ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่รู้จักกันดีซึ่งเขียนแทนด้วยตัวอักษร N องค์ประกอบนี้อาจเป็นพื้นฐานของเคมีอนินทรีย์ก็เริ่มมีการศึกษาอย่างละเอียดในชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 ในบทความนี้ เราจะพิจารณาองค์ประกอบทางเคมีนี้ ตลอดจนคุณสมบัติและประเภทของธาตุ
ประวัติการค้นพบองค์ประกอบทางเคมี
ไนโตรเจนเป็นธาตุที่นักเคมีชาวฝรั่งเศสชื่อ อองตวน ลาวัวซิเยร์แนะนำเป็นครั้งแรก แต่นักวิทยาศาสตร์หลายคนกำลังต่อสู้เพื่อชิงตำแหน่งผู้ค้นพบไนโตรเจน เช่น Henry Cavendish, Karl Scheele, Daniel Rutherford
Henry Cavendish อันเป็นผลมาจากการทดลองเป็นคนแรกที่แยกองค์ประกอบทางเคมี แต่ไม่เข้าใจว่าเขาได้รับสารง่ายๆ เขารายงานประสบการณ์ของเขาให้โจเซฟ พรีสลีย์ซึ่งศึกษามาหลายครั้งเช่นกัน อาจเป็นไปได้ว่า Priestley สามารถแยกองค์ประกอบนี้ออกได้ แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่เข้าใจว่าเขาได้รับอะไรอย่างแน่นอนดังนั้นเขาจึงไม่สมควรได้รับตำแหน่งผู้ค้นพบ Karl Scheele ทำวิจัยแบบเดียวกันพร้อมๆ กัน แต่ไม่ได้ข้อสรุปที่ถูกต้อง
ในปีเดียวกันนั้น แดเนียล รัทเทอร์ฟอร์ดไม่เพียงแต่ได้ไนโตรเจนมาเท่านั้นแต่ยังอธิบาย ตีพิมพ์วิทยานิพนธ์ และระบุคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานขององค์ประกอบ แต่แม้แต่รัทเทอร์ฟอร์ดก็ยังไม่เข้าใจถึงสิ่งที่เขาได้รับอย่างถ่องแท้ อย่างไรก็ตาม เขาเป็นคนที่ถือว่าเป็นผู้ค้นพบ เพราะเขาคือผู้ค้นพบคำตอบที่ใกล้เคียงที่สุด
ที่มาของชื่อไนโตรเจน
จากภาษากรีก "ไนโตรเจน" แปลว่า "ไร้ชีวิต" Lavoisier เป็นผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับกฎของระบบการตั้งชื่อและตัดสินใจตั้งชื่อองค์ประกอบในลักษณะนั้น ในศตวรรษที่ 18 สิ่งที่ทราบเกี่ยวกับธาตุนี้คือธาตุนี้ไม่สนับสนุนการเผาไหม้หรือปฏิกิริยาการหายใจ ดังนั้นชื่อนี้จึงได้รับการยอมรับ
ในภาษาลาติน ไนโตรเจนเรียกว่า "ไนโตรเจน" ซึ่งแปลว่า "การให้กำเนิดดินประสิว" จากภาษาละติน การกำหนดไนโตรเจนปรากฏขึ้น - ตัวอักษร N แต่ชื่อนั้นไม่ได้หยั่งรากในหลายประเทศ
ความอุดมสมบูรณ์ของธาตุ
ไนโตรเจนอาจเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่พบได้บ่อยที่สุดในโลกของเรา โดยอยู่อันดับที่สี่ในด้านความอุดมสมบูรณ์ ธาตุนี้ยังพบได้ในชั้นบรรยากาศสุริยะ บนดาวเคราะห์ยูเรนัสและเนปจูน ชั้นบรรยากาศของไททัน พลูโต และไทรทันประกอบด้วยไนโตรเจน นอกจากนี้ ชั้นบรรยากาศของโลกยังประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีนี้ถึง 78-79 เปอร์เซ็นต์
ไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในการดำรงอยู่ของพืชและสัตว์ แม้แต่ร่างกายมนุษย์ก็มีองค์ประกอบทางเคมี 2 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์ ส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ กรดอะมิโน โปรตีน กรดนิวคลีอิก
ของเหลวไนโตรเจน
ไนโตรเจนเหลวเป็นของเหลวใสไม่มีสี เป็นหนึ่งในสถานะของการรวมตัวของสารเคมี ไนโตรเจนเหลวใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การก่อสร้าง และการแพทย์ ใช้ในการแช่แข็งวัสดุอินทรีย์ อุปกรณ์ทำความเย็น และในยาเพื่อกำจัดหูด (ยาเพื่อความงาม)
ไนโตรเจนเหลวปลอดสารพิษและไม่ระเบิด
ไนโตรเจนโมเลกุล
โมเลกุลไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลกและก่อตัวเป็นส่วนใหญ่ สูตรสำหรับโมเลกุลไนโตรเจนคือ N2 ไนโตรเจนดังกล่าวทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบทางเคมีหรือสารอื่นๆ ที่อุณหภูมิสูงมากเท่านั้น
