N

Nitrogen

atomnummer: 7
gruppe: 15
periode: 2
atomvekt: 14,007

I mennesket
1,8 kg

I jordskorpen
20 ppm

I havet
16 mg/liter

På solen
0,10 %

Anvendelser

Visste du at...

det sannsynligvis finnes ca. 150 g NaN3, natriumazid, i kollisjonsputene i bilen din.

I hovedsak anvendes dinitrogen på tre måter: (1) som inert atmosfære, (2) som kjølemiddel og (3) som råstoff for syntese av forskjellige nitrogenforbindelser.

Siden dinitrogen er så lite reaktivt egner det seg godt til inert atmosfære,

[Illustrasjon]

Sam Eyde

eller til å fortynne reaktive gasser slik at kjemiske reaksjoner lettere kan kontrolleres. Epler kan for eksempel langtidslagres i nitrogenatmosfære.

Større anvendelse har N2 likevel i forbindelse med kjøle-/fryseteknikk. I naturvitenskapelig og medisinsk forskning er flytende nitrogen uunnværlig både for å kunne gjøre eksperimenter ved lave temperaturer og for oppbevaring av biologisk materiale. Rent kirurgisk anvendes også flytende nitrogen til å fryse ned vev som skal fjernes.

Det største forbruket er likevel i industrien i forbindelse med fremstilling av nitrogenholdige forbindelser i en rekke sammenhenger. Eksempelvis kan en fremstille stål som er sterkere og mer smibart enn stål som er tilsatt karbon ved å erstatte karbonet med dinitrogen (ca 0,25–0,45 %).

Nitrogen er dessuten svært viktig ved produksjon av gjødselstoff. De første skritt ble tatt like før århudreskiftet, men da Samuel Eyde og Christian Birkeland i 1900 ved et tilfelle (uhell) oppdaget at en elektrisk lysbue kunne spalte N2 og gi atomært og reaktivt N, ble det i 1904 startet en bedrift for produksjon av kalksalpeter. Bedriften ble opphavet til Norsk Hydro og førte etterhvert til store anlegg i Norge og i utlandet. Prosessen var imidlertid kostbar og lite effektiv og ble etter hvert erstattet av andre prosesser.

En av disse prosessene utnyttet en reaksjon mellom dinitrogen og kalsiumkarbid ved høy temperatur. Produktet kalsiumcyanamid kunne hydrolyseres til ammoniakk og urinstoff. Også denne prosessen er meget energikrevende og ble etter hvert erstattet med den såkalte ”Haber–Bosch” metoden. Denne metoden bygger på samme reaksjonen som de nitrogenfikserende bakterier benytter: N2 og H2 reagerer ved bruk av en katalysator.

Fritz Haber fikk i 1918 Nobelprisen etter å ha vist at prosessen

N2(g) + 3H2(g) => 2NH3(g) ΔH = -92 kJ,

var energetisk gunstig, slik at nitrogen kunne reagere med hydrogen ved meget høye trykk og relativt lav temperatur ved nærvær av en katalysator. Carl Bosch fikk senere Nobelprisen (1931) sammen med Friedrich Bergius for å ha gjort prosessen industriell ved hjelp av en jernholdig katalysator. Prosessen skjer gjerne ved 200–400 atm og 400–600 oC. Dette er fortsatt den mest økonomiske industrielle måten å fiksere nitrogen på.

Økningen fra en produksjon på 25 tonn i 1900 til ca 90 millioner tonn i 1990 er formidabel. Dersom denne utviklingen fortsetter vil produksjonen være stor nok til å gjødsle mat til 10 milliarder mennesker i 2070.

[Copyright: Yara.]

Gjødsel gir økte avlinger.
Copyright: Yara.

En annen enkel, men eksplosiv og giftig forbindelse som vi alle er i nærheten av fra tid til annen er NaN3, natriumazid. Det finnes ca. 130 -200 g dette stoffet i moderne bilers kollisjonsputer. Forbindelsen er relativt stabil, men dekomponerer raskt ved oppvarming (for eksempel vha. en gnist)

[Copyright: Mercedes Benz]

Nitrogen er drivgassen i kollisjonsputer
Copyright: Mercedes Benz

2NaN3 => 2Na + 3 N2 130 g NaN3 gir 67 liter N2 gass som vil ekspandere ytterligere på grunn av temperaturøkningen. Det tar ca 0.03 sekunder å blåse opp luftputen, og det tar 0.05 sekunder før bilføreren treffer puten ved en kollisjon. Forbindelsen er også brukt i detonatorer, som middel til å utløse fallskjermer, og som biocid (bakterie drepende). Stoffet kan påvirke hjerterytmen og føre til død. Derfor kan skrapbiler med luftputer bli et miljøproblem.

Et annet viktig nitrogenholdig industrielt råstoff er urea (urinstoff) som brukes i plastproduksjon og i kosmetikk. I den sammenhengen kalles det ”karbamid”.

Det kan til slutt nevnes at det er fremstilt ustabile kunstige isotoper: 12N, 13N, 16N og 17N med anvendelser. Den mest stabile av disse, 13N, har en halveringstid på 10 min og brukes i diagnosering av kreft vha PET (positron emisjons tomografi). De stabile isotopene har begge kjernespinn slik at de kan brukes i NMR.

Les alt om nitrogen

Forfatter:  Arvid Mostad

Velg grunnstoff:  

Finn nabogrunnstoff

     
C N O
Si P S

Vis alt om nitrogen

Nitrogen i periodesystemet

Visste du at...

Cu

det i 1644 ble det funnet kobberholdig malm i Rørosfjella, og at det alt året etter ble bygd et smelteverk der?

Les mer om kobber

App

Periodic Puzzle

Noen har rotet det til i periodesystemet. Du må flytte grunnstoffene tilbake på riktig plass.

Les mer:
Om Periodic Puzzle appen

Samarbeidspartner

Naturhistorisk museum

 


Søk i periodesystemet

Les om periodesystemet (bakom-stoff, utdypende artikler)
Periodesystemet.no fra Kjemisk institutt, Universitetet i Oslo.   Idé: Dmitrij Ivanovitsj Mendelejev.
Prosjektledelse: Svein Stølen. Design: John Vedde.   Redaksjon     Rettigheter