نیتروژن چیست؟ | همه چیز درباره گاز نیتروژن

نیتروژن چیست؟

نیتروژن (Nitrogen) یا ازت (Azote) گازی بی رنگ، بی بو، بی مزه و در شرایط استاندارد تقریبا بی اثر است که بیش از 78% از جو زمین را تشکیل می دهد. این گاز نه تنها یکی از عناصر ضروری برای تداوم حیات موجودات زنده روی زمین است، بلکه در صنایع متعددی نیز کاربردهای مهمی دارد.

فرایندهای برودتی، پر کردن باد لاستیک خودرو، تجهیزات تهویه بیمارستانی، کروماتوگرافی گازی، اشعه ایکس، ساخت کود، پردازنده های مرکزی، داروسازی و … تنها گوشه ای از کاربردهای اساسی گاز نیتروژن در صنایع مختلف می باشد.

مشخصات گاز نیتروژن

• بی رنگ
• بدون بو
• غیر قابل اشتعال
• اختناق آور (خفه کننده) در غلظت های بالا
• چگالی کمی کمتر از هوا
• کمی محلول در آب
• تقریبا بی اثر در شرایط استاندارد

عنصر نیتروژن در جدول تناوبی

نیتروژن (Nitrogen) یکی از عناصر موجود در جدول تناوبی است که با نماد شیمیایی N و عدد اتمی 7 نشان داده می شود. جایگاه نیتروژن در این جدول، در گروه 15 و دوره 2 می باشد. این عنصر نافلز معمولا در فاز گاز بوده و در قالب مولکول های دو تایی در طبیعت یافت می شود.

فرمول نیتروژن

عنصر نیتروژن را با علامت اختصاری N نشان می دهند. مولکول آن نیز حالت گازی داشته و از کنار هم قرار گرفتن دو اتم نیتروژن تشکیل می شود. به همین علت آن را با فرمول شیمیایی N₂ نمایش می دهند.

مولکول نیتروژن

نیتروژن موجود در هوا نیز به همین صورت یافت می شود. این در حالی است که امکان برقراری پیوند میان اتم های نیتروژن با سایر عناصر نیز وجود داشته و می توان آن را به اشکال دیگری نیز پیدا کرد.

به عنوان مثال، در خاک به صورت اکسید با مولکول های NO و یا دی اکسید نیتروژن با فرمول شیمیایی NO₂ وجود دارد. برای استفاده از نیتروژن به عنوان کود باید از اشکال دیگری نظیر آمونیاک (NH₃) یا نیترات آمونیوم (NH₄ NO₃) استفاده نمود.

گاز نیتروژن

این گاز از کنار هم قرار گرفتن تعداد زیادی مولکول N₂ تشکیل می شود. این گاز به خودی خود بی اثر بوده و خطر خاصی برای سلامتی افراد به دنبال ندارد. نیتروژن گازی غیر سمی است، اما این نکته بدین معنا نیست که نمی تواند عاملی برای ایجاد مسمومیت باشد. وجود غلظت بیشتر از حد مجاز گاز نیتروژن در هوای تنفسی انسان می تواند نیاز او به اکسیژن را افزایش دهد.

همچنین بخوانید: گاز هیدروژن چیست؟

کاربردهای گاز نیتروژن

همان طور که پیش از این نیز اشاره کردیم، گاز نیتروژن در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. ایجاد پوشش محافظ، از جمله موارد کاربرد این گاز صنعتی می باشد که در نتیجه بی اثر بودن آن ایجاد شده است. ایجاد پوشش نیتروژنی از جامدات و مایعات قابل اشتعال یا انفجاری محافظت می کند تا به طور مستقیم با اکسیژن هوا یا رطوبت موجود در جو، در تماس نباشند.

کاربردهای گاز نیتروژن در صنعت فلزات

در زمان انجام عملیات جوشکاری و لحیم کاری، باید از فلزات در برابر اکسیداسیون و کربوریزه شدن جلوگیری کرده و اصطلاحا آن ها را کربن زدایی نمود.

