عنصر النيتروجين.. اكتشافه وتحضيره وخواصه واهميته

اكتشاف النيتروجين
وجود النيتروجين في الطبيعة
تحضير النيتروجين في المختبر
الغازات النادرة في الهواء
الخواص الفيزيائية
الخواص الكيميائية
أهمية غاز النيتروجين
دورة النيتروجين في الطبيعة

آفاق علمية وتربوية – اكتشف عنصر النيتروجين العالم دانيال رذرفورد في عام 1772، وقد أسماه الهواء المضر أو المؤذي noxious air وحصل عليه من احتراق الفوسفور في حيز محدود من الهواء الجوي فيتحد الفوسفور مع الأكسجين . وقد سماه لافوازييه ۱۸۲۳ آزوت أي الخامل لأنه لا يساعد على الحياة ويسمى الآن بالنيتروجين .

وجود النيتروجين :

1- يوجد النيتروجين ضمن مكونات الهواء الجوي بصورة منفردة حيث بشكل 78 % من الهواء الجوي والذي يتكون أيضا من الأوكسجين وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء وغازات اخرى .
2 – يوجد النيتروجين بصورة مركبات في الطبيعة متحدة مع عناصر أخرى كما في نيترات الصوديوم ( ملح بارود شيلي ) ونیترات البوتاسيوم .
3 – يدخل النيتروجين في تركيب البروتينات في جسم الإنسان والكائنات الأخرى النباتية الحيوانية .

تحضير النيتروجين في المختبر :

باستخدام المركبات النيتروجينية : – اذ يمكن تحضير النيتروجين من تفاعل نيتريت الصوديوم وكلوريد الأمونيوم بوجود الماء حيث ينتج نيتريت الأمونيوم الذي يتفكك حراريا الى الماء والنيتروجين.

الغازات النادرة في الهواء الجوي :

وجد أن كثافة غاز النيتروجين المحضر من الهواء الجوي النقي بعد تخليصه من ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء تزيد مقدار 0.4 % عن كثافة النيتروجين المحضر من المركبات الكيميائية . وهذا يدل على وجود شوائب غازية موجودة في النيتروجين الجوي وهي أكثف منه – واكتشف بعد ذلك مجموعة من الغازات الخاملة في الهواء الجوي على يد العالم رایلی و آخرین وهذه الغازات هي. ( الهيليوم والنيون والأرجون والكربتون |والزينون ).

ويستعمل الهيليوم في ملء المناطيد لخفته ، فهو أثقل من الهيدروجين مباشرة و يمتاز عنه بعدم اشتعاله . وتستخدم جميع الغازات في أنابيب الإعلانات، فالهيليوم يعطي اللون الأصفر والنيون اللون البرتقالي والأرجون اللون الأزرق والكربتون اللون الأخضر والزينون اللون الأزرق .

الخواص الفيزيائية للنيتروجين :

– النيتروجين غاز عديم اللون والطعم والرائحة
– قليل الذوبان جدا في الماء
– أخف من الهواء قليلا .

الخواص الكيميائية للنيتروجين:

– لا يشتعل غاز النيتروجين ولا يساعد على الاشتعال .
– لا يؤثر الغاز في عباد الشمس .
لا يؤثر الغاز في ماء الجير .

تفاعلات كيميائية للنيتروجين :

يتحد مع الهيدروجين تحت ظروف خاصة مكونا غاز الأمونيا.
يتحد نيتروجين الهواء الجوي مع الأكسجين عند حدوث البرق فتتكون أكاسيد النيتروجين التي تذوب في ماء المطر وهي تتفاعل مع بعض مكونات التربة مكونة الأسمدة النيتروجينية ( النيترات ).

أهمية غاز النيتروجين :

1 – وجوده مع الأكسجين في الهواء الجوي يخفف من حدة الأكسجين في عملية التنفس كما يخفف من شدة الاحتراق كما تحوله بعض البكتيريا في التربة بصورة مركبات نیتروجينية مفيدة للنبات .
2 – تحضير حمض النيتريك في الصناعة وصناعة الأسمدة النيتروجينية والمفرقعات .
3- تحضير غاز النشادر الذي يستخدم في تحضير الأسمدة مثل كبريتات الأمونيوم وفي صناعة الثلج .
4- يستخدم في ملء بعض المصابيح الكهربائية .

دورة النيتروجين في الطبيعة :

يوجد النيتروجين في الهواء الجوي مكونا تقريبا اربعة اخماس حجم الهواء الجوي كما يوجد متحدا مع عناصر أخرى مكونا مركبات نيتروجينية في القشرة الأرضية .
ويدخل النيتروجين في تركيب أنسجة الكائنات الحية نباتية وحيوانية فهو أساس في تكوين الخلايا .
وتتكون المركبات النيتروجينية في التربة بواسطة البكتيريا العقدية التي توجد على جذور النباتات البقولية مثل البرسيم والفول وهي تحول النيتروجين الجوي إلى أملاح نیترات ذائبة في الماء تمتصه جذور النباتات .
كما تستمد التربة الزراعية المركبات النيتروجينية من الأسمدة الطبيعية أو الصناعية التي يضيفها الإنسان .
وتتغذى الحيوانات على النباتات التي تحوي مركبات نیتروجينية كما أن الإنسان يتغذى على الحيوانات والنباتات ومعنى ذلك أن الإنسان والحيوانات الأخرى لا يمكنها الاعتماد على النيتروجين الجوي مباشرة . أي أن جميع الكائنات تحوي عنصر النيتروجين بصورة مرکبات فإذا ماتت تتحلل أجسامها ويتصاعد منها النيتروجين.

مصدر الصورة
pixabay.com