nitrogen

Den viktigaste bruken av nitrogen er i framstilling av ammoniakk. Det er vidare eit utgangsmateriale for framstilling av mange viktige nitrogensambindingar som nitrogenhaldige kunstgjødselprodukt, nitrogenoksid, salpetersyre, amin, cyanid, kaliumcyanamid med meir.

• Les meir om nitrogengjødsel og nitrogenindustri.

Nitrogen blir brukt som verneatmosfære for å hindre oksidasjon av metall, matvarer og kjemikaliar som vert dårlege av oksygen. Flytande nitrogen blir nytta som kjølemiddel og for rask nedfrysing av matvarer og andre stoffar.

Ein kan kjøpe nitrogen på stålflasker under høgt trykk eller som flytande nitrogen i Dewar-behaldarar. Flytande nitrogen må handsamast med varsemd for å unngå frostskadar.

Tørr, rein luft inneheld 78,08 volumprosent fritt nitrogen. Luft inneheld òg små mengder nitrogensambindingar, som ammoniakk og nitrogenoksid. Det er betydelege mengder nitrogen i naturgass og i ein god del i varme kjelder.

I naturen finst nitrogen hovudsakleg som nitrat i kjemiske sambindingar. Først og fremst finst det som natriumnitrat, i mindre mengder som kalium- og kalsiumnitrat og ammoniumsambindingar. I protein, nukleinsyrer, vitamin, hormon med meir er det gjennomsnittleg 16 prosent nitrogen.

Jord inneheld opp til 1 vektprosent nitrogen i bunden form. Totalt inneheld jordskorpa 25 delar per million (ppm) nitrogen. Viss også atmosfæren og hydrosfæren blir rekna med, aukar nitrogens del til 0,03 prosent.

• Les meir om nitrogenkretsløpet.

Nitrogen er eit livsnødvendig grunnstoff fordi det er ein viktig bestanddel i protein, nukleinsyrer, enzym, vitamin og fleire hormon. Nitrogen er viktig for ein rekkje sambindingar som har innverknad på energiomsetninga og funksjonen til nervesystemet vårt.

Eit menneske har behov for 4–4,5 kg nitrogen i året. Når vi pustar inn eit oksygenmolekyl, kjem det inn frie nitrogenmolekyl i tillegg. Nitrogen har vanskeleg for å løyse seg i blodet, og dermed forsvinn det ut av lungene når vi pustar ut. Det inngår i eit kretsløp mellom den uorganiske og organiske/biologiske naturen.

Nitrogen kan vere eit problem ved dykking. Det er høgare trykk under vatn enn over vatn. Når lufttrykket aukar, blir nitrogenet meir løyseleg. Det kan vere farleg, for nitrogenet følgjer blodbanen og kan kome opp til hjernen. Dykkarsjuka forsvinn når dykkaren kjem opp til overflata att, men oppstiginga må ikkje gå for fort. Når trykket fell, blir nitrogen som var løyst i blodet omdanna til nitrogengass, som kan gi nitrogengassbobler i blodet.

• Les meir om dykkarsjuke.

Nitrogensambindingar er viktige for plantane. Plantar kan ikkje hente nitrogen frå lufta, men må hente det frå jordsmonnet. Det var dermed eit stort framsteg då ein lærte å hente nitrogen ut frå lufta og bruke det til å lage kunstgjødsel. Utan kunstgjødsel hadde ikkje jorda gitt oss så store avlingar som vi får i dag. Plantane tek opp nitrogen frå uorganiske nitrogensambindingar, og det blir bygd inn i proteina til plantane (nitrogenassimilasjon). Ved ròte av plantar blir ein del av nitrogenet ført tilbake til jorda i form av uorganiske nitrogensambindingar og blir igjen tilgjengeleg for plantar.

Det frie nitrogenet i lufta deltek òg i kretsløpet ved at enkelte mikroorganismar som bur i jorda kan ta opp nitrogen, til dømes Azotobacter eller Clostridium, eller i rotknollane til belgplantane (sjå belgplantebakteriar). Omvendt vil nedbrytning av protein gi nitrogen og nitrogenholdige gassar til atmosfæren.

