أحدث الموضوعات

عنصر النيتروجين Nitrogen

.

أولاً: ما هو عنصر النيتروجين؟

** النيتروجين عنصر من عناصر الجدول الدوري العدد الذري =  7، العدد الكتلي = 14

** التوزيع الإلكتروني لعنصر النيتروجين:   2P3 1S2 , 2S2

** يعتبر النيتروجين من العناصر اللافلزية ويقع فى الدورة الثانية والمجموعة 15

** النيتروجين يعرف أيضاً باسم "الأزوت".

** النيتروجين غاز عديم اللون والرائحة والطعم.

** النيتروجين عادة غير نشيط كيميائيا يتواجد على شكل غاز في درجة الحرارة وقياس الضغط القياسيين.

** النيتروجين لديه خمسة إلكترونات في الغلاف الإلكتروني الخارجي وهو ثلاثي التكافؤ في معظم مركباته.

** يتكيف النيتروجين بدرجة حرارة 77 كالفن ويتجمد بدرجة حرارة 63 كالفن.

** النيتروجين السائل شائع لدراسة تأثير درجات الحرارة المنخفضة على الكائنات الحية.



** يشكل النيتروجين العديد من المركبات كالأمونيا وحمض النيتريك والسيانيد.

** الجدول التالي يوضح بعض الخواص العامة لعنصر النيتروجين:

ثانياً: اكتشافه ووجوده في الطبيعة

** أكتشف النيتروجين من طرف كيميائي اسكتلندي دانيال راذرفورد  وأسماه حينها بالهواء المضر أو الهواء المؤذي noxious air

** سماه انطوان لافوازييه باسم الآزوت azote وهي مأخوذة من كلمة لاتينيته (أزوتوس) وتعنى بلا حياة.

** أول من سماه بالنيتروجين هو العالم جان أنطوان شابتال من اللاتينية من كلمة " نطرون" وتعنى النتر وكلمة جين وتعنى مولد أي مولد النتر ، والنتر هو المادة الكيميائية (نترات البوتاسيوم) التي كانت لازمة من أجل إنتاج حمض النتريك، والذي كان قد اكتشف أنه يحوي على غاز النتروجين.

** يشكل النيتروجين حوالي 78% من حجم الهواء الجوي أو بنسبة 75.5% بالوزن، حيث يوجد النيتروجين بنسبة ضئيلة في مياه البحار وكذلك القشرة الأرضية.

** ونظراً لاحتياج النباتات وغيرها من الكائنات الحية إلى هذا العنصر لتكوين منه البروتينات فإن النتروجين يضاف دائماً  إلى التربة على هيئة بعض المركبات سهلة الذوبان في الماء مثل أملاح الأمونيوم أو النترات.

** يدخل  النيتروجين في تركيب العديد من المركبات الكيميائية المنتشرة مثل نترات البوتاسيوم KNO3 ونترات الصوديوم NaNO3

ثالثاً: تحضير النيتروجين

(1) تحضير النتروجين من الهواء الجوي

(أ) يحضر النتروجين بإمرار تيار بطيء من الهواء فوق فلز النحاس الساخن، وبذلك يتفاعل أكسجين الهواء مع النحاس مكونا الأكسيد ويتبقى غاز النتروجين.

(ب) يمكن تحضير النتروجين بإسالة الهواء عند -  200°م وتحت الضغط ثم تقطير الهواء المسال حيث يتصاعد غاز النتروجين أولا ثم يتلوه غاز الأكسجين، والنتروجين الناتج يحتوي على القليل من بعض الغازات الخاملة التي يمكن فصلها بإعادة تجزئته.

