النيتروجين ( أو الآزوت )
العنصر السابع في ترتيب الجدول الدوري للعناصر
* النيتروجين ( أو الآزوت ) هو عنصر كيميائي له الرمز N وعدده الذري 7 لإحتواء نواته على 7 بروتون ، كتلته الذرية 14.0067 غ / مول . ويقع ضمن عناصر الدورة الثانية وعلى رأس المجموعة الخامسة في الجدول الدوري التي تسمّى باسمه : مجموعة النيتروجين . يصنف النيتروجين ضمن اللافلزات ، ويكون في الشروط العادية من الضغط ودرجة الحرارة على شكل غاز ثنائي الذرة N2 ، وعديم اللون والطعم والرائحة .
* في الغلاف الجوي للأرض يشكّل غاز النيتروجين 78 % والأوكسجين 21 % ، يدخل النيتروجين في الطبيعة في تركيب العديد من المركبات العضوية مثل الأمينات والأحماض الأمينية والبروتينات والببتيدات والأميدات ومركبات النيترو ومركبات الآزو والنتريلات , بالإضافة إلى المركبات الحلقية غير المتجانسة النيتروجينية
* كما يشكّل النيتروجين العديد من المركّبات اللاعضوية الهامة كالأمونيا وحمض النتريك الذين هما أساس صناعة الأسمدة النيتروجينية كنترات الأمونيوم والمتفجرات .
* عرف علماء العرب مركبات النيتروجين ، فقد عرّف جابر بن حيان حمض النتريك باسم ماء النار (aqua fortis ) ، كما اشتهر بـماء الفضة لأنه كان يستعمل لفصل الفضة عن الذهب . كما عرفوا الماء الملكي (aqua regia ) ، وهو مزيج من حمض النتريك مع حمض الهيدروكلوريك ( روح الملح ) ، وسمي بالملكي لقدرته على إذابة الذهب ملك المعادن .
* اكتشف غاز النيتروجين من قبل العالم دانيال رذرفورد سنة 1772 وعرف من خواصه أنه لا يساعد على الحياة والإحتراق ، ودعاه أنطوان لافوازييه باسم آزوت Azote، وذلك من الكلمة الإغريقية بمعنى لا حياة .
* المركبات الحاوية على النيتروجين في الطبيعة غالباً ما تكون على شكل أملاح , مثل نترات البوتاسيوم ( ملح بيتر ) أو نترات الصوديوم ( ملح تشيلي ) أو كلوريد الأمونيوم ( ملح النشادر ) .
* يوجد النيتروجين بكميّات وفيرة في فضلات الحيوانات وزرق الطيور ، وذلك على شكل يوريا وحمض اليوريك وعلى شكل أملاح الأمونيوم .
* يمكن إسالة الهواء بالضغط والتبريد ثم التقطير التجزيئي للهواء السائل لفصل غازي الأكسجين والنيتروجين عن بعضهما . ثم يعبأ كل منهم عادةً كغاز مضغوط في أسطوانات .
* يمكن تحضير غاز النيتروجين مخبرياً :
آ – من تسخين محلول مائي لمزيج من كلوريد الأمونيوم مع نتريت الصوديوم :
NH4C l + NaNO2 ⟶ NaC l + 2H2O + N2 ↑
ب – أو من إجراء عملية تفكك حراري لمركب أزيد الباريوم أو أزيد الصوديوم :
2NaN3 ⟶ 2Na + 3N2
* هناك نظيرين مستقرين للنتروجين وهما نتروجين 14N وهو الأوفر في الطبيعة تزيد نسبته عن 99 % , ونتروجين 15 N.
* يتسيّل النيتروجين عند – 196 °م ليصبح سائلاً عديم اللون كثافته 0.808 غ / مل ويستخدم في التبريد العميق .
الخواص الكيميائية :
* يصنّف عنصر النيتروجين ضمن اللافلزات ، وهو ثلاثي التكافؤ في أغلب مركباته . وهو العنصر الوحيد في مجموعة النيتروجين ، القادر على الارتباط بنفسه ( N ≡ N) .
* النيتروجين على العموم غير نشيط كيميائياً عند الدرجات العادية من الضغط ودرجة الحرارة ، إلا في حال كان المتفاعل ذو نشاط كيميائي كبير. على سبيل المثال ، يتفاعل النيتروجين مع معدن الليثيوم ليعطي مركب نتريد الليثيوم : 6Li + N2 → 2Li3N
المركبات الكيميائية :
* يعد غاز الأمونياك NH3 ( غاز النشادر ) من أكثر مركبات النيتروجين أهمية ، وهو ينتج من عملية تثبيت نيتروجين الجو صناعياً بعملية هابر – بوش .
* يرتبط النيتروجين مع الهالوجينات ليشكل مركبات ثلاثي هاليد النيتروجين والتي تشمل ثلاثي فلوريد النيتروجين NF3 وثلاثي كلوريد النيتروجين NCl3 وثلاثي بروميد النيتروجين NBr3 وثلاثي يوديد النيتروجين NI3.
* هناك عدة أكاسيد للنتروجين , منها أوحادي أكسيد ثنائي النيتروجين N2O ( غاز الضحك ) ذو التأثير التخديري . ومنها أحادي أكسيد النيتروجين NO . تنحل أكاسيد النيتروجين هذه في الماء ، حيث يعطي أوحادي أكسيد النيتروجين عند انحلاله حمض النتروز HNO2، والذي ينتج أملاح النتريت ، و يعطي ثنائي أكسيد النيتروجين عند انحلاله في الماء حمض النيتريك HNO3، والذي ينتج أملاح النترات .
* الدور الحيوي : يعد النيتروجين أحد العناصر الاساسية للنباتات , حيث تحصل عليه بعملية تدعى تثبيت النيتروجين :
آ – عند حدوث البرق والصواعق في طبقات الجو وتشكل أكاسيد النيتروجين من إتحاد نيتروجين وأكسجين الجو , والتي بدورها تتفاعل مع الهطولات المطرية مكوِّنة حمض النيتريك الذي تحمله الأمطار إلى التربة .
ب – هناك أنواع خاصة من البكتريا موجودة في جذور النباتات البقولية لها القدرة على تثبيت النيتروجين الجوي .
* الاستخدامات :
للنتروجين العديد من التطبيقات المهمة، سواءً إن كان بالحالة الغازية أو بالحالة السائلة .
آ – يستخدم غاز النيتروجين كغاز خامل حافظ للأغذية . كما يدخل في ملء المصابيح الكهربائية .
ب – كما يستخدم في ملء إطارات عجلات الطائرات وسيارات السباق للوقاية من أخطار حدوث انفجارات أثناء الإقلاع والهبوط أو ارتفاع درجات الحرارة نتيجة الاحتكاك .
ج – يعد النيتروجين السائل أحد الوسائط في التبريد العميق .
د – يفيد حمض النتريك في :
1 – تحضير الأسمدة النيتروجينية . ومركبات النترات اللاعضوية .
2 – يكون إستيرات مع الأغوال المتعددة الهيدروكسيل كالنيترو جليسرين TNT . والنتروسلولوز.
3 – كما يعطي منتجات تبادل مع المواد العطرية العضوية ، كالحصول على النتروبنزن بتأثير حمض النيتريك على البنزن .