کاربردهای نیتروژن در صنایع شیمیایی

نیتروژن در صنایع شیمیایی برای پیشگیری از اکسیداسیون یا فرسوده شدن محصولات مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده به عنوان رقیق کننده بی اثر یک گاز واکنشی، یک گاز حامل مناسب برای حذف گرما یا مواد شیمیایی، بازدارنده آتش یا انفجار و … از جمله موارد کاربرد گاز نیتروژن در صنایع شیمیایی هستند.

نیتروژن در صنایع غذایی

این گاز در صنایع غذایی برای جلوگیری از فساد، اکسیداسیون، کپک زدن یا جمع شدن حشرات در اطراف مواد غذایی به کار برده می شود.

نیتروژن و صنعت برق

محافظت از روکش کابل ها و محافظ موتورها در برابر اکسیداسیون، از جمله نکات مهمی است که باید در صنعت برق مورد توجه قرار بگیرد. گاز نیتروژن، این روکش ها را تحت فشار قرار داده و از اکسید شدن آن ها جلوگیری می کند.

نیتروژن ماشین

کاربرد گاز نیتروژن در خودروسازی، از جمله مواردی است که اغلب افراد از آن آگاهی دارند و نمی توانند منکر نقش پررنگ آن شوند. استفاده از گاز نیتروژن برای باد کردن لاستیک خودرو طول عمر مفید آن را افزایش داده و از خورندگی سیم های فولادی داخل آن جلوگیری می کند.

ممکن است بر اثر حضور مقدار مشخصی از گاز اکسیژن در لاستیک، مقدار کمی رطوبت در فضای داخلی لاستیک ایجاد شده و خورندگی سیم های فولادی داخل آن را به دنبال داشته باشد.

علاوه بر این، نیتروژن در فرایند احتراق با اکسیژن وارد واکنش نم شود. این در حالی است که هوای معمولی به این صورت نبوده و عملکردی خلاف این نکته از خود نشان می دهد.

گاز نیتروژن برای اطفا حریق

بی اثر بودن گاز نیتروژن، آن را به انتخابی مناسب برای استفاده به عنوان یک گاز اطفا حریق تبدیل نموده است. هر چه میزان گاز نیتروژن در محیط بیشتر شود، به همان اندازه از اکسیژن موجود در هوا کاسته می شود. با توجه به این نکته، از N₂ برای اکسیژن زدایی، جلوگیری از پیشروی آتش و شعله ور شدن آن استفاده می شود.

سایر کاربردهای نیتروژن

• به عنوان پیشران در ساخت لاستیک کف یا منبسط شده، پلاستیک و الاستومرها
• تحت فشار قرار دادن پیشرانه های مایع برای جت های واکنش
• انجماد سریع در پزشکی برای حفظ خون، مغز استخوان، بافت، باکتری ها و …
• مفید برای تحقیقات برودتی
• جهت تمیز کردن ظروف و تجهیزات از مواد قابل اشتعال

کاربرد نیتروژن مایع

برخی از مواد به شدت سخت هستند و پودر یا خرد کردن آن ها نیازمند تلاش یا وارد کردن فشار نسبتا زیادی است. این مواد اغلب با قرارگیری در معرض حرارت و یا طی فرایندهای مکانیکی نظیر آسیاب، تجزیه و به اجزای کوچکتری تقسیم می شوند.

پیش از انجام این فرایند، می توان از نیتروژن مایع برای انجماد مواد نرم یا سخت استفاده نمود. به این ترتیب مواد در طول آسیاب سرمای خود را حفظ می کنند. خشک کردن انجمادی و استفاده در سیستم های تبریدی از جمله دیگر کاربردهای نیتروژن مایع می باشد.

گاز نیتروژن در هوا

حدود 78% از هوای اطراف ما را گاز نیتروژن و مابقی آن را اکسیژن تشکیل می دهد. در صورتی که غلظت نیتروژن بیشتر از 84% شود، تنها 16% اکسیژن در هوا باقی می ماند. در چنین شرایطی ممکن است بدن برای ادامه روند فعالیت خود با مشکل مواجه شود. کاهش سطح تمرکز و هوشیاری از جمله نتایج نامطلوب این اتفاق است که موجب می شود تا فرد متوجه خطرات اطراف خود نشده و از آن ها غافل بماند.

هر چه غلظت این گاز در هوا بیشتر شود، هوشیاری فرد کمتر می شود. با رسیدن میزان غلظت این گاز به 94% و تنفس در آن، حتی احتمال مرگ فرد نیز وجود دارد.

