ما هو النيتروجين؟

النيتروجين، أو النيتروجين (N) كما هو معروف في الجدول الدوري، هو عنصر عديم اللون والرائحة.

ما هو النيتروجين وماذا يفعل؟

يوجد النيتروجين في التربة تحت أقدامنا، وفي الماء الذي نشربه، وفي الهواء الذي نتنفسه. في الواقع، النيتروجين هو العنصر الأكثر وفرة في الغلاف الجوي للأرض. حوالي 78% من الغلاف الجوي عبارة عن نيتروجين. النيتروجين مهم لجميع الكائنات الحية، بما في ذلك نحن. يلعب دورا هاما في نمو النبات. النيتروجين ضروري لإمداداتنا الغذائية، ولكن النيتروجين الزائد يمكن أن يضر بالبيئة.

يعد التوازن الدقيق للمواد المهمة لاستمرار الحياة مجالًا مهمًا للبحث، وتوازن النيتروجين المحيط ليس استثناءً. عندما تفتقر النباتات إلى النيتروجين، تتحول إلى اللون الأصفر مع توقف النمو وتنتج ثمارًا وأزهارًا أصغر. يمكن للمزارعين إضافة الأسمدة المحتوية على النيتروجين إلى محاصيلهم لزيادة نمو المحاصيل. وبدون الأسمدة النيتروجينية، يقدر العلماء أننا سنخسر ثلث المحاصيل التي نعتمد عليها في الغذاء وأشكال الزراعة الأخرى. ولكننا بحاجة إلى معرفة مقدار النيتروجين اللازم لنمو النبات، لأن الكثير منه يمكن أن يلوث المجاري المائية ويضر بالحياة المائية.

يعتبر النيتروجين عنصرًا أساسيًا في الحمض النووي للحمض النووي. وهو حمض الديوكسي ريبونوكلييك، وهو مادة ذاتية التكاثر توجد في جميع الكائنات الحية تقريبًا باعتبارها المكون الرئيسي للكروموسومات وحامل المعلومات الوراثية. يعمل حمض الريبونوكلييك، وهو حمض نووي موجود في جميع الخلايا الحية، كرسول يحمل تعليمات من الحمض النووي.

الحمض النووي، وهو أهم الجزيئات البيولوجية وهو مهم جدًا لجميع الكائنات الحية، يحمل معلومات وراثية. وهذا يعني تعليمات حول كيفية صنع شكل من أشكال الحياة. عندما لا تحصل النباتات على ما يكفي من النيتروجين، فإنها لا تستطيع إنتاج الأحماض الأمينية (المواد التي تحتوي على النيتروجين والهيدروجين وتشكل العديد من الخلايا والعضلات والأنسجة الحية).

وبدون الأحماض الأمينية، لا تستطيع النباتات صنع البروتينات الخاصة التي تحتاجها الخلايا النباتية للنمو. وبدون ما يكفي من النيتروجين، سوف يتأثر نمو النبات سلبا. مع وجود الكثير من النيتروجين، تنتج النباتات كتلة حيوية زائدة أو مواد عضوية مثل السيقان والأوراق، ولكن ليس بنية جذر كافية. وفي الحالات القصوى، يمكن للنباتات التي تحتوي على مستويات عالية جدًا من النيتروجين الممتص من التربة أن تسمم الماشية التي تأكلها.

أين يوجد النيتروجين؟

على الرغم من أن الغلاف الجوي يتكون في معظمه من النيتروجين، إلا أن ثنائي النيتروجين موجود في شكل غاز يعرف باسم N2. لا يمكن للنباتات استخدام هذا النموذج. قد يوجد أيضًا ثنائي النيتروجين أو النيتروجين الجوي في التربة. إلى جانب الدينتروجين، توجد أيضًا أشكال عضوية وغير عضوية أخرى في التربة. تشكل الأشكال العضوية من النيتروجين نسبة عالية جدًا من إجمالي النيتروجين الموجود في التربة. ومع ذلك، يمكن للنباتات فقط استخدام أشكال محددة جدًا من النيتروجين غير العضوي.

خصائص عنصر النيتروجين والعدد الذري

 العدد الذري: 7

 الوزن الذري: 14.0067

نقطة الانصهار: -209,86 ° C (-345,8 ° F)

 نقطة الغليان: -195,8 ° C (-320,4 ° F)

 شدة(1 atm, 0 ° C):         1.2506 -غرام/ لتر

 حالات الأكسدة المعتادة: −3, +3, +5

 ترتيب الإلكترون: 1 s 2 2 s 2 2 p 3 

أين يستخدم النيتروجين؟

النيتروجين مهم للصناعة الكيميائية. يتم استخدامه لصنع الأسمدة وحمض النيتريك والنايلون والطلاء والمتفجرات. ولتصنيع هذه المنتجات، يجب أن يتفاعل النيتروجين أولاً مع الهيدروجين لإنتاج الأمونيا. وبهذه الطريقة يتم إنتاج 150 مليون طن من الأمونيا كل عام.

يستخدم غاز النيتروجين أيضًا لتوفير جو غير تفاعلي. وبهذه الطريقة يتم استخدامه لحفظ المواد الغذائية وفي صناعة الإلكترونيات أثناء إنتاج الترانزستورات والثنائيات. يتم استخدام كميات كبيرة من النيتروجين في صلب الفولاذ المقاوم للصدأ ومنتجات مصانع الصلب الأخرى. التلدين هو معالجة حرارية تجعل معالجة الفولاذ أسهل.

غالبًا ما يستخدم النيتروجين السائل كمبرد. يتم استخدامه لتخزين الحيوانات المنوية والبويضات والخلايا الأخرى للأبحاث الطبية وتكنولوجيا الإنجاب. كما أنه يستخدم لتجميد الأطعمة بسرعة لمساعدتها على الاحتفاظ بالرطوبة واللون والطعم والملمس.