नाइट्रोजन क्या है, नाइट्रोजन के गुण, रासायनिक क्रिया, बनाने की विधि और लाभ

नाइट्रोजन एक रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक N और परमाणु संख्या 7 है। यह एक रंगहीन, गंधहीन, स्वादहीन और अधिकतर अक्रिय गैस है जो आयतन के हिसाब से पृथ्वी के वायुमंडल का लगभग 78% हिस्सा है। नाइट्रोजन जीवन का एक मूलभूत अंग है, जो प्रोटीन और डीएनए के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, और इसका उपयोग कई औद्योगिक और कृषि अनुप्रयोगों में भी किया जाता है, जैसे कि उर्वरक, खाद्य संरक्षण और कुछ दवाओं में एक घटक के रूप में। नाइट्रोजन पौधों और सूक्ष्मजीवों के विकास के साथ-साथ कई रासायनिक यौगिकों का एक प्रमुख घटक है।

नाइट्रोजन बनाने की विधि

नाइट्रोजन बनाने की प्रयोगशाला विधि

बर्कलैंड-आइड विधि

सोडियम धातु और तरल अमोनिया की प्रतिक्रिया के माध्यम से रसायनों का उपयोग करके प्रयोगशाला में नाइट्रोजन बनाने की एक विधि है। इस प्रतिक्रिया को बर्कलैंड-आइड विधि के रूप में भी जाना जाता है।

2Na + 2NH₃ → 2NaNH₂ + H₂

इस प्रतिक्रिया में, सोडियम धातु को तरल अमोनिया में जोड़ा जाता है, जिसे तरल रूप में रहने के लिए आमतौर पर -33 डिग्री सेल्सियस पर रखा जाता है। प्रतिक्रिया उत्पादों के रूप में हाइड्रोजन गैस और सोडियम एमाइड (NaNH₂) का उत्पादन करती है। गैस विस्थापन तकनीक का उपयोग करके हाइड्रोजन गैस को प्रतिक्रिया मिश्रण से आसानी से अलग किया जा सकता है, जैसे हवा का नीचे की ओर विस्थापन। शेष मिश्रण, जो ज्यादातर नाइट्रोजन गैस है, को आसवन या अन्य पृथक्करण तकनीकों द्वारा अलग किया जा सकता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह प्रतिक्रिया अत्यधिक ऊष्माक्षेपी है और इसके लिए उचित संचालन और सुरक्षा उपायों की आवश्यकता होती है।

ओस्टवाल्ड विधि 

एक अन्य विधि नाइट्रिक ऑक्साइड के अपघटन के माध्यम से होगी जो कमरे के तापमान और दबाव पर एक गैस है, इस प्रतिक्रिया को ओस्टवाल्ड विधि के रूप में भी जाना जाता है।

2NO → N₂ + O₂

यह प्रतिक्रिया आम तौर पर उच्च तापमान (लगभग 800-900 डिग्री सेल्सियस) और दबावों पर की जाती है, और यह नाइट्रोजन और ऑक्सीजन को उत्पादों के रूप में पैदा करती है, नाइट्रोजन को गैस विस्थापन या अन्य पृथक्करण तकनीकों द्वारा प्रतिक्रिया मिश्रण से अलग किया जा सकता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह प्रतिक्रिया बहुत कुशल नहीं है, और प्रतिक्रिया को चलाने के लिए आवश्यक उच्च तापमान और दबाव उत्पन्न करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और यह उप-उत्पाद के रूप में बहुत सारे NOx (नाइट्रोजन ऑक्साइड) भी पैदा करता है। पर्यावरण के लिए हानिकारक।

नाइट्रोजन बनाने की औद्योगिक विधि

वायुमंडलीय वायु के द्रवीकरण और पृथक्करण की प्रक्रिया के माध्यम से औद्योगिक रूप से नाइट्रोजन का उत्पादन किया जाता है। वायु को पहले संकुचित और ठंडा किया जाता है जब तक कि वह द्रवीभूत न हो जाए, और फिर तरल वायु को आसवन नामक प्रक्रिया के माध्यम से इसके घटक गैसों में अलग कर दिया जाता है। नाइट्रोजन लगभग 78% तरल हवा बनाती है, और इस नाइट्रोजन को विशिष्ट औद्योगिक उपयोगों के लिए और शुद्ध किया जा सकता है।

नाइट्रोजन के भौतिक गुण

नाइट्रोजन एक रंगहीन, गंधहीन, स्वादहीन गैस है यह विषैली नहीं होती है, जो पृथ्वी के वायुमंडल का लगभग 78% हिस्से पर मौजूद है। इसका आणविक सूत्र N₂ है, जिसका अर्थ है कि यह एक साथ बंधे दो नाइट्रोजन परमाणुओं से बना है। नाइट्रोजन के कुछ भौतिक गुण हैं:

• घनत्व: सामान्य तापमान और दबाव पर नाइट्रोजन का घनत्व 1.2506 g/L (ग्राम प्रति लीटर) होता है।
• गलनांक: नाइट्रोजन सामान्य तापमान और दबाव में एक गैस है और यह -195.8 डिग्री सेल्सियस या -320.44 डिग्री फारेनहाइट पर तरल हो जाता है।
• क्वथनांक: सामान्य तापमान और दबाव में नाइट्रोजन एक गैस है और यह -195.8°C या -320.44°F पर द्रव बन जाती है।
• घुलनशीलता: नाइट्रोजन पानी में थोड़ा घुलनशील है और तरल अमोनिया में अत्यधिक घुलनशील है।

