غاز يوجد في الهواء الجوي بكثرة.. ما هو؟

غاز النيتروجين

• إنه عنصر كيميائي يُشار إليه بالحرف N ورقمه الذري هو 7.
• يقع غاز النيتروجين ضمن عناصر الدورة الثانية والخامسة عشرة من الجدول الدوري، حيث يعتبر مكونًا رئيسيًا لمجموعة النيتروجين.
• وهي من أهم الغازات الضرورية للحياة حيث توجد في جميع الأنظمة الحية في الطبيعة.

غاز النيتروجين في الطبيعة

• يشكل غاز النيتروجين أكبر نسبة من الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي للكوكب، حيث تبلغ نسبته حوالي 08٪.
• يأتي غاز النيتروجين في المرتبة السابعة من حيث وفرة العناصر الكيميائية، بالنسبة لطول الكتلة في مجرة ​​درب التبانة، حيث أنه أحد أكثر العناصر شيوعًا في الكون.
• أما الكمية الموجودة في قشرة الأرض فهي كمية قليلة نسبيًا، حيث أن المعادن التي تحتوي على غاز النيتروجين عادة ما تكون على شكل أملاح نترات الصوديوم أو نترات البوتاسيوم أو ملح الأمونيا.
• حيث تعتبر هذه الأملاح ذائبة وبالتالي نادراً ما توجد رواسب معدنية فيها، ويوجد النيتروجين بكميات وفيرة، وذلك في فضلات الحيوانات حيث يوجد على شكل يوريا وأملاح الأمونيوم وحمض اليوريك.

دورة غاز النيتروجين في البيئة

• إنها الدورة التي يتم من خلالها تحويل غاز النيتروجين في الغلاف الجوي إلى مركبات عضوية، وهذه الدورة هي إحدى العمليات التي تحدث في الطبيعة من أجل الحفاظ على حياة الكائنات الحية.
• لأن البكتيريا الموجودة في التربة تحول غاز النيتروجين إلى مركب الأمونيا الذي تحتاجه النباتات من أجل البقاء والازدهار.
• تقوم بكتيريا أخرى بتحويل الأمونيا إلى أحماض أمينية والبروتينات التي تستهلكها الحيوانات، والتي تتغذى على تلك النباتات، ثم تشكل مركبات نيتروجينية.
• ثم تعود المركبات النيتروجينية إلى التربة من خلال فضلات الحيوانات، وتحول البكتيريا الموجودة في التربة النيتروجين إلى غاز نيتروجين يذهب إلى الغلاف الجوي، وتستمر العملية بهذه الطريقة.

استخدامات غاز النيتروجين

• يستخدم لتخزين الطعام والدواء أثناء نقله من مكان إلى آخر.
• يستخدم في إنتاج درجات الحرارة المنخفضة التي تستخدم في التجارب العلمية وخاصة التجارب المتعلقة بصناعة الأدوية، حيث يزيد غاز النيتروجين من سرعة التفاعلات الكيميائية.
• يتم استخدامه في إنتاج الأسمدة الزراعية، حيث تعد الأمونيا من أكثر الأسمدة النيتروجينية انتشارًا في المجال الزراعي.
• يتم استخدامه في إنتاج المنظفات المنزلية التي تحتوي على الأمونيا المخففة بالماء.
• كما أنها تستخدم لملء المصابيح المتوهجة كبديل لغاز الأرجون.
• يستخدم غاز النيتروجين أيضًا في بعض أنظمة وقود الطائرات، حيث يقلل من خطر اشتعال الوقود.
• كما يستخدم في إطارات سيارات السباق وإطارات السيارات والطائرات، حيث يحمي النيتروجين من مخاطر الانفجارات التي تحدث أثناء السيارات عالية السرعة، أو أثناء هبوط وإقلاع الطائرات نتيجة الاحتكاك.

استخدامات غاز النيتروجين في المجالات والصناعات العلمية

هناك العديد من الاستخدامات لغاز النيتروجين والتي تدخل في العديد من الصناعات لما له من مجموعة واسعة من الاستخدامات مثل:

• النفط والغاز.
• إلكترونيات.
• تغليف المواد الغذائية والمشروبات.
• مختبرات.
• مكافحة الحريق.
• الأدوية.
• في القطاع البحري.
• في الصناعات العامة.

