窒素の特性は何ですか？

窒素は原子番号7の元素です。 二原子窒素、または2つの結合原子からなる窒素は、地球の大気の大部分を形成する透明で無臭の気体です。 それは非常に安定した分子であり、さまざまな状況での変化に抵抗します。 窒素の沸点は非常に低いため、毎日の温度で気体を生成します。 ただし、液体窒素は一般的に冷媒として使用されます。 窒素の安定性や低沸点などの窒素の特性は、生物学と人間社会の両方で大きな役割を果たしています。

窒素の特性の多くは、強力な三重電子結合に起因しています。 原子は、最も外側のシェルに8個の電子、または原子核から最も離れた領域にあるときに最も安定する傾向があります。 窒素の単一原子は、外殻に5つの電子を持っています。 したがって、窒素の2つの原子は、これらの電子のうち3つを互いに共有する傾向があり、各原子が8つの電子を持つ安定性を享受できます。 これが、安定性が窒素の特性の1つである理由です。

窒素のもう1つの特性は、沸点が低いことです。 大気圧では、窒素は華氏-320度（摂氏-196度）で沸騰します。 液体窒素は、水に似た透明な液体のように見えます。 それは完全に沸騰する前に、特別な冷凍庫に保管し、短期間屋外に持ち込むことができます。 技術者は、しばしば液体窒素を極低温冷媒、または他の機器やデバイスを冷却できる物質として使用します。

地球の大気では、窒素は体積で空気の78.1％を構成します。 しかし、この二原子窒素のほとんどは、安定した分子形態であるため、生物が使用することはできません。 一部のバクテリアは、窒素の三重結合を破壊し、水素と酸素分子を単一の窒素原子に付着させることができます。 窒素の特性により、植物や動物がこれらのバクテリアが形成した化合物を使用すると、エネルギーが放出されます。 最後に、一部のバクテリアは窒素を元の形に戻し、大気に放出することができます。これは窒素循環として知られているプロセスです。

窒素に支配された大気中で進化した人間は、基本的な生物学的機能の要素に依存しています。 窒素の特性は、産業用途でも有用です。 水素または酸素と結合すると、窒素は燃焼または爆発する化合物を形成し、熱としてエネルギーを放出します。 炭素と結合すると、窒素はシアン化物を形成します。これは鉱業や医療用途に役立ちます。 しかし、窒素の取り扱いが不適切な場合、窒素は危険な場合があります。窒素を安全に取り扱うには、多くの予防措置が必要です。