจนสร้างพันธะไตรวาเลนต์ในสารประกอบส่วนใหญ่ อันที่จริง โมเลกุลไนโตรเจนแสดงพันธะสามตามธรรมชาติที่แรงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากอิเล็กตรอนห้าตัวในเปลือกนอกของอะตอม พันธะสามที่แข็งแกร่งนี้ พร้อมด้วยอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงของไนโตรเจน (3.04 ในระดับ Pauling) อธิบายถึงความไม่ทำปฏิกิริยาของมัน

ก๊าซไนโตรเจนมีประโยชน์ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมและการผลิตเนื่องจากมีปริมาณมากและไม่เกิดปฏิกิริยา ในการผลิตอาหาร ระบบระงับก๊าซไนโตรเจนสามารถดับไฟได้โดยไม่ต้องกลัวการปนเปื้อน เหล็ก เหล็กกล้า และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งไวต่อออกซิเจนหรือความชื้น ถูกผลิตขึ้นในบรรยากาศที่มีไนโตรเจน โดยทั่วไปแล้วก๊าซไนโตรเจนจะถูกรวมเข้ากับก๊าซไฮโดรเจนเพื่อผลิตแอมโมเนีย

ในปี 2544 "ธรรมชาติ" รายงานว่านักวิทยาศาสตร์ของสถาบันคาร์เนกีแห่งวอชิงตันสามารถเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจนเป็นสถานะของแข็งได้โดยการกดก๊าซให้อยู่ในสภาวะที่มีความดันสูง นักวิจัยกดตัวอย่างไนโตรเจนระหว่างเพชรสองชิ้นที่มีแรงเทียบเท่า 1.7 ล้านเท่าของ ความกดอากาศในบรรยากาศ ทำให้ตัวอย่างกลายเป็นน้ำแข็งใสคล้ายก้อนน้ำแข็ง แต่มีโครงสร้างผลึกคล้ายของ เพชร. ที่อุณหภูมิต่ำกว่า -173.15°C (100K) ตัวอย่างจะยังคงเป็นของแข็งเมื่อกดออก เมื่อมันเปลี่ยนกลับเป็นก๊าซไนโตรเจนในสถานะก๊าซจะปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก ดร. Richard M. ศาสตราจารย์ฟิสิกส์ชั้นนำ มาร์ตินคาดการณ์การใช้เชื้อเพลิงจรวด