تلف غاز النيتروجين

• على الرغم من المزايا والفوائد الكبيرة لغاز النيتروجين، بشكل طبيعي في البيئة، أو من خلال استخدامه في الصناعات المختلفة، واستخداماته العديدة المفيدة، إلا أنه بالرغم من ذلك هناك أضراره.
• يجب تجنب هذه المواقف من أجل إنقاذ الأرواح.

ومن آثاره الضارة ما يلي:

• عندما يتم إطلاقه بسرعة عالية في مكان مغلق، فإن هذا يسبب الاختناق بسبب حقيقة أنه يزيح الأكسجين من المكان.
• يترك تأثير مخدر يعرف بالتخدير العميق، ويحدث ذلك عند استنشاق ضغط جسيم عالٍ.
• والتي قد تصل إلى أعماق أقل من 30 مترًا تحت مستوى سطح البحر، مما يتسبب في فقد الغواص وعيه جزئيًا.
• يؤثر سلبًا على جسم الإنسان في كثير من الحالات، حيث يتسبب في حدوث انخفاض مفاجئ في ضغط الدم، ويحدث ذلك عندما يذهب الغواص للصعود إلى سطح البحر ويسبب الإصابة بداء تخفيف الضغط.

استخدامات النيتروجين السائل في الطب

• النيتروجين السائل هو غاز النيتروجين ولكن في الحالة السائلة، وذلك عند درجة حرارة منخفضة للغاية.
• أيضًا، يتم إنتاجه صناعيًا من خلال التقطير الجزئي للهواء السائل، ويتميز النيتروجين السائل بكونه سائلًا عديم اللون بكثافة 807 جم / مم عند نقطة غليانه.
• غالبًا ما يشار إلى النيتروجين السائل باختصارات مثل LN و LIN و LN2.
• كان أول ظهور للنيتروجين السائل في منتصف أبريل 1883 م في جامعة جاجيلونيان من قبل علماء الفيزياء البولنديين.

استخدامات النيتروجين السائل

• مصدر ضغط وناقل لغاز النيتروجين الجاف بسهولة لأنه لا يحتاج إلى ضغط.
• كما تتمتع بقدرتها على الحفاظ على درجات حرارة أقل بكثير، من خلال ذوبان الماء، فهي مفيدة جدًا في التطبيقات العلمية، بما في ذلك عمليات التبريد المفتوحة في المقام الأول.

حيث يتم استخدامه في:

• العلاج بالتبريد لإزالة الأنسجة الخبيثة أو الميتة، في حالات سرطان الجلد، الآفات الجلدية مثل التقرن الشعاعي والثآليل.
• كما أنها تستخدم لتخزين الخلايا في درجات حرارة منخفضة في المختبرات.
• يتم استخدامه في التبريد العميق.
• يتم استخدامه في المعالجة بالتبخير لإظهار التجميد السريع.
• كمصدر احتياطي للنيتروجين، في لوائح الحماية من الحرائق الخاصة.
• كمصدر لغاز النيتروجين الجاف.
• لتجميد المنتجات الغذائية وغمرها ونقلها.
• يتم الاحتفاظ بعينات الدم باردة وكذلك الخلايا التناسلية من البويضات والحيوانات المنوية وجميع العينات البيولوجية.
• لحفظ عينات الأنسجة للجراحة للدراسات المستقبلية.
• يسهل حفظ الموارد الوراثية الحيوانية بالتبريد.
• تستخدم لتجميد أنابيب الزيت والماء لمعالجتها في الحالات التي يمنع فيها عدم توفر صمام تدفق السوائل إلى منطقة العمل، وهذه الطريقة معروفة بعزل مادة التبريد.
• يتم استخدامه في عملية التخلص من الموتى.
• يتم استخدامه للحفاظ على الخلايا الحية في التبريد من أجل الانتعاش في المستقبل.
• تقليص قطع آلات اللحام.

