Sıvı azot deney videosu.
Azot, periyodik cetvelde N simgesi ile gösterilen bir element olup atom numarası 7 dir. Renksiz, kokusuz, tatsız ve atıl bir gazdır. Azot, dünya atmosferinin yaklaşık %78’ini oluşturur ve tüm canlı dokularında bulunur. Azot ayrıca, amino asit, amonyak, nitrik asit, ve siyanür gibi önemli bileşikler de oluşturur.
Tarihçesi
Azot adının İngilizcesi olan Nitrogen sözcüğü, (Latince nitrum, Yunanca (“doğal soda”, “genler”, “şekillenmek” anlamında olan) Nitron dan gelmektedir. Daniel Rutherford 1772’de azotu keşfettiğinde onu zararlı hava veya sabit hava olarak adlandırmıştır. Havanın belli bir oranının yanma olayında yer almadığı, 18. yüzyıl kimyacıları tarafından iyi bilinmekteydi. Azot, yaklaşık aynı tarihlerde Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish, ve Joseph Priestley tarafından da araştırılmaktaydı. Antoine Lavoisier de azotu, Yunanca αζωτος “cansız” anlamına gelen azote olarak adlandırmıştı. Bu sözcük Fransızcada kullanılır oldu ve sonraları pekçok dile girdi.
Azot bileşikleri orta çağlarda biliniyordu. Simyacılar nitrik asidi aqua fortis olarak biliyorlardı. Altını çözebilen karışım olması dolayısıyla, nitrik asit ve hidroklorik asit karışımı; aqua regia (kral suyu) olarak biliniyordu. Azot bileşiklerinin ilk endüstriyel ve zirai kullanımı; güherçile (sodyum veya potasyum nitrat) ve kısmen de barut yapımı şeklinde oldu. Daha sonraları da gübre ve kimyasal hammadde olarak kullanıldı.
Bulunuşu
Azot endüstriyel anlamda, [[sıvı hava`nın kısmi distilasyonu ile ya da gaz halindeki havadan mekanik olarak (basınçlı ters osmos yöntemi) elde edilir. Azot, hayvan dışkılarının, üre ve ürik asit halinde büyük kısmını oluşturur. Moleküler azot, büyük oranda Satürn’ün Ay’ı Titan’ın atmosferinde bulunur. Ayrıca, yıldızlar arası uzayda da varlığı David Knauth ve arkadaşlarının yaptığı çalışmalarla saptanmıştır.
Kullanım
Azot bileşikleri
Moleküler azot, atmosferde reaktif değildir fakat doğada, canlı organizmalar (bakteriler) tarafından biyolojik ve endüstriyel anlamda faydalı bileşiklere dönüştürülür. Endüstriyel anlamda azot ve doğal gaz, Haber prosesi ile amonyağa dönüştürülür. Amonyak da ya gübre olarak, ya da patlayıcılar gibi başka maddelerin üretiminde (Ostwald prosesi ile nitrik asit üretimi) başlangıç maddesi olarak kullanılır.
Azot tuzları içinde en önemlilerinden biri potasyum nitrat (veya saltpeter: güherçile) olup tarih boyunca barut yapımında kullanılmıştır. Diğer bir tuz da amonyum nitratdır ve gübre olarak kullanılır. Diğer azotlu organik bileşikler nitrogliserin ve trinitrotoluen olup patlayıcı yapımında kullanılırlar. Nitrik asit sıvı yakıtlı füzelerde oksitleyici olarak kullanılır. Hidrazin ve türevleri füze yakıtlarında kullanılır.
Moleküler azot (gaz ve sıvı)
Azot gazı, sıvı azotun ısınarak buharlaşmaya bırakılmasıyla kolayca elde edilebilir. Çok geniş kullanım alanları olup, oksidasyonun istenmediği ortamlarda hava yerine kullanılabilir:
- paketlenmiş gıdaların tazeliğini korumak için,
- güvenlik amacıyla sıvı patlayıcıların üzerini örtmek için,
- geçirgeç (transistör), diyot ve tümleşik devre gibi elektronik bileşenlerin üretiminde,
- paslanmaz çelik üretiminde,
- inert, nemsiz ve oksitleyici olmayan özelliklerinden dolayı otomobil ve uçak tekerleklerinin dolumunda.
Sıvı azot endüstriyel anlamda ve büyük miktarlarda sıvılaştırılmış havadan distilasyon yoluyla üretilir ve LN2 şeklinde tanımlanırsa da doğru yazılış şekli N2(l) dir. Dondurucu bir sıvı olup canlı dokuyla temas etmesi halinde ani donmaya neden olur. Ortam sıcaklığından uygun şekilde izole edilmesi durumunda, basınç uygulaması gerektirmeyen bir azot gazı kaynağı oluşturur. Suyun donma noktasının çok altındaki sıcaklıklarda kalabilme özelliği (77 K, -196°C veya -320°F), sıvı azotun çok değişik alanlarda kullanımını mümkün kılar:
- gıda ürünlerinin daldırılarak dondurulması ve taşınımı,
- canlı dokuların, üreme hücrelerinin (sperm, yumurta), ve diğer biyolojik örnek ve malzemelerin dondurularak korunması,
- bilim eğitimindeki görsel deneylerde,
- yüksek hassasiyetteki algılayıcılar ve düşük gürültü seviyeli amplifikatörlerde soğutucu olarak,
- dermatolojide. nahoş görünümlü siğil veya potansiyel kanser riski taşıyan cilt yaralarının alınmasında,
- CPU veya GPU gibi bilgisayar donanımlarının soğutma sistemlerinde soğutucu olarak.
Eldesi
Azot, sodyum azidin (NaN3) ve amonyum dikromatın bozunması ile saf olarak elde edilebilir:
NaN3 → 2Na + 3N2 (300 °C)
(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3 + 4H2O
Azot eldesinde kullanılan bir diğer yöntem ise, amonyağın kireç kaymağı ile reaksiyonudur:
2NH3 + 3Ca(OCl) → 3CaCl3 + N2 +3H2O
Önlemler
Nitratlı gübreler ekili arazilerin sulama sularıyla sürüklenerek akarsulara ve yeraltı sularına karışması büyük kirliliklerine sebep olmaktadır. Siyano (-CN) içeren bileşikler aşırı derecede zehirli tuzlar oluşturur ve tüm memeli canlılar için öldürücüdür.
Otomotiv ve Uçak sanayinde kullanımı
- Günümüzde ise artık araba lastiklerini şişirmede kullanılır.Lastik şişirmekte nitrojen kullanmak havacılıkta kullanılan bir yöntem.Normal havanın içinde bulunan oksijenin meydana getirdiği korozyonu azaltmak, ve yüksek sıcaklıklarda yanma riskini azaltmak için uçak lastikleri nitrojen ile şişirilir.Ancak otomobil lastiği o kadar kritik yüklere maruz kalmadığı için otomobillerde kullanmak fazla bir fayda sağlamaz.