(2) تحضير النيتروجين من مركباته

يمكن تحضير النيتروجين النقي جدا بعدة طرق منها:

(أ) تسخين مزيج من محلول  نتريت الصوديوم وكلوريد الأمونيوم


(ب) من تسخين مركب أزيد الصوديوم


(جـ) بإمرار تيار من غاز النشادر فوق أكسيد النحاس الساخن

رابعاً: الخواص الكيميائية لعنصر النيتروجين

** النتروجين غاز خامل لا يتفاعل مع أغلب الكواشف الكيميائية المعروفة في درجات الحرارةالعادية.

** يرجع هذا الخمول إلى الثبات الكبير للرابطة الكيميائية بين ذرتي النتروجين في الجزيء N2  .

(1) تفاعل ذرات النيتروجين النشطة مع بعض المركبات

عند تعويض الغاز تحت ضغط مخلخل إلى شرارة كهربائية يتحول نحو 2% من الغاز إلى ما يعرف باسم النتروجين النشيط، ويتوهج الغاز تحت هذ الظروف بوهج أصفر اللون نتيجة لتكوين بعض ذرات النتروجين المفردة وقليل من الذرات المثارة للغاز وهي الذرات التي يعزى إليها نشاط غاز النتروجين ومن أهم تفاعلاتها:

(أ) يتحد النتروجين مع بعض الفلزات مثل المغنيزيوم لتكوين نتريدات.


(ب) تتحد أيضا مع بعض الهدروكربونات مثل الإيثيلين مكونة سيانيد الهدروجين.

(2) تفاعل النيتروجين مع الهيدروجين

يتحد غاز النيتروجين مع غاز الهيدروجين في وجود شرارة  كهربائية، كما أنه يتحد معه عند إمرار خليط من كل منهما على الحديد المسخن لدرجة 500 °م تحت ضغط مرتفع ويتكون في هذه الحالات النشادر.

(3) تفاعل النيتروجين مع الأكسجين

يتحد النتروجين مع الأكسجين في وجود شرارة كهربائية ويتكون في هذ الحالة أكسيد النتريك ، وهو تفاعل ماص للحرارة ويعتبر هذا أساس طريقة "بير كلاند" في صناعة حمض الآزوت.

(4) تفاعل النيتروجين مع الكربون

يتفاعل النيتروجين مع الكربون ويشكل السيانوجين C2N2

(5) تفاعل النيتروجين مع الهالوجينات

يتفاعل النيتروجين مع الهالوجينات ليشكل مركبات متفجرة غير ثابتة، ويتفاعل النيتروجين النقي في الدرجة  1000 °م مع كربيد الكالسيوم مشكلا سياناميد الكالسيوم:

خامساً: استخدامات عنصر النيتروجين

(1) أوسع استخدام تجاري للنتروجين هو كجزء في عملية تصنيع النشادر (الأمونيا)  باستخدام عملية هابر، وتستخدم الأمونيا بعدها لإنتاج الأسمدة وحمض النيتريك.

(2) يستخدم النيتروجين كمادة غير نشطة في أجواء خزانات السوائل القابلة للانفجار، وأثناء التصنع الأجزاء الإلكترونية كالصامات الإلكترونية والديود والدوائر المتكاملة.

(3) يستخدم النيتروجين في صناعة الفولاذ الذي لا يصدأ.

(4) يستخدم النيتروجين السائل كمبرد للمنتوجات الغذائية، إما بالغمر أو لأغراض النقل لحفظ الأجسام والخلايا التكاثرية، وللتخزين الآمد للعينات الحيوية.

(5) يستخدم النيتروجين في دراسات حفظ الأجسام الحية.

(6) يدخل في تركيب نترات البوتاسيوم الذي يدخل في تركيب البارود ، وفي نترات الأمونيوم الذي يد ل في تركيب الأسمدة ومصبات التربة.

(7) يستخدم النيتروجين السائل لعلاج الأورام الجلدية خاصة الحميدة منها من أهمها الأنيلين والبيريدين.

المراجع: دراسة كيميائية تحليلية مفصلة لعناصر الجدول الدوري / الأستاذ الدكتور حسن بوزيّان أستاذ بقسم الكيمياء بالمدرسة العليا للأساتذة / الجزء الأول / أبريل 2017 / الجزائر

.

ليست هناك تعليقات