گاز نیتروژن چیست؟ کاربرد و مصارف گاز نیتروژن

همانطور که می­دانید گاز نیتروژن را با نماد N نشان می­دهند که در جدول مندلیف وجود دارد. عدد اتمی این عنصر ۷ بوده که به صورت بی رنگ، کره­ زمین را در برمی­گیرد. این عنصر یکی از مهم­ترین گاز برای ادامه حیات جانوران می­باشد که طی فرایندهایی به پروتئین تبدیل شده و مواد آلی طبیعت را تولید می­کند. لازم به ذکر است که از گاز نیتروژن در صنایع برای هوای مواد غذایی بسته­ بندی شده و همچنین تولید و ساخت فولاد استفاده می­شود.

گاز نیتروژن بیش­تر برای تولیدات باروت و مواد خام بمب­ TNT بکار برده می­شود که ترکیب نیتروژن با عناصر دیگر باعث ایجاد آمونیاک یا آمینواسید و حتی پروتئین خواهد شد. دقت کنید که این گاز تنها در سوخت موشک­ها به صورت مایع استفاده می­شود که در طبیعت به اسم هوای سوخته معروف است. نیتروژن یک نوع ماده­ بی رنگ و بی بو می­باشد که در قدیم جانوران بر اثر استشمام آن خفه می­شدند یا برای خاموش کردن آتش از آن استفاده می­کردند.

در صنعت یک نوع فرایندی وجود دارد که باعث می­شود گاز نیتروژن را از هوا تفکیک دهند و در صنایع از آن برای بعضی از تولیدات استفاده کنند. در آخر اینکه این نوع گاز کاربرد و کارایی زیادی داشته و برای کره­ خاکی بسیار مهم و ارزشمند می­باشد. ما در این مقاله  از نشریه علمی جهان شیمی فیزیک قصد داریم تمام ویژگی­ ها و کاربردهای گاز نیتروژن برای شما بازگو کنیم.

انواع گاز نیتروژن

 

همانطور که گفته شد فرمول شیمیایی گاز نیتروژن، N2 می­باشد که انواع آن عبارتند از :

• گاز نیتروژن با خلوص بالای گرید۵

این نوع گاز نیتروژن برای آزمایشگاه­ها و صنعت بسیار کاربرد دارد که با خلوص بالای گرید ۵ برای کارهای تحقیقاتی مناسب می­باشد. لازم به ذکر است که این نوع گاز با داشتن کم­ترین ناخالصی باعث ایجاد خطرات جبران­ ناپذیری در آزمایشگاه یا کارهای تحقیقاتی خواهد شد.

• گاز نیتروژن صنعتی

این نوع گاز به خاطر اینکه در طبیعت به صورت خنثی ظاهر می­شود، کارایی زیادی را برعهده دارد. این گاز نیتروژن صنعتی برای پوشاندن و جلوگیری از اکسیداسیون بسیار کاربرد دارد. دقت کنید که این نوع گاز محیط خنثی را نیز در صنایع ایجاد می­کند.

• نیتروژن به صورت مایع

نام دیگر این نوع گاز، ازت بوده که یکی از پرکابردترین و مهم­ ترین گاز در بین انواع دیگر گازهای نیتروژن به شمار می­آید که کارایی زیادی در زمینه­ های صنعتی دارد و به دلیل داشتن قیمت مناسب و مقرون به صرفه خیلی از صنایع از این گاز برای تولیدات خود استفاده می­کنند.

 

کاربردهای گاز نیتروژن

 

گاز نیتروژن از جمله گازهای پرکاری است که کاربردهای زیادی در زمینه­ های صنعت و موادغذایی دارد در ادامه به کابردهای هر یک می­پردازیم :

• هوا زدایی

دقت کنید که برای خارج کردن اکسیژن محیط از این گاز استفاده می­کنند که باکتری­ها در بین موادغذایی وجود نداشته باشند که در آخر باعث فاسد شدن آن مواد شود. لازم به ذکر است که برای جلوگیری از ایجاد قارچ یا کپک نیز از این گاز از راه هوا زدایی برای مواد غذایی­های خود بکار می­برند.

 

• تهیه­ مواد خوراکی

در بسیاری از مواد خوراکی­ها به منظور خنک نگه داشتن آن­ها از این گاز استفاده می­کنند مثلا برای سرد و خنک نگه داشتن بستنی­ها بایستی از این گاز بکار برده شود تا بستنی آب نشود.

• خاصیت پوششی

یکی از مهم ­ترین و کاربردی­ ترین کارایی این گاز، استفاده از آن برای محافظت و نگه داری بعضی از غذاها برای جلوگیری از ورود اکسیژن به داخل آن­ها می­باشد. همانطور که می­دانید گاز نیتروژن یک عنصر بدون بو و بی رنگ است که به صورت لایه­ نازک روی غذاها را پوشانده که کیفیت و خواص آن را از بین نبرد.

