نيتروجين (N)

الاكتشاف والتاريخ

تاريخ الاكتشاف: 1772 · Daniel Rutherford

عرفت مركبات النتروجين منذ العصور الوسطى، فقد عرف جابر بن حيان حمض النتريك باسم ماء النار (aqua fortis)، كما عرف الماء الملكي (aqua regia)، وهو مزيج من حمض النتريك مع حمض الهيدروكلوريك، وسمي بالملكي لقدرته على إذابة الذهب. استعملت مركبات النتروجين لاحقاً في تحضير البارود ثم في صناعة الأسمدة. اكتشف غاز النتروجين من قبل العالم دانيال رذرفورد سنة 1772، والذي أسماه حينها الهواء المضر أو المؤذي noxious air، وذلك على الرغم من أنه لم يكن يعتبره كعنصر كيميائي مستقل، لكنه ميّزه عن الهواء المُثَبَّت، والذي كان يقصد به غاز ثنائي أكسيد الكربون في تلك الأحيان، حيث أن حقيقة أن هناك مكوّن للهواء لا يساعد على الاحتراق كانت معروفة بالنسبة لرذرفورد. في الوقت نفسه تقريباً، دُرس النتروجين من قبل العلماء كارل فلهلم شيله وهنري كافنديش وجوزيف بريستلي، والذين أقروا أن النتروجين جزء من الهواء، وأشاروا إليه باسم الهواء المحروق أو هواء الفلوجستون. بالمقابل، قام أنطوان لافوازييه بتسمية ذلك الغاز الخامل الذي يطفئ الل

الاستخدامات والتطبيقات

للنتروجين العديد من التطبيقات المهمة، سواءً إن كان بالحالة الغازية أو بالحالة السائلة. يستخدم غاز النتروجين كغاز خامل، وذلك عند الحاجة إلى وسط بديل عن الهواء عندما تكون تفاعلات أكسدة-اختزال غير مرغوبة. من الأمثلة على ذلك في المجال الصناعي استخدام غاز النتروجين في مزيج مع غاز ثنائي أكسيد الكربون كمادة حافظة للأغذية. يعد النتروجين النقي أحد الإضافات الغذائية ويحمل رقم إي E941. من الأمثلة الأخرى لاستخدام النتروجين كغاز خامل دخوله في ملء المصابيح المتوهجة كبديل رخيص الثمن عن الآرغون. يستخدم النتروجين في صناعة الفولاذ، ويستخدم في بعض أنظمة وقود الطائرات من أجل تخفيف خطر اشتعال الوقود، فيما يدعى باسم أنظمة التخميل، كما يستخدم في ملء إطارات عجلات الطائرات وسيارات السباق. يعود السبب في ذلك إلى النتروجين النقي يقي بخموله الكيميائي من أخطار حدوث انفجارات أثناء الإقلاع والهبوط أو أثناء ارتفاع درجات الحرارة نتيجة الاحتكاك. في العمل المخبري الكيميائي يستخدم النتروجين في مجال تحضير العينات، حيث يستخدم

النظائر

Nitrogen has two stable isotopes: 14N and 15N. The first is much more common, making up 99.634% of natural nitrogen, and the second (which is slightly heavier) makes up the remaining 0.366%. This leads to an atomic weight of around 14.007 u. Both of these stable isotopes are produced in the CNO cycle in stars, but 14N is more common as its proton capture is the rate-limiting step. 14N is one of the five stable odd–odd nuclides (a nuclide having an odd number of protons and neutrons); the other four are 2H, 6Li, 10B, and 180mTa. The relative abundance of 14N and 15N is practically constant in the atmosphere but can vary elsewhere, due to natural isotopic fractionation from biological redox reactions and the evaporation of natural ammonia or nitric acid. Biologically mediated reactions (e.g., assimilation, nitrification, and denitrification) strongly control nitrogen dynamics in the soil.