ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่พบในธรรมชาติในรูปของก๊าซไดอะตอม หมายความว่าไนโตรเจนประกอบด้วยอะตอมของไนโตรเจน 78 อะตอมที่สร้างพันธะร่วมกัน (N₂) สัญลักษณ์บนตารางธาตุคือ "N" และเป็นองค์ประกอบหลักของชั้นบรรยากาศโลก ซึ่งมีองค์ประกอบประมาณ XNUMX% สิ่งนี้ทำให้มีก๊าซมากที่สุดในอากาศของเรา หลายคนไม่รู้ว่าคืออะไร คุณสมบัติของไนโตรเจน.
ดังนั้นเราจะอุทิศบทความนี้เพื่อบอกคุณว่าคุณสมบัติหลักของไนโตรเจน ลักษณะเฉพาะ และความสำคัญของมันคืออะไร
คุณสมบัติหลัก
ลักษณะพื้นฐานของไนโตรเจนคือไม่มีกลิ่นและมีลักษณะเฉื่อยชา ที่อุณหภูมิห้องและสภาวะความดันปกติ ไนโตรเจนเป็นก๊าซที่ไม่มีสีและไม่มีรส การขาดปฏิกิริยานี้ทำให้มีประโยชน์ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น การทำความเย็นและการถนอมอาหารและวัสดุ
แม้ว่าไนโตรเจนจะมีความจำเป็นต่อชีวิตบนโลก แต่ไนโตรเจนในบรรยากาศที่อยู่ในรูปก๊าซนั้นไม่สามารถนำมาใช้โดยตรงกับสิ่งมีชีวิตได้ เพื่อให้สิ่งมีชีวิตสามารถใช้ประโยชน์จากธาตุนี้ได้ อันดับแรกจะต้องเปลี่ยนให้เป็นสารประกอบไนโตรเจนที่ละลายน้ำได้และดูดซึมได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้ด้วยกระบวนการต่างๆ เช่น การตรึงไนโตรเจน ซึ่งแบคทีเรียและพืชบางชนิดสามารถเปลี่ยนไนโตรเจนในบรรยากาศให้อยู่ในรูปที่มีประโยชน์ เช่น ไนเตรตและโปรตีน
ในทางอุตสาหกรรม ไนโตรเจนเหลวถูกนำมาใช้ในการทำความเย็นต่างๆ เช่น การเก็บรักษาตัวอย่างทางชีวภาพด้วยความเย็นและวัสดุที่ไวต่อความร้อน นอกจากนี้ ไนโตรเจนยังเป็นองค์ประกอบสำคัญในการผลิตสารเคมีหลายชนิด รวมทั้งปุ๋ย ซึ่งจำเป็นต่อการปรับปรุงผลผลิตทางการเกษตร
คุณสมบัติของไนโตรเจน
คุณสมบัติทางกายภาพของไนโตรเจน
ไนโตรเจนเป็นก๊าซที่ไม่มีกลิ่น ไม่มีสี ไม่มีรส ซึ่งคิดเป็น 78% ของอากาศที่เราหายใจเข้าไป เป็นอโลหะที่เป็นก๊าซที่ความดันและอุณหภูมิปกติ จุดหลอมเหลวคือ -210°C และจุดเดือดคือ -195,79°C ในทางกลับกัน มีความหนาแน่น 1,25046 กก./ลบ.ม. และไม่เป็นตัวนำไฟฟ้าหรือความร้อนที่ดี
ไอโซโทปไนโตรเจน
ไอโซโทปที่เสถียรของไนโตรเจนคือ 14N และ 15N ซึ่งอันแรกมีมากมายกว่าอันหลังมาก นอกจากนี้ยังสามารถพบไอโซโทปกัมมันตรังสีอื่นๆ เช่น 12N, 13N, 16N และ 17N
คุณสมบัติของอะตอม
- น้ำหนักอะตอม: 14,0067 amu (หน่วยมวลอะตอม)
- เลขอะตอม: 7
- สัญลักษณ์: N
- รัศมีอะตอม: 56 pm (พิโคเมตร)
- สถานะออกซิเดชัน: -3, +1, +2, +3, +4, +5
สถานะการสะสมของไนโตรเจน
ในธรรมชาติ ไนโตรเจนมีสถานะเป็นก๊าซ อย่างไรก็ตาม, มนุษย์สามารถเปลี่ยนสถานะนี้ให้เป็นของเหลวและของแข็งได้โดยผ่านการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดัน. แม้ว่าการใช้ที่โดดเด่นที่สุดคือในรูปของเหลว แต่ควรสังเกตว่าควรใช้ไนโตรเจนเหลวเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะและด้วยความระมัดระวังเท่านั้น เนื่องจากอุณหภูมิของของเหลวต่ำมาก จึงสามารถทำลายผิวหนังและทำให้เกิดแผลไหม้จากความเย็นได้
ได้มาอย่างไร