Menneska står i dag for over halvparten av omsetninga av nitrogen i naturen. Mykje bruk av kunstgjødsel kan føre til at det blir danna lystgass, ei sambinding av nitrogen og oksygen. Lystgass har større negativ verknad for klimaet enn CO₂ og bidreg til den globale oppvarminga. Ein kan forskyve nitrogenbalansen lokalt, til dømes ved intensiv dyrking av plantar eller ved bruk av for mykje kunstgjødsel.

Heilt til langt utpå 1700-talet vart luft rekna for å vere ein einsarta gass. Den svenske kjemikaren Carl Wilhelm Scheele viste truleg allereie i 1769 og seinast i 1772 at luft består av minst to gassar. Den eine, som kunne oppretthalde forbrenninga, kalla han «ildluft» (oksygen). Den andre kalla han «forderva luft» (nitrogen). Denne oppdaginga vart først offentleggjord i 1777.

I mellomtida hadde den britiske botanikaren Daniel Rutherford i 1772 kome til liknande resultat. Han kalla den gassen som ikkje opprettheldt forbrenninga for mephitic air, «forpesta luft». Joseph Priestley kalla den same gassen «flogistert luft».

Den franske kjemikaren Antoine Laurent Lavoisier var den første som vart klar over at gassen var eit grunnstoff. Han kalla den mofette («giftig luft»), men forandra dette seinare til azote (av gresk azotikos, 'utan liv'). Dette er framleis det franske navnet på nitrogen. Seinare, då ein vart klar over samanhengen mellom gassen og salpetersyre og salpeter, foreslo franskmannen Jean Antoine Chaptal (1756–1832) namnet nitrogène.

Nitrogen vart tidlegare kalla kvelstoff på norsk.

I industrien framstiller ein nitrogen frå luft. Lufta blir avkjølt til flytande luft, og ein skiljer nitrogen frå oksygenet ved fraksjonert destillasjon. Fordi kokepunktet til nitrogen (−195,8 °C) er noko lågare enn for oksygen (−183 °C), er nitrogen meir flyktig enn oksygen og fordampar fortrinnsvis i dei første fraksjonane.

Nitrogen er det første grunnstoffet i gruppe 15 i periodesystemet. Atomsymbolet er N, og atomnummeret er 7.

Nitrogengass har verken farge, lukt eller smak.

Ved ein temperatur på 0 °C og eit trykk på 1 standard atmosfære blir løyst 23 milliliter nitrogengass i 1 liter vatn. Ved avkjøling kondenserer nitrogen til ei fargelaus væske med tettleik på 0,808 gram per milliliter (g/mL) ved kokepunktet. Fast nitrogen dannar kvite krystall med tettleik på 1,026 g/mL ved ein temperatur på −252 °C.

Nitrogen har 7 proton og nøytron i kjernen. Det er 7 elektron som svirrar rundt kjernen, fordelte på to elektronskal. Alle atom har plass til 8 elektron i skal nummer to. Nitrogen bruker berre fem av desse plassane, så då er det tre ledige plassar, noko som gjer at nitrogen kan inngå kjemiske sambindingar med andre atom. Nitrogengass (N₂) reagerer ikkje så lett med andre stoff og fungerer som ein god fortynnar av oksygen i atmosfæren.

Ved vanleg temperatur er nitrogen svært lite reaktivt. Dette kjem av at atoma i nitrogenmolekyla er svært fast bunde til kvarandre. Nitrogenmolekylet har høg bindingsenergi, 941 kilojoule per mol (kJ/mol).

Reaktiviteten aukar med aukande temperatur. Særleg reaktivt er nitrogen når det ligg føre i atomær form. I ein elektrisk lysbue eller i lyn blir nitrogenmolekyl spalta til nitrogenatom.

• grunnstoff
• periodesystemet
• gass
• kunstgjødsel