نیتروژن در بدن

نیتروژن به دلیل بی اثر بودن، بی ضرر است؛ مگر زمانی که تحت فشار تنفس شود. در این صورت در خون و سایر مایعات بدن با غلظت بالاتر از حد معمول حل می شود. این اتفاق به خودی خود یک اثر مخدر ایجاد می کند، اما اگر فشار با سرعت زیادی کاهش یابد، نیتروژن اضافی به صورت حباب های گاز در مکان های مختلف بدن جمع می شود.

این اتفاق ممکن است به مرور زمان باعث درد عضلات و مفاصل، غش، فلج نسبی و حتی مرگ شود. از این علائم به عنوان «خم شدن» یا بیماری رفع فشار یاد می شود.

غواصان، هوانوردان، کسانی که در مکانهای عمیق کار می کنند و فشار هوا روی آن ها خیلی سریع کاهش یافته است، و سایر افرادی که مجبور به تنفس هوای تحت فشار هستند، باید بسیار مراقب باشند که پس از قرار گرفتن در معرض این گاز، فشار با سرعت آهسته کاهش یافته و به حالت عادی برگردد. این امر باعث می شود نیتروژن اضافی بدون ایجاد ضرر و ایجاد حباب، از طریق ریه ها آزاد شود. برای این کار، مخلوط اکسیژن و گاز هلیوم جایگزین مناسبی برای استفاده در مخلوط های گازی تنفسی غواصی به جای هوا است. انحلال پذیری هلیوم در مایعات بدن بسیار کمتر بوده و به همین علت خطرات آن نیز کاهش می یابد.

تولید گاز نیتروژن

نیتروژن یکی از انواع گازهای صنعتی می باشد که از تقطیر جزء به جزء هوای مایع و یا تفکیک اجزای هوای گازی به دست می آید. این گاز اغلب از فراوری هوا برای غلظت اکسیژن در صنعت به دست آمده و محصول جانبی این واکنش می باشد.

چرخه نیتروژن

چرخه نیتروژن یک چرخه تکرارشونده از فرایندهایی است که طی آن نیتروژن در هر دو نوع موجود زنده و غیر زنده، شامل خاک، آب، هوا، گیاهان، حیوانات و حتی باکتری ها، حرکت می کند. این عنصر برای حرکت در بخش های مختلف چرخه باید تغییر شکل داده و با حالات مختلف حضور داشته باشد. به بیان دیگر می توان گفت که در چرخه نیتروژن، N₂ جوی به ترکیبات مختلف آلی تبدیل شده و یکی از مهم ترین فرایندهای طبیعی را برای حفظ حیات موجودات زنده روی زمین تشکیل می دهد.

این چرخه از پنج مرحله کلی تشکیل شده است:

1. تثبیت یا تبخیر
2. کانی سازی
3. نیتریفیکاسیون
4. بی حرکتی
5. نیترات زدایی

ترکیبات حاوی نیتروژن از طریق زباله ها و مواد دفعی حیوانات به طبیعت باز می گردد. باکتری ها این نیتروژن را از پسماند جدا کرده و به جو برمی گردانند.

نکات ایمنی

• برای استفاده از گاز ازت حتما از تجهیزات تقلیل فشار و استاندارد استفاده نمایید.
• پس از هر بار استفاده، شیر سیلندر را با دقت ببندید.
• این گاز را در هوای آزاد و با رعایت نکات ایمنی تخلیه کرده و انتقال دهید.
• پس از تخلیه، کپسول را در مکانی خنک با تهویه مناسب قرار دهید.
• در زمان استفاده از این گاز، از پایش اکسیژن محیط غافل نشوید. اطمینان یابید که سطح اکسیژن محیط از حد استاندارد کمتر نباشد.
• در زمان کار با نیتروژن مایع از پوشش کامل و عینک استاندارد استفاده نمایید.
• از محل های مصرف نیتروژن آگاهی داشته و اطمینان یابید که لوله های آن به درستی برچسب گذاری شده باشند.
• سیلندر گاز باید کلاهک مناسب داشته و در جای خود ثابت باشد.
• لوله های انتقال دهنده این گاز را کاملا دقیق، درست مثل لوله های حاوی گازهای سمی بررسی کنید. لوله هایی که نشتی دارند را به هیچ عنوان مورد استفاده قرار ندهید.
• هرگز تصور نکنید که در فضاهای سربسته و یا ظروف به میزان کافی اکسیژن وجود دارد. همیشه پیش از انجام کار، غلظت اکسیژن را در محل ورودی ظروف و محیط های سربسته اندازه گیری نمایید.
• از عملکرد صحیح سیستم تهویه در واحد اطمینان یابید. تهویه محیط تنها برای راحتی بیشتر پرسنل نبوده و هوای آلوده و خطرناک را نیز از محیط دور می کند.
• در برخی از فضاهای سربسته برای جلوگیری از جریان هوا، از پلاستیک و یا سایر پوشش ها استفاده می شود. شناسایی این فضاها از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.