ไนโตรเจนสามารถหาได้จากหลายแหล่ง แต่วิธีที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับการผลิตในปริมาณมากคือผ่านกระบวนการกลั่นแยกส่วนจากอากาศ บรรยากาศมีความเข้มข้นของไนโตรเจนในรูปของก๊าซไดอะตอม (N₂) ร่วมกับออกซิเจน อาร์กอน และก๊าซอื่นๆ
กระบวนการรับไนโตรเจนเริ่มต้นด้วยการอัดอากาศในชั้นบรรยากาศ อากาศอัดถูกทำให้เย็นลงโดยระบบทำความเย็น ซึ่งทำให้เกิดการควบแน่นและเกิดเป็นของเหลว. ผ่านหอกลั่นหลายชุด อากาศของเหลวจะผ่านการแยกส่วนตามจุดเดือด
เนื่องจากไนโตรเจนมีจุดเดือดต่ำกว่าออกซิเจนและส่วนประกอบอื่นๆ ของอากาศ จึงระเหยได้เร็วกว่าและรวมตัวกันที่ด้านบนของหอกลั่น ดังนั้นก๊าซไนโตรเจนจึงถูกรวบรวมและจัดเก็บเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมและการใช้งานเฉพาะทาง
นอกจากการกลั่นอากาศแบบเศษส่วนแล้ว มีวิธีการอื่นเพื่อให้ได้ไนโตรเจนในปริมาณที่น้อยลงหรือภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียและพืชบางชนิดสามารถตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศผ่านกระบวนการทางชีวภาพ ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการปรับปรุงความอุดมสมบูรณ์ของดินและผลผลิตทางการเกษตร
หน้าที่ของไนโตรเจนในธรรมชาติและมนุษย์
ไนโตรเจนมีส่วนสำคัญต่อสิ่งแวดล้อม: หากไม่มีองค์ประกอบนี้ สิ่งมีชีวิตบนโลกจะเป็นไปไม่ได้ องค์ประกอบนี้เป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนและกรดนิวคลีอิก (DNA และ RNA) ดังนั้นจึงเป็นส่วนหนึ่งของพื้นฐานของชีวิต
แม้ว่าแก๊สไนโตรเจนจะมีอยู่มากในชั้นบรรยากาศของโลก แต่พืชก็ยากที่จะดูดซับด้วยวิธีนี้ ดังนั้น พวกมันดูดซึมเป็นแอมโมเนียมไอออนหรือไนเตรต ดังนั้นแบคทีเรียบางชนิดจึงเปลี่ยนไนโตรเจนให้อยู่ในรูปแบบที่พืชสามารถดูดซึมได้ เพื่อให้สัตว์สามารถกินพืชและดูดซึมไนโตรเจนผ่านกระบวนการนี้ได้
กล่าวอีกนัยหนึ่ง แบคทีเรียไม่สามารถเปลี่ยนดินให้เป็นฐานที่อุดมสมบูรณ์สำหรับพืชได้หากไม่มีไนโตรเจน ดังนั้นจึงเชื่อว่าไนโตรเจนรบกวนวงจรชีวิตของระบบนิเวศ
ในบรรดาหน้าที่ของไนโตรเจนสำหรับมนุษย์ เราพบสิ่งต่อไปนี้:
- เป็นสารกันบูดในอาหารสำเร็จรูปเพราะ หยุดการเกิดออกซิเดชัน
- หลอดไฟมีไนโตรเจนซึ่งหาได้ง่ายกว่าเมื่อก่อนที่ใช้อาร์กอน
- ใช้ในวัตถุระเบิดเหลวเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการระเบิด
- ใช้ทำชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ทรานซิสเตอร์หรือวงจรรวม
- ใช้ในน้ำมันเครื่องบินเพราะช่วยป้องกันอันตรายจากไฟไหม้
- ไนโตรเจนเหลว ช่วยรักษาเลือดและเกล็ดเลือด
- มีอยู่ในยาเกือบทั้งหมดที่ใช้ (ไนตรัสออกไซด์ใช้เป็นยาชา)
- ใช้ทำเหล็กกล้าไร้สนิม
- ใช้ในการผลิตปุ๋ย
ส่งผลต่อร่างกายอย่างไร
ปรากฎว่าไนโตรเจนเชิงซ้อนนี้ไม่เป็นประโยชน์ต่อสุขภาพ ฟังก์ชั่นหลักบางประการมีดังต่อไปนี้:
- ปริมาณออกซิเจนในเลือดลดลง
- ชะลอการทำงานของต่อมไทรอยด์
- ไม่อนุญาตให้วิตามินเอเข้าสู่ร่างกายอย่างเหมาะสม
- ส่งเสริมการผลิตสารที่เรียกว่าไนโตรซามีน ซึ่งก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ในเซลล์ (มะเร็ง)
ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติของไนโตรเจนและลักษณะของมันได้