نيتروجين N

الاكتشاف

في سبعينيات القرن الثامن عشر كان عدد من الكيميائيين يدرسون الجزء المتبقي من الهواء بعد أن يحترق فيه شيء أو يتنفسه حيوان. ويُنسب الاكتشاف عمومًا إلى الطبيب الاسكتلندي دانيال رذرفورد الذي وصف هذا «الهواء الضار» في أطروحته للدكتوراه عام 1772: فهو لا يُبقي لهبًا مشتعلًا ولا فأرًا حيًا، ولا يمتصه القلوي الذي كان يزيل «الهواء الثابت» (ثاني أكسيد الكربون). ودرس كارل فيلهلم شيله وهنري كافنديش وجوزيف بريستلي الغاز نفسه في الوقت ذاته تقريبًا.

أدرك أنطوان لافوازييه أنه عنصر وسمّاه azote. وفي أوائل القرن العشرين طوّر فريتز هابر وكارل بوش طريقة لدمج نيتروجين الهواء بالهيدروجين لصنع الأمونيا، وهي من أعظم الاختراعات الصناعية أثرًا في التاريخ.

أصل التسمية

يأتي الاسم من الفرنسية nitrogène الذي صاغه جان أنطوان شابتال عام 1790 من nitre (نترات البوتاسيوم، ملح البارود) واللاحقة اليونانية ‎-genes‎ «مكوِّن»، لأن الغاز أحد مكونات النَّطْرون. أما اسم لافوازييه azote، من اليونانية بمعنى «بلا حياة»، فلا يزال مستعملًا في الفرنسية وفي البادئة azo- في الكيمياء، ومنه جاء الاسم العربي القديم «الآزوت». والرمز N.

أهم الاستخدامات

• الأسمدة: يتحول معظم النيتروجين الصناعي إلى أمونيا، ثم إلى اليوريا ونترات الأمونيوم وأسمدة أخرى.
• الكيماويات والمتفجرات: حمض النتريك والنايلون والأصباغ والمتفجرات مثل TNT كلها مركبات نيتروجينية.
• الأجواء الخاملة: يُطرد غاز النيتروجين في عبوات الأغذية، ويحمي تصنيع الإلكترونيات، ويغلّف خزانات الوقود وقايةً من الحريق.
• التبريد الشديد: يجمّد النيتروجين السائل العينات الحيوية ويبرّد المعدات ويُستخدم في تركيب قطع الآلات بالانكماش، كما يُستخدم في طب الجلد لإزالة الثآليل.

النظائر

للنيتروجين نظيران مستقران: النيتروجين-14 بنحو 99.6 في المئة، والنيتروجين-15 بنحو 0.4 في المئة. ويستخدم علماء البيئة نسبة النيتروجين-15 في الأنسجة لتتبّع الشبكات الغذائية ومصادر الأسمدة، ويُستخدم النيتروجين-15 الموسوم في الرنين المغناطيسي النووي ودراسات الأيض. أما النيتروجين-13 المشع، وعمر النصف له نحو 10 دقائق، فيُستخدم في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) في صورة أمونيا موسومة لتصوير تدفق الدم إلى القلب.

في الحياة اليومية

مع أننا نتنفس النيتروجين باستمرار، فإن أجسامنا لا تستطيع استخدام الغاز مباشرة، بل نحصل على النيتروجين من البروتينات في الطعام، وتعتمد النباتات على بكتيريا التربة أو الأسمدة لتثبيته. وقد يصاب الغواصون الذين يصعدون بسرعة مفرطة بداء تخفيف الضغط حين يكوّن النيتروجين المذاب فقاعات في الدم، وفي الأعماق يسبب النيتروجين تخديرًا يشبه السُّكر.

وتسهم أكاسيد النيتروجين المنبعثة من محركات السيارات ومحطات الطاقة في الضباب الدخاني والمطر الحمضي، وقد يسبب جريان الأسمدة الزائدة تكاثر الطحالب في الأنهار والمياه الساحلية.