 

• صنایع داروئی

گاز نیتروژن برای صنایع داروئی بسیار مهم می­باشد زیرا برای بسته­ بندی و ذخیره­ داروها کارایی زیادی دارد که این گاز برای دارو یک عنصر مهم و ضروری می­باشد که بایستی مقدار کمی از آن در بسته­ بندی داروها باشد تا داروها از بین نرود.

• صنعت نفت

از این گاز برای تفکیک گازهای متنوع در مخزن یا پمپ_­­ های صنعت نفت بکار می­رود. توجه کنید که این گاز مستقیما با نفت ترکیب نمی­شود بلکه در مخازن ­ آن نگه داری و ذخیره می­شود.

• خشک کردن حلال اضافی

این کاربرد برای کارهای تحقیقاتی صنایع استفاده می­شود که جزو مهم­ترین کابرد به حساب  می­آید.

• تولیدات فلز

همانطور که می­دانید بعضی از فلزها برای حفاظت کردن به گاز نیتروژن نیاز دارد زیرا برای تولید و ساخت فلزی بایستی محیط بدون اکسیژن باشد که فلزات دیگر اکسید نشود.

 

• پر کردن باد لاستیک

برای پر کردن لاستیک ماشین از این گاز استفاده می­کنند که باعث ایجاد ایمنی و کم کردن مصرف سوخت ماشین­ ها و حتی بالا بردن استحکام رینگ خودروها می­شود. لازم به ذکر است که با باد کردن لاستیک هر ماشینی دیگر نگران خالی شدن یا ترکیدن لاستیک خودروی خود نباشید زیرا استحکام و دوام این گاز برای لاستیک هر ماشین زیاد می­باشد و تا چند ماه به چک کردن باد آن لازم نخواهد بود.

• درمان تومور پوستی

شاید این کابرد کمی عجیب به نظر برسد ولی از گاز ازت برای درمان تومور پوستی بکار  می­رود که به خاطر داشتن دمای پایین آن و زنده ماندن سلول­ های تومور برای درمان کابرد دارد.

• الکترونیک

از این گاز برای محافظت ناخالصی­ ها و لحیم کاری کارایی دارد که بسیار حساس می­باشد.

• برای آنالیزهای بیمارستانی و حتی صنعتی بکار می­رود که برای کنترل کردن کیفیت هر محصول در صنعت از این گاز استفاده می­کنند.
• این گاز به دلیل بی رنگ بودن آن برای تولید و ساخت فولاد ضد زنگ برای فلز یا آهنی بکار می­رود.
• برای فتولیتوگرافی ماورا بنفش و برای جلوگیری از نفوذ اکسیژن به این اشعه در طی ایجاد طول موج­های قوی با تراز و قدرت معین استفاده می­شود.
• برای جلوگیری بی اثر شدن مایع ­ها از اکسیداسیون یا تکثیر ارگانسیم­ ها در صنایع یا تولید مواد غذایی از این گاز بکار می­برند.
• گاز خروجی اگزوز ماشین­ها
• گرمای ایجاد شده در راکتورهای سیال
• برای تولید و ساخت کاتالیزورها
• از گاز نیتروژن برای کنترل دقیق در سیستم راکتورها استفاده می­شود.
• برای انتقال یا متصل کردن پودرهای پلیمری به دستگاه­های صنایع
• از این گاز به هیچ عنوان برای مواد شیمیایی استفاده نمی­کنند بلکه در انبار به صورت مایع بکار می­برند تا مواد خامی که در تولید و ساخت پراکسید استفاده می­کنند تا از تفکیک اکسیژن جلوگیری کنند.
• در طراحی و ساخت در طراحی و ساخت سوخت هواپیماها برای جلوگیری از آتش سوزی به کار برده میشود.
• به دلیل تحرک کم یا عدم رطوبت لاستیک­ های ماشین مسابقه­ ایی یا هواپیماها، از این گاز برای پر کردن لاستیک آن­ها استفاده می­کنند تا لاستیک از دوام و استحکام بالایی برخوردار باشد.
• گاز نیتروژن با اکسید ترکیب شده و اکسید نیتریک را تولید می­کند که این باعث ایجاد خلل های مغزی و مختل کردن سیستم اعصبی و مرکزی اعصب خواهد شد.

