التطبيقات الصناعية لعنصر النيتروجين. للنيتروجين العديد من الاستخدامات المختلفة في الصناعة ويتم تعريفه بدرجات مختلفة حسب التطبيق. يعتبر النيتروجين من الغازات التي لها الكثير من الأهمية والاستخدام ، ومن أهم استخدامات هذا الغاز في الصناعة الطبية وصناعة السيارات. غاز النيتروجين له استخدامات مختلفة.
النيتروجين في الصناعة
النيتروجين عنصر غير فلزي من المجموعة الخامسة عشر من الجدول الدوري للعناصر. هذا العنصر ثنائي الذرة وغازي ، عديم اللون ، عديم الرائحة والمذاق ، وهو العنصر الأكثر وفرة في الغلاف الجوي للأرض. العدد الذري للنيتروجين هو 7 ووزنه الذري 14 ودرجة حرارة انصهاره -209.86 درجة مئوية ودرجة غليانه -195.8 درجة مئوية.
يتكون حوالي أربعة أخماس الغلاف الجوي للأرض من النيتروجين. في عام 1772 ، أظهر الكيميائي السويدي كارل فيلهلم أن الهواء عبارة عن مزيج من غازين. في نفس الوقت تقريبًا ، اكتشف عالم النبات الاسكتلندي دانييل رذرفورد الأكسجين ونشر بياناته ، وقدم الكيميائي الفرنسي في عام 1790 غازًا آخر للهواء يحتوي على النتر ، يسمى النيتروجين.
التطبيقات الصناعية لعنصر النيتروجين
يستخدم النيتروجين على نطاق واسع في العديد من التطبيقات الصناعية نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية الفريدة. بعض التطبيقات الصناعية الأكثر شيوعًا للنيتروجين هي:
1. تغليف المواد الغذائية
يستخدم النيتروجين على نطاق واسع في صناعة تغليف المواد الغذائية للحفاظ على نضارة وجودة المنتجات الغذائية. تساعد العبوات المليئة بالنيتروجين في الحفاظ على نكهة ولون وملمس المنتجات الغذائية عن طريق تقليل عمليات الأكسدة.
2. الإنتاج الكيميائي
يستخدم النيتروجين كغاز خامل في مختلف صناعات الإنتاج الكيميائي ، مثل الأدوية والمبيدات والأسمدة. يساعد على منع التفاعلات الكيميائية غير المرغوب فيها ، وتحسين جودة المنتج ، ومنع نمو الكائنات الحية الدقيقة.
3. علم المعادن
يستخدم النيتروجين في صناعة المعادن لخلق جو وقائي حول المعدن المنصهر لمنعه من التفاعل مع الهواء وتشكيل الأكاسيد. كما أنها تستخدم في المعالجة الحرارية للفولاذ ، مما يساعد على تحسين قوة ومتانة المادة.
4. الإلكترونيات
يستخدم النيتروجين في صناعة الإلكترونيات لمنع أكسدة المكونات الإلكترونية أثناء الإنتاج والتخزين. كما أنها تستخدم في صناعة أشباه الموصلات وشاشات الكريستال السائل والأجهزة الإلكترونية الأخرى.
5. المستحضرات الصيدلانية
يستخدم النيتروجين في صناعة الأدوية لمنع تدهور الأدوية وخلق بيئات معقمة أثناء إنتاج الأدوية. كما أنها تستخدم في تقنيات الحفظ بالتبريد لتخزين المواد البيولوجية.
بشكل عام ، يحتوي النيتروجين على العديد من التطبيقات الصناعية التي تجعله مكونًا مهمًا في العديد من عمليات التصنيع.
حول غاز النيتروجين
النيتروجين ، العنصر الأكثر وفرة في الغلاف الجوي ، وهو مهم جدًا لحياتنا. يوجد النيتروجين في التربة والنباتات ، وفي الماء الذي نشربه وفي الهواء الذي نتنفسه ، وهو ضروري أيضًا للحياة. لكن الكثير من النيتروجين يمكن أن يكون سامًا للنباتات ويمكن أن يضر أيضًا ببيئتنا. النباتات التي لا تحتوي على ما يكفي من النيتروجين تتحول إلى اللون الأصفر ولا تنمو بشكل جيد ويمكن أن تحتوي على أزهار ونباتات أقل.
يمكن للمزارعين إضافة الأسمدة النيتروجينية لإنتاج محاصيل أفضل ، ولكن الإفراط في تناولها يمكن أن يضر بالنباتات والحيوانات ويلوث أنظمتنا المائية. يمكن أن تساعدنا معرفة دورة النيتروجين ، وكيفية انتقال النيتروجين من الغلاف الجوي إلى الأرض ، عبر التربة والعودة إلى الغلاف الجوي في دورة لا نهاية لها ، على زراعة محاصيل صحية وحماية البيئة.