नाइट्रोजन अपेक्षाकृत निष्क्रिय है और सामान्य परिस्थितियों में कई अन्य तत्वों या यौगिकों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है। यह गैर ज्वलनशील भी है और कुछ औद्योगिक प्रक्रियाओं में और कुछ सामग्रियों के भंडारण में एक अक्रिय गैस के रूप में उपयोग किया जाता है।

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नाइट्रोजन के रासायनिक गुण

नाइट्रोजन (N₂) एक 2 परमाणुओं वाला अणु है, जिसका अर्थ है कि यह दो नाइट्रोजन परमाणुओं के एक साथ बंधे होने से बना है। नाइट्रोजन एक अपेक्षाकृत अक्रिय गैस है, जिसका अर्थ है कि यह सामान्य परिस्थितियों में अन्य तत्वों या यौगिकों के साथ आसानी से प्रतिक्रिया नहीं करती है। नाइट्रोजन के कुछ रासायनिक गुणों में शामिल हैं:

• ऑक्सीकरण अवस्था: यौगिकों में नाइट्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था +3 और +5 होती है।
• बंधन: नाइट्रोजन अन्य तत्वों के साथ सहसंयोजक बंधन बनाता है।
• अम्ल-क्षार व्यवहार: नाइट्रोजन को तटस्थ माना जाता है और यह अम्ल या क्षार के रूप में कार्य नहीं करता है।
• वैद्युतीयऋणात्मकता: नाइट्रोजन में 3.04 की वैद्युतीयऋणात्मकता होती है, जिसका अर्थ है कि इसमें इलेक्ट्रॉनों के लिए मध्यम आकर्षण होता है।

नाइट्रोजन आसानी से अन्य तत्वों के साथ यौगिक नहीं बनाती है, लेकिन यह ऑक्सीजन के साथ विभिन्न प्रकार के यौगिक बनाती है, जैसे नाइट्रस ऑक्साइड (N₂O) और नाइट्रिक ऑक्साइड (NO)। नाइट्रोजन हाइड्रोजन के साथ यौगिक भी बनाती है, जैसे अमोनिया (NH₃) और नाइट्रिक एसिड (HNO₃)। नाइट्रोजन अन्य अधातुओं के साथ भी यौगिक बना सकता है। रसायन विज्ञान के क्षेत्र में नाइट्रोजन यौगिक महत्वपूर्ण हैं, जैसे उर्वरक, विस्फोटक, रंग और दवा।

हालांकि, नाइट्रोजन कुछ धातुओं और अधातुओं के साथ उच्च ऊर्जा स्थितियों में प्रतिक्रिया कर सकता है, जैसे बिजली गिरने या नाइट्रोजन स्थिरीकरण नामक औद्योगिक प्रक्रिया में। नाइट्रोजन भी टाइटेनियम नाइट्राइड (TiN) और सिलिकॉन नाइट्राइड (Si₃N₄) जैसे कई धातुओं और उपधातुओं के साथ नाइट्राइड बनाती है, जिनका उपयोग औद्योगिक और तकनीकी अनुप्रयोगों में किया जाता है।

नाइट्रोजन के लाभ

नाइट्रोजन के कई प्रकार के लाभ हैं, जिनमें शामिल हैं:

कृषि उपयोग: पौधों की वृद्धि के लिए नाइट्रोजन एक आवश्यक पोषक तत्व है, और यह उर्वरकों का एक प्रमुख घटक है। नाइट्रोजन का उपयोग फसल की पैदावार बढ़ाने और पौधों की गुणवत्ता में सुधार के लिए किया जाता है।

औद्योगिक उपयोग: नाइट्रोजन का उपयोग विभिन्न प्रकार की औद्योगिक प्रक्रियाओं में किया जाता है, जैसे उर्वरकों के लिए अमोनिया का उत्पादन और उर्वरकों, रंगों और विस्फोटकों के निर्माण के लिए नाइट्रिक एसिड का उत्पादन।

चिकित्सा उपयोग: नाइट्रोजन का उपयोग एनेस्थेटिक्स के उत्पादन में किया जाता है, जैसे नाइट्रस ऑक्साइड, और जैविक नमूनों के संरक्षण में।

पर्यावरणीय लाभ: नाइट्रोजन का उपयोग अपशिष्ट जल के उपचार और वायु प्रदूषण के नियंत्रण में किया जाता है। नाइट्रोजन युक्त यौगिकों का उपयोग ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने और जलवायु परिवर्तन से निपटने के लिए भी किया जा सकता है।

खाद्य परिरक्षण: खाद्य पैकेजों से ऑक्सीजन को हटाने के लिए नाइट्रोजन गैस फ्लश के रूप में खाद्य परिरक्षण में नाइट्रोजन का उपयोग किया जाता है, ताकि भोजन अधिक समय तक ताजा रहे।

ऊर्जा उत्पादन: हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं के उत्पादन में शीतलक के रूप में और हाइड्रोजन के रिसाव के मामले में विस्फोट को रोकने के लिए नाइट्रोजन गैस का उपयोग किया जाता है।