گاز نیتروژن

واژه نیتروژن از کلمه یونانی nitron به معنی جوش شیرین محلی گرفته شده است که در قرن هفدهم توسط شیمیدان انگلیسی بنام دانیل رادرفورد کشف شد.
بدلیل بی اثر و خنثی بودن گاز نیتروژن "آنتونی لاوازیه" شیمیدان فرانسوی این گاز را ازت ( بدون زندگی ) نامید.
گاز نیتروژن یا ازت کوچکترین عضو از گروه پانزدهم جدول تناوبی است که نماد آن N  و عدد اتمی آن ۷ است. گاز نیتروژن معمولاً به صورت یک گاز غیر فلزی، دو اتمی، بی اثر، بی رنگ، بی مزه و بی بو است که ۷۸% جو زمین را در بر گرفته و عنصر اصلی در بافتهای زنده است.
این عنصر دارای وزن اتمی 14.0067 kg/mol است.
گاز نیتروژن از گروه غیرفلزات بوده و دارای بار الکترون منفی ۳.۰ می‌باشد. گاز نیتروژن پنج الکترون در پوسته خود داشته و در نتیجه در اکثر ترکیبات سه‌ظرفیتی است.
گاز نیتروژن بیشترین عنصر جو کره زمین از نظر حجم است. (۷۸٫۱ % حجمی) و برای اهداف صنعتی با عمل تقطیر هوای مایع بدست می‌آید. ترکیباتی که حاوی این عنصر هستند در فضای بیرونی نیز مشاهده شده اند.

نیتروژن -۱۴در اثر عمل همجوشی هسته‌ای در ستارگان، تولید می‌گردد. گاز نیتروژن از ترکیبات عمده ضایعات حیوانی ( مانند چلغوز، فضله ی مرغان و پرندگان یا کود ) بوده و معمولاً به صورت اوره، اسید اوریک و ترکیباتی از محصولات نیتروژنی یافت می‌شود.
گاز نیتروژن عنصر اصلی اسیدهای آمینه و اسیدهای هسته ای است لذا ماده ای  حیاتی برای ادامه زندگی به شمار می آید.

تولید گاز نیتروژن

گاز نیتروژن معمولا از طریق جداسازی اجزاء تشکیل دهنده ی هوا به چندین روش تهیه می شود.
• روش COLD BOX : در این روش هوا به مایع تبدیل شده و از طریق اختلاف در نقطه شبنم اجزاء تشکیل دهنده ، جداسازی صورت می گیرد.
• روش PSA( Pressure Swing Absorption)  : در این روش هوای کاملا خشک و فشرده وارد فیلترهای مولکولار سیو با سطوح متخلخل می شود و از طرق اختلافی که در قطر مولکول ها وجود دارد جداسازی صورت می گیرد.
• روش غشایی با تکنولوژی الیاف نانو MEMBRAIN : در این روش جداسازی به کمک تکنولوژی نانو صورت می گیرد که بسیار هزینه بر بوده و از نظر اقتصادی مرقون به صرفه نمی باشد.
• روش VPSA : این روش مشابه روش PSA می باشد ولی چون فشار ورودی  هوا خیلی کم است و خروجی دارای فشار پایین می باشد، استفاده از این روش با وجود راندمان بالا برای تولید گاز نیتروژن زیاد رایج نیست.

کاربرد ها ی گاز نیتروژن

1.    استفاده از گاز نیتروژن در ساخت آمونیاک از طریق فرآیند هابر
2.    استفاده از گاز نیتروژن در تولید کود و مواد تقویتی
3.    استفاده از گاز نیتروژن در تولید اسید نیتریک
4.    استفاده از گاز نیتروژن در نگهداری مایعات قابل انفجار در مخزن های بزرگ
5.    استفاده از گاز نیتروژن در ساخت قطعات الکترونیک مانند ترانزیستور ، دیود و مدار یکپارچه
6.    استفاده از گاز نیتروژن در ساخت فلزات ضد زنگ
7.    استفاده از گاز یتروژن بعنوان ماده خنک کننده برای انجماد مواد غذائی و حمل و نقل آن
8.    استفاده از گاز نیتروژن در نگهداری اجساد و سلولهای تناسلی ( اسپرم و تخمک )
9.    استفاده از گاز نیتروژن در نگهداری پایدار از نمونه‌های زیستی در بیولوژی
10.    استفاده از گاز نیتروژن بعنوان گاز حامل در دستگاه کروماتوگراف گازی و مایع
11.    استفاده از گاز نیتروژن در دستگاه های آنالیز و شناسائی مواد
12.    استفاده از گاز نیتروژن در تایر خودروها
13.    استفاده از گاز نیتروژن در شستشوی خطوط انتقال گاز