يستخدم كمبرد في:

• جهاز اقتران الشحن، في علم الفلك.
• في إجراء الموصلية الفائقة بدرجة حرارة عالية لتحقيق الموصلية الفائقة.
• يتم استخدامه كمكون في الحمامات المبردة التي تستخدم في العديد من تفاعلات درجات الحرارة المنخفضة للغاية في الكيمياء.
• تستخدم أيضًا في حساسية رأس تريندات بالأشعة تحت الحمراء.
• يتم استخدامه في أجهزة الكمبيوتر ورفع تردد التشغيل الشديد.

خصائص النيتروجين السائل

للنيتروجين السائل العديد من الخصائص المتعددة، من أهمها:

• نقطة الغليان 8 درجة مئوية.
• تعتبر مادة غير سامة.
• غاز النيتروجين غاز خامل.
• تعتبر مادة غير قابلة للاشتعال.
• ليس لها لون ولا رائحة.
• وهي تعتبر مادة شديدة البرودة، لأنها تسبب الصقيع عند لمس جلد الإنسان.

تلف النيتروجين السائل

• هناك بعض الأضرار التي يسببها النيتروجين السائل بسبب شدة البرودة بسبب انخفاض درجة غليانه، حيث يتسبب في حروق الجلد، لذلك يجب التعامل معه بحذر شديد.
• كما أنه يسبب خطر الاختناق بسبب نسبة تمدده العالية، حيث أنه عندما يتحول من سائل إلى بخار فإنه يتحول إلى غاز ليس له رائحة أو لون، لذلك يصعب ملاحظته في حالة حدوث تسرب، مما يعرض حياة الإنسان للخطر.

نسبة النيتروجين في جسم الإنسان

• على الرغم من أن الأجسام البشرية يمكن أن تراها في حالة صلبة، إلا أن هناك الكثير من السوائل في الداخل.
• لكن كتلة الجسم تتكون من عدة عناصر، بعضها غازات مثل الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين، بالإضافة إلى مواد مهمة تستمدها من الغذاء مثل الكالسيوم والحديد والفوسفور والبوتاسيوم.
• يعتبر النيتروجين من أهم مكونات جسم الإنسان، حيث يوجد في جسم الإنسان بنسبة 3٪.
• حيث أنه على الرغم من وجوده في الغلاف الجوي للأرض، فهو أحد المكونات الأساسية في أجسام الإنسان.
• حيث أنه عضو مهم من المركبات العضوية الموجودة في جسم الإنسان، لذلك فهو موجود في جميع خلايا الجسم، وكذلك البروتينات، والمركبات العضوية الأخرى.

حقائق عن غاز النيتروجين

هناك بعض المعلومات والحقائق المتعلقة بغاز النيتروجين ومنها:

• يحتوي غاز النيتروجين على 7 بروتونات في ذرة واحدة، ووزنه الذري 0067، ويشكل غاز النيتروجين 78.1٪ من حجم الهواء في الأرض.
• يعتبر غاز النيتروجين أحد أهم العناصر على وجه الأرض.
• يصنف النيتروجين من العنصر الخامس إلى السابع الموجود في نظام الشمس وكذلك في درب التبانة.
• النيتروجين لديه توصيل ضعيف للكهرباء والحرارة.
• النيتروجين غاز خامل نسبيًا، لكن البكتيريا الموجودة في التربة تحل محله حتى تستفيد منه الحيوانات والنباتات، ومن أجل إنتاج البروتينات والأحماض الأمينية.
• توجد مركبات النيتروجين في كل من السموم والأسمدة والأطعمة والمتفجرات.
• يشكل النيتروجين 3٪ من جسم الإنسان.
• النيتروجين هو المسؤول عن الألوان التي تظهر في القطب، وهي الشفقية أو ما يعرف بالألوان القطبية الشفقية، وهي (أخضر، أحمر، برتقالي، أرجواني مزرق، بنفسجي غامق).

لقد تعلمنا عن غاز موجود في الهواء بكثرة وهو غاز النيتروجين وهو بطبيعة الحال ذو أهمية كبيرة حيث يستخدم في العديد من المجالات العلمية وفي مختلف الصناعات ولكن له أيضا أضرار كثيرة.