نیتروژن عنصر هفتم جدول جدول تناوبی است.عنصرنیتروژن به عنوان یک گاز و غیرفلزطبقه بندی شده است در سال 1772 توسط Daniel Rutherford و به طور مستقل توسط Carl Scheele کشف شد.
اطلاعات شیمیایی و فیزیکی عنصر نیتروژن
نام: نیتروژن
عدد اتمی: 7
نماد عنصر: N
گروه: 15
دوره: 2
بلوک: P
عنصر خانواده: غیر فلزی
توده اتمی: [14.006 43; 14.007 28].
نام مبدا عنصر نیتروژن:
نام نیتروژن از واژه یونانی به نام نیترون و ژن به معنای نیتروژن تشکیل می شود. در سال 1790 شیمیدان فرانسوی Jean-Antoine-Claude Chaptal متوجه شد که گاز بخشی از نیتریت (نیترات پتاسیم) است. شیمیدان فرانسوی Antoine Lavoisier گاز Azot را از کلمه یونانی Azot به معنای بیخوابی نام گذاشت. چندین کشور هنوز از نام آزوت برای استفاده نیتروژن استفاده می کنند.
ایزوتوپها:
نیتروژن طبیعی از دو ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است: N-14 و N-15. چهارده ایزوتوپ دیگر تحت شرایط آزمایشگاهی از N-10 تا N-25 تولید شده است.
14N
نیتروژن 14 ایزوتوپ پایدار شامل 7 نوترون است. 99.636٪ از نیتروژن طبیعی نیتروژن 14 است.
15N
نیتروژن 15 یک ایزوتوپ پایدار حاوی 8 نوترون است. 0.364٪ از نیتروژن طبیعی نیتروژن 11 است.
اطلاعات فیزیکی
تراکم: 0.001145 g / cm3
نقطه ذوب:63.2 کلوین و 210.0- درجه سانتی گراد یا 3246.0- درجه فارنهایت
نقطه جوش: 77.355درجه کلوین یا 195.795 - درجه سانتی گراد یا 320.432- درجه فارنهایت
نقطه گانه : 63.151 K در 12.52 kPa
نقطه بحرانی: 126.192 K در 3.3958 مگاپاسکال
حالت در دمای 20 درجه سانتیگراد: گاز
حرارت فیوژن: 0.72 kJ / mol برای N2
حرارت تبخیر: 5.56 kJ / mol برای N2
ظرفیت گرمای مولی: 29.124 J / mol · K برای N2
پیکربندی الکترون از اتم نیتروژن.
پیکربندی الکترون از اتم نیتروژن.
داده های اتمی
شعاع اتمی: 1.55 Å
شعاع کوالانت: 0.71 Å
شعاعVan der Waals :1.55 Å
وابستگی الکترون: پایدار نیست
الکترونگاتیوی: (مقیاس پلینگ): 3.04
انرژی اول یونیزاسیون: 1402.328 kJ / mol
انرژي دوم یونیزاسیون: 2856.092 kJ / mol
انرژی سوم یونیزاسیون: 4578.156 kJ / mol
انرژی یونیزاسیون 4: kJ / mol7475.057
انرژی یونیزاسیون 5: 9444.96KJ / mol
انرژی یونیزاسیون 6: 53266.835 kJ / mol
انرژی یونیزاسیون 7: 64360.16 kJ / mol
تاریخچه کشف نیتروژن
در سال 1674 پزشک انگلیسی جان مایو John Mayow نشان داد که هوا یک عنصر نیست و از مواد مختلف ساخته شده است. و نشان داد که تنها بخشی از هوا قابل احتراق است.
تقریبا یک قرن بعد، شیمیدان اسکاتلندی، Joseph Black کارهای دقیقتری را در زمینه هوا انجام داد. پس از حذف اکسیژن و دی اکسید کربن، بخشی از هوا باقی می ماند.
رادرفورد وJoseph Black در یک سری از مراحل به طور کامل اکسیژن و دی اکسید کربن رااز هواحذف کردند.آنها نشان دادند که مانند گاز دی اکسید کربن، گاز باقی مانده نمی تواندباعث احتراق شوند با این حال، بر خلاف دی اکسید کربن، نیتروژن در محلول های آب و قلیایی نامحلول است. رادرفورد در سال 1772 از کشف "هوای مضر" خبر داد که اکنون ما آن را نیتروژن می نامیم.