ترکیبات گاز نیتروژن

یکی از مشهورترین و پرکاربردترین ترکیبات گاز نیتروژن آمونیاک است.
گاز آمونیاک (NH3) اصلی ترین هیدرید نیتروژن است . قابل ذکر است که هیدرازین (N2H4)  نیز یکی از هیدریدهای معروف نیتروژن به شمار می آید.
آمونیاک نسبت به آب ترکیب ساده تری است و در حالت محلول یون های آمونیوم  (NH4+)  را تشکیل می دهد. آمونیاک مایع کمی آمفیتریک می باشد و آمونیاک و یون های آمینه را  که هردو نمک آمیدها و نیتریدها هستند، بوجود می آورد.
آمین ها ترکیبات جانشین آمونیاک می باشند .
سیانیدها از جمله سیانور از دیگر ترکیبات گاز نیتروژن به شمار می آیند که بی نهایت سمی و کشنده هستند.
لازم به ذکر است ، زنجیره ها ، حلقه ها و ساختارهای بزرگ تر هیدریدهای نیتروژنی نیز شناخته شده اند ولی پایدار نمی باشند.
یک دیگر از ترکیبات گاز نیتروژن ، آنیونهای نیتروژن ، آزیدین ها (N3-) هستند که خطی بوده و نسبت به گاز دی اکسید کربن ایزوالکتریک می باشند.
در صنعت از گاز نیتروژن هم بصورت خالص و هم به صورت ترکیب با گازهای دیگر استفاده می شود .
گاز نیتروژن به دلیل بی اثر بودن و در دسترس بودن معمولا به عنوان گاز بالانس اکثر مخلوط های گازی مورد استفاده قرار می گیرد.
یکی از معروفترین و پرکاربردترین ترکیبات گاز نیتروژن گاز هوای خشک و یا هوای فشرده Z-Air می باشد که از 20.5% گاز اکسیژن و 79.5% گاز نیتروژن تشکیل شده است.

اطلاعات ایمنی گاز نیتروژن

گاز نیتروژن بدلیل آرایش الکترونی لایه ی آخر، گازی بی اثر و خنثی است اما نیتروژن موجود در آب و خاک و همچنین بخارات متساعد شده از اکسیدهای نیتروژن در محیط زیست به نیترات و نیتریت تبدیل می شود که با هموگلوبین خون واکنش داده و باعث کاهش توانائی خون در انتقال اکسیژن ، کاهش عملکرد غده تیروئید و کمبود ویتامین A می گردد.
هم چنین نیترات و نیتریت تولید شده از گاز نیتروژن یکی از عوامل ایجاد کننده سرطان است.
اگر در یک محیط بسته درصد گاز نیتروژن از یک حد استانداری بالاتر رود باعث کندی در روند اکسیژن رسانی به فرد و در نهایت منجر به خفگی می گردد.
در کار با نیتروژن مایع بدلیل نقطه ی جوش فوق العاده پایین گاز نیتروژن و سرمایش وحشتناکی که از تغییر فاز نیتروژن از مایع به گاز ایجاد می شود می بایست دقت و احتیاط لازم را به کار برد و از دستکش و عینک مخصوص استفاده کرد.

خرید گاز نیتروژن

گاز نیتروژن معمولا در سیلندرهای 2،5،10،20،40 و 50 لیتری و فشار 150 تا 200 بار به فروش می رسد.
گاز نیتروژن وارداتی در سیلندرهای 50 لیتری به فروش می رسد .
نیتروژن مایع در مخازن کوچکی که به فلاسک و یا دوئر معروف می باشند به فروش می رسد .
مشتریانی که حجم بالائی از گاز نیتروژن را مصرف دارند در قالب تانک اقدام به خرید می کنند.

گاز نیتروژن با خلوص 99.9999% گرید 6 ، 99.9995% گرید 5.5 و 99.999% گرید 5 به فروش می رسد.

استاندارد رنگ سیلندر گاز نیتروژن

 سیلندرهای گاز نیتروژن به رنگ بدنه طوسی و گلوئی مشکی می باشد.

استاندارد شیر سیلندر گازنیتروژن

سیلندر گاز نیتروژن بدلیل خنثی و بی اثر بودن دارای شیر راست گرد می باشد .
شیر سیلندرهای نیتروژن  معمولا DIN6 و یا BS3 است.