این مقاله را هم بخوانید: گاز نئون چیست؟

خطرات احتمالی

• سوختگی شدید بر اثر تماس مستقیم (در فاز مایع)
• جایگزینی با اکسیژن و احتمال خفگی

آیا دانش آموزان با گاز n2 مسموم شده اند؟

در پاسخ به این سوال باید گفت که گاز n2 فراوان ترین ماده در هوایی است که ما تنفس می کنیم و حتی تا 80 درصد از هر نفسی که فرو می دهیم را در بر می گیرد. گاز n2 بسیار پایدار بوده، با هیچ ماده ای درون ریه واکنش نشان نمی دهد و جذب بدن نمی شود. در نتیجه حتی اگر حجم زیادی از آن را تنفس کنید، بعید است باعث مسمومیت شود.

همچنین گاز نیتروژن به دلیل اینکه چگالی کمتری از هوا دارد، در صورت آزاد شدن در محیط، به سمت بالا می رود و حتی در محیط های بسته نیز باید حجم بسیار زیادی گاز N2 وارد محیط شده باشد تا بتواند جایگزین اکسیژن شود. حتی اگر در یک محیط کاملا ایزوله، حالت خفگی به فرد دست دهد، عامل آن کاهش O2 است نه وجود N2.

به همه این موارد باید اضافه کرد که گاز N2 بو ندارد. در حالی که دانش آموزان بوهایی شبیه به میوه فاسد، تخم مرغ یا نعناع حس کرده اند. در نتیجه با توجه به همه این دلایل، اینکه گاز N2 در سم منتشر شده در مدارس وجود دارد، اشتباه است.

با این حال ممکن است ادعای رئیس کمیسیون آموزش مجلس درست منتقل نشده باشد و منظور اکسیدهای نیتروژن همچون N2O یا NO2 باشد. بعضی از اکسیدهای نیتروزن پایدار و بعضی هم ناپایدار هستند. همچنین برخی رنگی هستند و بعضی دیگر بوهایی متفاوت دارند. مونوکسید نیتروژن، دی‌اکسید نیتروژن، تری‌اکسید نیتروژن، دی‌نیتروژن مونوکسید و نیتریل آزاید از جمله اکسیدهای نیتروژن هستند که ممکن است موجب مسمومیت شوند. در واقع گاز N2 به تنهایی نمی تواند موجب مسمومیت شود و در ترکیب با عناصر دیگر می تواند مسمومیت به همراه داشته باشد.

فروش گاز نیتروژن در تهران

بسیاری از افراد برای خرید گاز نیتروژن، خرید نیتروژن مایع، انواع مخلوط گازی و … به دنبال مجموعه ای باتجربه هستند تا بتوانند با خیال راحت از بابت کیفیت، از آن ها خرید خود را انجام دهند. شرکت پارس هوای البرز با سابقه ای درخشان در امر تولید و تامین انواع گازها و تجهیزات مورد نیاز برای استفاده از آن ها، آماده خدمت رسانی به مشتریان خود می باشد.

جهت کسب اطلاعات بیشتر می توانید به صفحه مربوط به هر یک از محصولات و خدمات این مجموعه مراجعه کرده و توضیحات ارائه شده را مطالعه فرمایید. همچنین با تماس با کارشناسان پارس هوای البرز می توانید از خدمات مشاوره رایگان این مجموعه بهره مند شوید.