کارل شیلد داروساز سوئدی به طور مستقل نیتروژن را کشف کرد
Scheele اکسیژن را به روش های مختلف از هوا جذب می کند، (از جمله استفاده از مخلوط گوگرد و آهن و فسفر). پس از برداشتن اکسیژن، او یک گاز باقی مانده را گزارش کرد که از احتراق پشتیبانی نمی کند که بین دو سوم و سه چهارم ازحجم هوا اولیه وجود دارد. Scheele نتایج خود را در سال 1777 منتشر کرد.
اگرچه رادرفورد و Scheele در حال حاضر به طور مشترک به کشف نیتروژن شناخته شده است، به نظر می رسد که توسط Henry Cavendish قبلا کشف شده است، اما منتشر نشده بود
کاوندیش نوشت: "وزن مخصوص این هوا بسیار متفاوت از هوای معمولی بود؛ به نظر می رسید از آن دو نسبتا سبک تراست . این شعله را خاموش کرده و هوای معمولی را ناسازگار می کند
در سال 1790، شیمیدان فرانسوی ژان آنتوان-کلود چپتل عنصر "نیتروژن" را به نام "نیتروژن" نامگذاری کرد، پس از آزمایشات، نیتر به عنوان بخشی از نیترات ها معرفی کرد، به عنوان مثال نیترات پتاسیم
دانستنی هایی از عنصر نیتروژن
عنصر نیتروژن گاز بی رنگ، بی مزه و بی بو است.
عنصر نیتروژن به عنوان یک عنصر در طبیعت یافت نمی شود. این خود را به شکل دو عنصر N2 تشکیل می دهد.
گاز نیتروژن 78 درصد از فضای ما را تشکیل می دهد.
تقریبا 49 میلیون تن نیتروژن از اتمسفر برای تولید آمونیاک بکار می رود.
گروه 15 در جدول تناوبی نیز به عنوان خانواده نیتروژن شناخته شده است. یک نام قدیمی برای این گروه، پنیکتون بود. Pnictogen از واژه یونانی pnikta است که به معنای "خفه شدن" است.
عنصرنیتروژن برای محافظت از کالاها از اکسیژن استفاده می شود.درکیسه سیب زمینی سرخ شده شما بیشتر نیتروژن است.
حدود 3 درصد وزن بدن شما عنصرنیتروژن است. این نیز چهارمین عنصر فراوان در بدن انسان پس از اکسیژن، کربن و هیدروژن است.
نیتروژن جزء کلیدی اسید آمینه است. در هر بخشی از DNA شما نیتروژن وجود دارد.
باکتری های خاک می توانند عنصر نیتروژن را برای رشد گیاهان استفاده می کنند، ".
ماه تیتان ماه زحل دارای فضای متراکم است که تقریبا به طور کامل از ترکیبات نیتروژن تشکیل شده است. درخشان زرد و نارنجی (تصویر را ببیند) ناشی از اسفنج هیدروکربنی در هوا است. تریتون خیلی سرد است و نیتروژن روی سطح به عنوان یک جامد سنگ سخت قرار می گیرد. نیتروژن جامد اجازه می دهد تا نور کم از خورشید عبور کند
عنصرنیتروژن هفتمین عنصر فراوان در جهان است.
حدود 2.5 درصد وزن گیاهان زنده از عنصر نیتروژن در مولکول های آلی است.
بسیاری از مولکولهای زندگی حاوی عنصرنیتروژن هستند. این چهارمین عنصر فراوان در بدن انسان است.
ترکیب نیتروژن نیتروگلیسیرین می تواند برای تسکین آنژین، بیماری تهدید کننده بیماری قلبی استفاده شود.
در سال 1919، جهان برای اولین بار متوجه شد که هسته اتمی می تواند تجزیه شود. ارنست رادرفورد گزارش داد که گاز نیتروژن را با ذرات آلفا (هسته هلیوم) بمباران کرده و هیدروژن تولید شده است. (تحقیقات بیشتری توسط پاتریک بلک اند نشان داد که ذرات آلفا نیتروژن 14 را به اکسیژن 17 به همراه هیدروژن تغییر داده است).
هیدروکربن معطر چند حلقه ای با نیتروژن. توپ های آبی اتم های کربن هستند و توپ های زرد اتم های هیدروژن هستند. توپ قرمز موقعیت اتم نیتروژن را نشان می دهد که تقریبا کاملا درون مولکول قرار می گیرد. این مولکول در کهکشان مارپیچی M81، حدود 12 میلیون سال نوری از زمین شناسایی شده است
عنصرنیتروژن و چرخه CNO
هنگامی که نسل اول ستارگان جهان متولد شد، تنها عناصر ساخته شده در انفجار بزرگ: هیدروژن، هلیوم و مقدار کمی لیتیوم را شامل می شد.
