نیتروژن: فراوانترین گاز در جو زمین
تنفس حیاتیترین فرآیند برای تمام جانداران زنده است. انسان و حیوانات اکسیژن را تنفس کرده و دیاکسید کربن تولید میکنند، در حالی که گیاهان برعکس عمل میکنند؛ یعنی دیاکسید کربن مصرف کرده و اکسیژن آزاد میکنند. در کنار این دو گاز، نیتروژن نیز به مقدار زیادی در هوا وجود دارد.
نیتروژن در جو زمین:
نیتروژن فراوانترین گاز موجود در جو زمین است و حدود 78 درصد از هوا را تشکیل میدهد. در کنار آن، 21 درصد از هوا از اکسیژن تشکیل شده و 0.9 درصد گاز آرگون و 0.1 درصد باقیمانده نیز شامل گازهای دیگر مانند نئون، هلیوم، متان، نیتروس اکساید و اوزون است.
اهمیت نیتروژن برای جانداران
نیتروژن برای تمامی جانداران اهمیت بالایی دارد، زیرا پایه بسیاری از ترکیبات ضروری برای حیات را تشکیل میدهد. پروتئینها، آنزیمها، هورمونها و کلروفیل گیاهان همگی در ساختار خود نیتروژن دارند. RNA و DNA نیز از زنجیرههای بلندی از نوکلئیک اسیدها تشکیل شدهاند که حاوی نیتروژن هستند.
جانداران نمیتوانند نیتروژن را به صورت گاز مصرف کنند و این عنصر باید در خاک و طی فرآیند تثبیت نیتروژن به شکلی قابل مصرف برای جانداران تبدیل شود. باکتریهای تثبیتکننده نیتروژن که در خاک اطراف برخی گیاهان رشد میکنند، نیتروژن گازی را به ترکیباتی مانند نیترات و آمونیاک تبدیل میکنند که جذب ریشه گیاهان میشود.
منابع و تولید نیتروژن
نیتروژن عمدتاً از طریق تقطیر جزء به جزء هوای مایع به دست میآید. در این فرآیند، اکسیژن و آرگون نیز تولید شده و برای عرضه به بازار بستهبندی میشوند. روشهای سرمایشی و غشایی نیز برای تولید نیتروژن و اکسیژن خالص مورد استفاده قرار میگیرند.
کاربردهای نیتروژن در زندگی روزمره
نیتروژن کاربردهای فراوانی در زندگی روزمره دارد. پنج کاربرد اصلی نیتروژن عبارتند از:
- تولید لامپهای روشنایی
- بستهبندی مواد غذایی
- تولید کودهای کشاورزی
- تولید محصولات الکترونیکی مانند ترانزیستور و دیود
- تولید مواد دارویی
کاربردهای صنعتی نیتروژن
فراوانی نیتروژن در هوا باعث شده تا این گاز با قیمت مناسبی برای مصارف صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. نیتروژن در صنعت بهطور معمول در تولید فولاد ضدزنگ به کار میرود و موجب افزایش مقاومت فولاد در برابر خوردگی میشود. همچنین، نیتروژن فشرده و خشک به عنوان گاز دیالکتریک در ابزارهای ولتاژ بالا استفاده میشود. این گاز همچنین در کنترل آلودگی و حذف حلالهای آلی فرار از مایعات به کار میرود و میتواند بخارات و مایعات مضر را در صنعت جدا کند.
نیتروژن در لاستیک خودروها
نیتروژن میتواند برای پر کردن تایرهای خودروها نیز استفاده شود. یکی از مزایای استفاده از نیتروژن در لاستیک خودروها این است که نیتروژن قابلیت مهاجرت از درون لاستیک را ندارد و فشار لاستیک برای مدت طولانیتری پایدار میماند. این ویژگی برای مسابقهدهندگان رالی اهمیت زیادی دارد. همچنین، استفاده از نیتروژن خشک برای پر کردن لاستیکها توصیه میشود تا از ورود بخار آب به داخل لاستیک جلوگیری شود، که این امر به پایداری بیشتر فشار لاستیک و کاهش مصرف سوخت کمک میکند.
ایمنی نیتروژن
بیخطر بودن نیتروژن را میتوان از اینکه چند درصد هوا از نیتروژن تشکیل شده، دریافت. ما هر روزه حجم زیادی از این گاز را در دم و بازدم خود جابهجا میکنیم. حتی در مخلوطهای گازی تنفسی حاوی اکسیژن، از نیتروژن استفاده میشود، زیرا تنفس اکسیژن خالص برای ریهها خطرناک است. البته، در فشارهای بالا مانند اعماق دریاها، تنفس نیتروژن میتواند اثرات تخدیری داشته باشد، به همین دلیل در این شرایط از مخلوط هلیوم و اکسیژن استفاده میشود.