สมบัติทางกายภาพ
ภายใต้สภาวะปกติ ไนโตรเจนขององค์ประกอบทางเคมีคือก๊าซที่ไม่มีกลิ่น ไม่มีสี และไม่ละลายในน้ำในทางปฏิบัติ ไนโตรเจนเหลวในความสม่ำเสมอคล้ายกับน้ำนอกจากนี้ยังมีความโปร่งใสและไม่มีสี ไนโตรเจนมีสถานะการรวมตัวอีกสถานะหนึ่ง ที่อุณหภูมิต่ำกว่า -210 องศา จะกลายเป็นของแข็ง ก่อตัวเป็นผลึกสีขาวเหมือนหิมะจำนวนมาก ดูดซับออกซิเจนจากอากาศ
คุณสมบัติทางเคมี
ไนโตรเจนอยู่ในกลุ่มอโลหะและใช้คุณสมบัติจากองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ จากกลุ่มนี้ โดยทั่วไปแล้ว อโลหะไม่ใช่ตัวนำไฟฟ้าที่ดี ไนโตรเจนสร้างออกไซด์ต่างๆ เช่น NO (มอนอกไซด์) NO หรือไนตริกออกไซด์เป็นยาคลายกล้ามเนื้อ (สารที่ช่วยคลายกล้ามเนื้ออย่างมีนัยสำคัญโดยไม่ก่อให้เกิดอันตรายหรือผลกระทบอื่นๆร่างกายของมนุษย์) ออกไซด์ที่มีอะตอมของไนโตรเจนมากกว่า เช่น N2O เป็นแก๊สหัวเราะที่มีรสหวานเล็กน้อยซึ่งใช้ในยาเป็นยาสลบ อย่างไรก็ตาม ออกไซด์ NO2 ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับ 2 รายการแรก เนื่องจากเป็นก๊าซไอเสียที่ค่อนข้างอันตรายซึ่งพบในท่อไอเสียรถยนต์และก่อให้เกิดมลพิษต่อบรรยากาศอย่างร้ายแรง
กรดไนตริกซึ่งเกิดจากไฮโดรเจน ไนโตรเจน และออกซิเจนสามอะตอม เป็นกรดแก่ มันถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตปุ๋ย, เครื่องประดับ, การสังเคราะห์สารอินทรีย์, อุตสาหกรรมการทหาร (การผลิตวัตถุระเบิด, เชื้อเพลิงจรวดและการสังเคราะห์สารพิษ), การผลิตสีย้อม, ยา, ฯลฯ กรดไนตริกเป็นอันตรายต่อ ร่างกายมนุษย์ทิ้งแผลและสารเคมีตกค้างบนผิวหนัง แผลไฟไหม้
คนเข้าใจผิดคิดว่าคาร์บอนไดออกไซด์คือไนโตรเจน อันที่จริง เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีของธาตุ ธาตุจึงทำปฏิกิริยากับธาตุเพียงเล็กน้อยภายใต้สภาวะปกติ และคาร์บอนไดออกไซด์ก็คือคาร์บอนมอนอกไซด์
การใช้องค์ประกอบทางเคมี
ไนโตรเจนในสถานะของเหลวใช้เป็นยารักษาความเย็น (cryotherapy) เช่นเดียวกับในการปรุงอาหารเป็นสารทำความเย็น
องค์ประกอบนี้ยังพบการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม ไนโตรเจนเป็นก๊าซที่ระเบิดและติดไฟได้ นอกจากนี้ยังป้องกันการเน่าเปื่อยและการเกิดออกซิเดชัน ปัจจุบันมีการใช้ไนโตรเจนในเหมืองเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่ป้องกันการระเบิด ก๊าซไนโตรเจนที่ใช้ในปิโตรเคมี
อยู่ในสารเคมีอุตสาหกรรมที่ไม่มีไนโตรเจนทำได้ยากมาก ใช้สำหรับสังเคราะห์สารและสารประกอบต่างๆ เช่น ปุ๋ยบางชนิด แอมโมเนีย วัตถุระเบิด สีย้อม ตอนนี้ใช้ไนโตรเจนจำนวนมากในการสังเคราะห์แอมโมเนีย
สารนี้ขึ้นทะเบียนเป็นวัตถุเจือปนอาหารในอุตสาหกรรมอาหาร
สารผสมหรือสารบริสุทธิ์?
แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 18 ที่สามารถแยกองค์ประกอบทางเคมีได้ ก็คิดว่าไนโตรเจนเป็นส่วนผสม แต่แนวคิดเหล่านี้มีความแตกต่างกันมาก
สารบริสุทธิ์มีคุณสมบัติคงที่ทั้งเชิงซ้อน เช่น องค์ประกอบ คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี สารผสมคือสารประกอบที่มีองค์ประกอบทางเคมีตั้งแต่สององค์ประกอบขึ้นไป
ตอนนี้เรารู้แล้วว่าไนโตรเจนเป็นสารบริสุทธิ์เพราะเป็นองค์ประกอบทางเคมี
เมื่อเรียนเคมี สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าไนโตรเจนเป็นพื้นฐานของเคมีทั้งหมด ก่อตัวเป็นสารประกอบต่างๆ ที่เราทุกคนพบเจอ รวมทั้งก๊าซหัวเราะ ก๊าซสีน้ำตาล แอมโมเนีย และกรดไนตริก ไม่น่าแปลกใจเลยที่เคมีที่โรงเรียนเริ่มต้นได้อย่างแม่นยำด้วยการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีเช่นไนโตรเจน