استخدام النيتروجين في الصناعة
النيتروجين هو العنصر السابع الأكثر وفرة في مجرة درب التبانة ، وهناك العديد من تطبيقات غاز النيتروجين في الصناعة. تشير التقديرات إلى أن 78٪ من الغلاف الجوي للأرض عبارة عن نيتروجين. يشكل النيتروجين أيضًا 3٪ من وزن جسم الإنسان ، وبعد الأكسجين والكربون والهيدروجين ، فهو العنصر الأكثر وفرة في جسم الإنسان.
للنيتروجين استخدامات عديدة في الصناعة مثل الصناعات الكيماوية لإنتاج الأسمدة وحمض النيتريك والنايلون والدهانات والمتفجرات. لصنع كل من هذه المنتجات ، هناك حاجة إلى النيتروجين للتفاعل مع الهيدروجين وتكوين الأمونيا. سنذكر هنا بعض الاستخدامات الهامة للنيتروجين.
ما هي أهمية واستخدام النيتروجين؟
يستخدم غاز النيتروجين بكميات قليلة لملء بعض أنواع المصابيح ، ويستخدم في المصابيح المتوهجة كبديل رخيص للأرجون. يستخدم النيتروجين لتخزين المواد البترولية المتفجرة والقابلة للاشتعال. كل هذه التطبيقات المذكورة أعلاه ترجع إلى الطبيعة النشطة لغاز النيتروجين.
معلومات السلامة حول النيتروجين
غاز النيتروجين هو غاز خامل ومحايد بسبب ترتيب الإلكترون للطبقة الأخيرة ، ولكن يتم تحويل النيتروجين في الماء والتربة وكذلك الأبخرة الناتجة من أكاسيد النيتروجين في البيئة إلى نترات ونتريت ، والتي تتفاعل مع الهيموجلوبين في الدم وتقلل من القدرة ينقل الدم الأكسجين ويقلل من وظائف الغدة الدرقية ونقص فيتامين أ.
كما أن النترات والنتريت المنتجين من غاز النيتروجين هو أحد أسباب الإصابة بالسرطان.
إذا تجاوزت النسبة المئوية لغاز النيتروجين الحد القياسي في بيئة مغلقة ، فسيؤدي ذلك إلى إبطاء عملية توفير الأكسجين للشخص ويؤدي في النهاية إلى الاختناق. عند العمل بالنيتروجين السائل ، بسبب درجة غليان غاز النيتروجين المنخفضة للغاية والتبريد الرهيب الناجم عن تغيير مرحلة النيتروجين من سائل إلى غاز ، يجب أن تكون حذرًا وأن تستخدم قفازات ونظارات خاصة.
التطبيقات الصناعية لعنصر النيتروجين
النيتروجين غاز عديم اللون والرائحة والمذاق يشكل حوالي 78٪ من الغلاف الجوي للأرض. الغالبية العظمى من النيتروجين لا يستخدمه البشر في شكله الأصلي وغير المغشوشة. ومع ذلك ، فإن هذا العنصر له العديد من التطبيقات التجارية والصناعية. يعد استخراج النيتروجين من الغلاف الجوي أمرًا صعبًا ومكلفًا للغاية ، ولكن بعد فصله ، له تطبيقات مختلفة في قطاعي الإنتاج والمعالجة.
تطبيقات النيتروجين في الصناعة
أحد استخدامات النيتروجين في الصناعة هو إنتاج الأمونيا. تستخدم الأمونيا ، وهي أحد أهم مركبات النيتروجين ، في جميع أنحاء العالم كسماد. يتم تحويل غاز النيتروجين إلى أمونيا عن طريق دمجها مع غاز الهيدروجين في عملية هابر. ينتج عن هذا التفاعل نترات الأمونيوم ، وهو سماد شائع ومادة كيميائية تستخدم في التفجير والمتفجرات.
بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد صناعة الطيران على النيتروجين لضغط خزانات الوقود وكمبرد في محركات الصواريخ. يستخدم هذا الغاز أيضًا في صناعة المعادن لمنع الأكسدة أثناء المعالجة الحرارية للصلب والمعادن الأخرى. غاز النيتروجين ضروري أيضًا لتصنيع المكونات الإلكترونية مثل أشباه الموصلات والترانزستورات.
أحد الاستخدامات الأساسية لغاز النيتروجين في الصناعة هو إنتاج المواد الكيميائية. يستخدم النيتروجين في صناعة مركبات مثل حمض النيتريك الذي يستخدم في صناعة الأسمدة والمتفجرات والمنسوجات. يستخدم النيتروجين أيضًا في إنتاج النايلون والبوليستر والألياف الصناعية الأخرى.
تطبيقات النيتروجين في الصناعة
للنيتروجين العديد من التطبيقات الصناعية. من معالجة الأغذية والمشروبات إلى الزراعة والطيران والإلكترونيات ، يستخدم النيتروجين في العديد من الصناعات. جعلت خصائصه عنصرًا أساسيًا في إنتاج جميع أنواع السلع ، بما في ذلك الأسمدة والمتفجرات والمكونات الإلكترونية والألياف الاصطناعية. مع زيادة الطلب على النيتروجين في مختلف القطاعات ، سيظل هذا العنصر عنصرًا حيويًا في الصناعة في المستقبل المنظور.
