Fysiske egenskaber for nitrogengas:massefylde, tilstande og industrielle anvendelser

TomekD76/iStock/GettyImages

Nitrogen tegner sig for 78,1% af Jordens atmosfære. På trods af dens træghed - så meget, at Lavoisier kaldte den "azote", hvilket betyder "uden liv" - er den uundværlig for liv og industri og danner rygraden i DNA, landbrugsgødning og adskillige industrielle processer.

Kenskaber

Nitrogengas (N2) er et ikke-metallisk, farveløst, lugtløst og smagløst diatomisk molekyle. Med et atomnummer på 7 og en atomvægt på 14,0067 har den en massefylde på 1,251gL⁻¹ ved 0°C og en specifik vægtfylde på 0,96737, lidt lettere end luft. Dets tredobbelte punkt – hvor gas, væske og fast stof eksisterer side om side – forekommer ved –210°C (63K) og 12,6 kPa.

Andre stater

Under dets kogepunkt på –195,79°C (77K) kondenserer nitrogen til flydende nitrogen, en klar, lugtfri væske, der ligner vand. Afkøling yderligere til dets smeltepunkt på –210°C (63K) giver et luftigt, snelignende fast stof.

Molekylær binding

I de fleste forbindelser danner nitrogen trivalente kovalente bindinger. N₂-molekylet indeholder en bemærkelsesværdig stærk tredobbeltbinding, understøttet af fem valenselektroner og en elektronegativitet på 3,04 (Pauling-skala), som understøtter dets kemiske stabilitet.

Anvendelser

Overfloden og den kemiske inertitet af nitrogen gør det uvurderligt i industrien. Det bruges i fødevarekonservering og brandslukningssystemer, beskytter iltfølsomme materialer såsom jern, stål og elektronik under fremstillingen og fungerer som et nøgleråmateriale til ammoniaksyntese via Haber-Bosch-processen.

Potentiale

I 2001 blev en undersøgelse offentliggjort i Nature rapporterede, at forskere ved Carnegie Institution of Washington omdannede gasformigt nitrogen til en fast tilstand ved at komprimere det mellem to diamantambolte under et tryk svarende til 1,7 millioner atmosfærer. Det resulterende faste stof lignede is, men havde alligevel et diamantlignende krystalgitter. Når trykket blev udløst ved temperaturer under -173,15°C (100K), forblev det faste stof stabilt. Faseovergangen frigiver betydelig energi, hvilket får fysiker Dr. Richard M. Martin til at spekulere over nitrogens potentiale som et højenergi-raketdrivstof.