چرخه CNO
هنگام احتراق ستارگان عناصر سنگین تر مانند کربن را سنتز کردند. سپس ابرنواختر عناصر سنگین را به کهکشان هایی که ستاره های بیشتری متولد شده اند منتشر می کنند.
کربن نقش بسیار مهمی از ابرنواختر در نحوه تابندگی بسیاری از ستارگان نسل دوم و بالاتر دارد. در ستاره هایی که جرم آنها از 1.1 تا 1.5 برابر بیشتر از خورشید است، کربن -12 همجوشی هیدروژن را به هلیوم متصل می کند - یعنی کربن 12 در واکنش فیوژن دخیل است، اما از آن استفاده نمی شود.
همانطور که می توانید در سمت چپ ببینید، کربن 12 در پایان هر چرخه بازسازی می شود، نتیجه خالص این است که چهار هسته هیدروژن مصرف می شود و یک هسته هلیوم تولید می شود. این واکنش چرخه CNO نامیده می شود.
با گذشت زمان، هر هسته کربن 12 می تواند در تعداد بسیار زیادی از دوره ها شرکت کند. نسبت نیتروژن ساخته شده در طول چرخه CNO از واکنش بیشتر جلوگیری می کند. در پایان زندگی ستاره، این نیتروژن ممکن است در کهکشان توزیع شود عنصرنیتروژن یک عنصر اساسی در پروتئین ها و DNA و حدود 80 درصد از سیاره ما را تشکیل می دهد
ظاهر و مشخصات
اثرات مضر:
عنصر نیتروژن در شرایط عادی سمی نیست.
تماس مستقیم پوست با نیتروژن مایع باعث یخ زدگی شدید می شود.
زمانی که حباب های نیتروژن در جریان خون تشکیل می شود یک وضعیت مرگباردر غواصان یا فضانوردان بوجود می آید
مشخصات عنصر نیتروژن
نیتروژن یک گاز بی رنگ، بی بو، بی مزه، دیاتومیک و به طور کلی بی اثر در دمای و فشار استاندارد است.
در فشار اتمسفر، نیتروژن مایع بین 63 K و 77 K است.
مایعات خنک تر از این به میزان قابل توجهی گران تر از نیتروژن مایع هستند.( هشدار برای خوراکی های تهیه شده با نیتروژن مایع )
استفاده از نیتروژن
نیتروژن برای تولید آمونیاک (فرایند هابر) و کود های حیاتی برای تولید مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین برای تولید سید نیتریک (فرآیند Ostwald) استفاده می شود.
در بازیابی روغن استفاده می شود، نیتروژن با فشار بالا برای استخراج نفت خام استفاده می شود در صنایع شیمیایی و نفت به مخازن ذخیره سازی پلاستیکی با لایه ای غیر مستقیم از گاز استفاده می شود.
نیتروژن مایع به عنوان یک مبرد مورد استفاده قرار می گیرد. ابررساناها برای تکنولوژی های عملی باید ایده آل باشند تا مقاومت الکتریکی در دماهای بالاتر از 63K داشته باشند زیرا این دما با استفاده از نیتروژن مایع قابل مقایسه است.
در حالی که نیتروژن آلی بسیار واکنش پذیر نیست، بسیاری از ترکیبات نیتروژن ناپایدار هستند.
در طول جوشکاری، اکسیدها به طور طبیعی در فولاد شکل می گیرند و این موجب تضعیف جوش می شود. نیتروژن می تواند برای حذف اکسیژن در جوشکاری استفاده شود، که موجب جوش بهتر می شود.
در جهان طبیعی، چرخه نیتروژن برای حیوانات زنده اهمیت حیاتی دارد. نیتروژن از جو گرفته شده و به نیترات تبدیل می شود نیترات باعث رشد کود گیاهی می شود که نیتروژن در اسیدهای آمینه، DNA و پروتئین ها محدود می شود. پس از آن می تواند توسط حیوانات خورده شود. در نهایت نیتروژن از گیاهان و حیوانات به خاک و فضای باز می گرددو چرخه تکرار می شود.
در سایت دانستنی دردانم درباره عناصر در جدول تناوبی بیشتر بدانید.
عنصر هیدروژن 
عنصر لیتیوم 
عنصر بریلیم 
عنصر هلیوم
عنصر بور 
عنصر کربن 