Nguyên tố nitrogen

Số nguyên tử: 7
Trọng lượng nguyên tử: 14,00672
Màu sắc: không
Pha: khí
Phân loại: phi kim
Điểm nóng chảy: - 210^oC
Điểm thăng hoa: - 196^oC
Cấu trúc tinh thể: không rõ

Thật khó tin là nguyên tố nitrogen lại chiếm tới 78% thành phần khí quyển của chúng ta. Sự dồi dào nitrogen của Trái đất là do hoạt động núi lửa phun trong lịch sử sơ khai của nó; để so sánh: nitrogen chỉ chiếm 2,6% thành phần khí quyển của Hỏa tinh.

Nitrogen được khám phá vào năm 1772 bởi nhà hóa học người Anh Daniel Rutherford. Vào thập niên 1760, các nhà khoa học Henry Cavendish và Joseph Priestly đã tiến hành các thí nghiệm trong đó họ loại toàn bộ oxygen ra khỏi không khí. Cái còn lại thì chẳng một ai biết. Chính người đồng hương của họ Rutherford đã nhận ra chất khí đó là một nguyên tố mới – sau đó nó được đặt tên là nitrogen. Tên gọi có gốc gác từ nguyên Hi Lạp nitron và genes, ghép lại có nghĩa là “tạo ra nitre” – nitre khi đó là tên gọi chỉ saltpeter, hay potassiun nitrate, thành phần chính của thuốc súng.

Các hợp chất gốc nitrogen có mặt thường xuyên trong lịch sử các vụ nổ. Đó là bởi vì chúng có xu hướng muốn giải phóng nitrogen của chúng trở lại dạng khí cực kì nhanh – cùng với lượng lớn nhiệt được sinh ra. Nitroglycerine được tạo ra bằng cách cho acid nitric phản ứng với glycerine tạo ra một chất lỏng nổ được kích nổ bởi sự va đập – được phát minh vào năm 1846, nó là “chất nổ mạnh” đầu tiên. Alfred Nobel đã phát minh ra dynamite vào năm 1866 bằng cách cho hấp thu nitroglycerine vào kieselguhr – một loại đá trầm tích nghiền thành bột mịn – tạo ra một chất nổ bền hơn nhiều. Tài sản Nobel kiếm được từ dynamite đã được dành làm quỹ cho các giải thưởng mang tên của ông.

Ở một số nhà hàng, thực khách có thể ăn thực phẩm ngâm trong nitrogen lỏng ngay trước mắt mình. Nitrogen chỉ tồn tại ở trạng thái lỏng của nó ở nhiệt độ dưới – 196^oC.

Thật mỉa may, một chất nổ gốc nitrogen, gọi là azide, đã cứu lấy mạng sống của nhiều người do việc sử dụng nó trong túi khí xe hơi. Một gia tốc kế phát hiện sự va chạm và kích nổ bằng một xung điện – bơm đầy không khí vào túi khí trong 25 phần nghìn của một giây. Ước tính từ năm 1990 đến năm 2000, các túi khí đã cứu sống hơn 6.000 sinh mạng ở riêng nước Mĩ.

Nitrogen còn giúp mang lại tính “trơ” cho khí quyển, cản trở sự phá hủy do oxygen gây ra. Ví dụ, một miếng trái cây đựng trong một cái hộp kín chứa nitrogen (nhưng không được đông lạnh) sẽ được gìn giữ trong hai năm. Nitrogen lỏng là một chất làm lạnh hiệu quả, thường được dùng để đông lạnh máu và các cơ quan nội tạng cấy ghép. Nó còn là cơ sở cho nhiên liệu tên lửa “hydrazine” và “widget” cho bia đóng lon, giải phóng khí nitrogen làm “sủi bọt” bia. Nitrogen chiếm 3% khối lượng cơ thể người, tích hợp trong protein, các chất truyền xung thần kinh, và trong acid deoxyribonucleic (ADN). Hợp chất nitrous oxide (N₂O), hay “khí ga cười”, là một chất gây tê và phấn khích.

Nitrogen còn là chất dinh dưỡng thiết yếu cho cây xanh, và đa số cây xanh hấp thu nitrogen thông qua bộ rễ của chúng nhanh hơn nhiều so với hấp thu trực tiếp từ không khí. Nitrogen từ các sinh vật chết đi vào trong đất, phần lớn chúng sau đó được vi khuẩn tiêu thụ và giải phóng dưới dạng khí.

Việc nhận ra nhu cầu nitrogen của cây xanh có ý nghĩa quan trọng đối với lĩnh vực nông nghiệp. Vào năm 1909, nhà hóa học người Đức Fritz Haber đã đi tới một phương pháp hiệu quả sản xuất phân bón ammonium nitrate làm giàu cho đất trồng trọt hoa màu. Trong hai mươi năm qua, các hóa chất này đã làm tăng gấp đôi sản lượng hoa màu trên toàn thế giới và trực tiếp mang lại cái ăn cho một phần ba dân số địa cầu.