ویژگی فیزیکی گاز نیتروژن

• نقطه­ جوش آن از نوع k بوده که از -۱۹۵ تا ۷۹ درجه­ی سانتی گراد است.
• نوع چگالی آن، گرم بر لیتر است.
• نقطه­ ذوب آن نیز، k بوده که از -۲۱۰ تا ۰۰ درجه­ی سانتی گراد می­باشد.
• اندازه­ی آنتالپی تبخیر آن، ۵.۵۶ کیلو ژول بر مول می­باشد.
• ظرفیت حرارتی مولی این گاز، N2 بوده که ژول برمول است.
• اکسایش آن از نوع اکسید قوی است که منفی و مثبت بودن آن برای این گاز بسیار مهم می­باشد.
• نوع و اندازه­ی الکترونگاتیوی گاز نیتروژن، ۳.۰۴ بوده که از نوع مقیاس پائولینگ است.
• اندازه­ی شعاع کووالانسی آن، ۷۱+۱ pm می­باشد.
• اندازه­ی شعاع واندروالسی گاز نیتروژن، ۱۵۵ pm است.
• دقت کنید که ساختار بلوری گاز از نوع شش گوشه بوده که هر ضلع آن اندازه­ی دقیق و معینی دارد.
• رسانندگی گرمایی آنف ۲۵.۸۳ در ده به توان ۳ می­باشد که واحد آن، وات است.
• شماره­ی ثبت سی ای اس گاز نیتروژن یا همان گاز ازت، ۷۷۲۷-۳۷-۹ است.
• اندازه­ی سرعت صوت آن حدود ۳۵۳ متر بر ثانیه می­باشد که در دمای ۲۷ درجه­ی سانتی گراد فعالیت می­کند.
• از ایزوتوپ­های پایدار تشکیل یافته است که دارای ۷ و ۸ نوترون بوده و با واحد N14 و N15 نشان داده می­شود.
• نوع فاز آن در stp، گاز است.
• عدد اتمی آن، ۷ بوده که در گروه ۱۵ جدول مندلیف قرار گرفته است.
• گاز نیتروژن از دوره­ی ۲ طراحی شده که نوع بلوک آن p می­باشد و از نوع دسته­ی نافلزها به شمار می­آید.
• این نوع گاز در حالت مایع اندازه­ی ۰.۸۰۸ گرم است.

اثرات گاز نیتروژن بر سلامت انسان

همانطور که می­دانید عنصر نیتروژن در جو بسیار زیاد است و در خاک با ترکیب نیتریت یافته می­شود. جانوران به خصوص انسان­ ها ترکیب این گاز را در طبیعت تغییر داده ­اند یعنی در کودهای شیمیایی با کم کردن یا بعضی مواقع با اضافه کردن بیش­ از حد گاز نیتروژن به آن در ترکیب  کود اثر گذاشته و باعث ایجاد تغییر رنگ یا تغییر نوع آن خواهد شد. اثرات مهمی که این نوع گاز بر سلامت انسان برجای  می­گذارد عبارتند از : باعث کمبود ویتامین A در بدن انسان شده یا عملکرد غده تیروئید را پایین  می­آورد که بعضی اوقات هم باعث مرگ یا ایجاد سرطان پوستی می­شود پس باید مراقب سلامت خود باشید.

راه شناسایی گاز نیتروژن

در حالت ملی بیش­تر از دو راه برای شناسایی این گاز از بین گازهای دیگر وجود ندارد که این دو راه عبارتند از :

• استفاده از کاتارومتر که با بکار بردن این روش و اندازه­ گیری درجه­ حرارت باعث شناسایی گاز نیتروژن از دیگر گازهای طبیعت خواهد شد.
• با بکار بردن کاغذ لیتموس قرمز می­توان گاز نیتروژن را شناخت. ابتدا بایستی آن کاغذ لیتموس قرمز را مرطوب کنید و در داخل لوله­ آزمایش قرار دهید و سپس آن را با گازی که نام آن مشخص نیست پر کنید در حین کار اگر این کاغذ رنگ آبی را به خود گرفت بدانید که گاز مجهول خاصیت بازی دارد ولی اگر رنگ کاغذ قرمز شد گاز از نوع اسید می­باشد و اگر هیچ رنگی پدید نیومد بدانید که گاز عنصر نیتروژن است.
• یکی دیگر از راه­های شناسایی این گاز نیتروژن، ایجاد آزمایش شعله است که با این روش می­توانید به راحتی تشخیص دهید که این گازی که مجهول می­باشد اکسیژن است یا نیتروژن.

نتیجه گیری

ما در این مقاله سعی کردیم درباره گاز نیتروژن  به کسانی که اصلا اطلاعاتی نسبت به این گاز نداشتند، توضیح مختصری بازگو کنیم. لازم به ذکر است که گاز نیتروژن به دلیل داشتن عدد اتمی ۷ و امکان ایجاد ترکیب نیتریت یا آمونیاک به راحتی می­تواند با جرقه­ کوچک انفجار بزرگی ایجاد کند و باعث ایجاد خسارت جانی و مالی شود پس بایستی کسانی که با این گاز سروکار دارند تمام نکات  ایمنی لازم را رعایت فرمایند.