و معظم الغاز وفيرة على هذا الكوكب هو النيتروجين، والتي تحتل حوالي أربعة أخماس الغلاف الجوي للأرض. تم عزل هذا العنصر والتعرف عليه كمادة محددة خلال التحقيقات الجوية الأولى.
أظهر كارل فيلهلم شيل ، الكيميائي السويدي ، في عام 1772 أن الهواء عبارة عن مزيج من غازين ، أطلق على أحدهما اسم "هواء النار" (الأكسجين) ، لأنه يدعم الاحتراق والآخر "الهواء الملوث" (النيتروجين) ، لأن كان ما تبقى بعد استنفاد "هواء النار".
في نفس الوقت تقريبًا ، تم التعرف على النيتروجين أيضًا من قبل عالم النبات الاسكتلندي ، دانيال رذرفورد (الذي كان أول من نشر النتائج التي توصل إليها) ، والكيميائي البريطاني هنري كافنديش ، ورجل الدين والعالم البريطاني جوزيف بريستلي ، الذين حصلوا مع سكيل على التعرف على اكتشاف الأكسجين (ساندرسون ، 2017).
ما الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي للكوكب؟
يتكون الغلاف الجوي من خليط من عدة غازات مختلفة بكميات مختلفة. الغازات الدائمة التي لا تتغير نسبتها من يوم لآخر هي ؛ النيتروجين والأكسجين والأرجون.
يمثل النيتروجين 78٪ من الغلاف الجوي والأكسجين 21٪ والأرجون 0.9٪. الغازات مثل ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروز والميثان والأوزون هي غازات عادمة تشكل حوالي عُشر واحد بالمائة من الغلاف الجوي (NC Estate University ، 2013).
لذلك نعتقد أن النيتروجين والأكسجين يشكلان حوالي 99٪ من الغازات في الغلاف الجوي.
تم العثور على الغازات المتبقية ، مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والغازات النبيلة مثل الأرجون ، بنسب أصغر بكثير (بي بي سي ، 2014).
بخار الماء هو الوحيد الذي يتراوح تركيزه بين 0-4٪ من الغلاف الجوي اعتمادًا على مكانه والوقت من اليوم.
في المناطق الجافة الباردة والجافة ، يمثل بخار الماء عادةً أقل من 1٪ من الغلاف الجوي ، بينما في المناطق الاستوائية الرطبة يمكن أن يمثل بخار الماء 4٪ تقريبًا من الغلاف الجوي. محتوى بخار الماء مهم جدًا في التنبؤ بالطقس.
غازات الدفيئة ، التي تختلف نسبها بشكل يومي ، وموسمي ، وسني ، لها خصائص فيزيائية وكيميائية تجعلها تتفاعل مع الإشعاع الشمسي وضوء الأشعة تحت الحمراء (الحرارة) المنبعثة من الأرض ، لتؤثر على توازن الطاقة في الكرة الأرضية.
هذا هو السبب في أن العلماء يراقبون عن كثب الزيادة الملحوظة في غازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان ، على الرغم من أنها صغيرة في الكمية ، إلا أنها يمكن أن تؤثر بشدة على توازن الطاقة العالمي ودرجة الحرارة طوال الوقت. مع مرور الوقت (ناسا ، سادس).
غاز النيتروجين
يعتبر النيتروجين ضروريًا للحياة على الأرض ، حيث إنه مكون مركب لجميع البروتينات ويمكن العثور عليه في جميع الأنظمة الحية.
توجد مركبات النيتروجين في المواد العضوية والأغذية والأسمدة والمتفجرات والسموم. يعتبر النيتروجين ضروريًا للحياة ، ولكن الإفراط فيه يمكن أن يكون ضارًا أيضًا بالبيئة.
سمي على اسم الكلمة اليونانية nitron ، والتي تعني "الصودا الأصلية" ، والجين ، وتعني "التكوين" ، النيتروجين هو خامس أكثر العناصر وفرة في الكون.
كما ذكرنا ، يشكل غاز النيتروجين 78 في المائة من هواء الأرض ، وفقًا لمختبر لوس ألاموس الوطني ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية ، ومن ناحية أخرى ، فإن جو المريخ يتكون من 2.6 في المائة فقط من النيتروجين.
يحتوي هيكل جزيء النيتروجين على رابطة ثلاثية. هذا يجعل من الصعب للغاية تحطيمها ويعطيها طابع غاز خامل معين.
من الشائع أن يعمل الكيميائيون في أجواء مشبعة بالنيتروجين للحصول على ظروف منخفضة التفاعل (الجمعية الملكية للكيمياء ، 2017).
دورة النيتروجين
النيتروجين ، مثل الماء والكربون ، هو مورد طبيعي متجدد يتم استبداله من خلال دورة النيتروجين.
تعد دورة النيتروجين ، التي يتم فيها تحويل النيتروجين في الغلاف الجوي إلى مركبات عضوية مختلفة ، واحدة من أهم العمليات الطبيعية لاستدامة الكائنات الحية.
خلال الدورة ، تقوم البكتيريا الموجودة في التربة بمعالجة أو "تثبيت" النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي وتحويله إلى أمونيا ، والتي تحتاجها النباتات لتنمو.
تقوم بكتيريا أخرى بتحويل الأمونيا إلى أحماض أمينية وبروتينات. لذلك تأكل الحيوانات النباتات وتستهلك البروتين.
تعود مركبات النيتروجين إلى التربة من خلال فضلات الحيوانات. تقوم البكتيريا بتحويل النيتروجين المتبقي إلى غاز نيتروجين ، والذي يعود إلى الغلاف الجوي.
دورة النيتروجين
في محاولة لجعل المحاصيل تنمو بشكل أسرع ، يستخدم الناس النيتروجين في الأسمدة.
إلا أن الاستخدام المفرط لهذه الأسمدة في الزراعة كان له عواقب وخيمة على البيئة وصحة الإنسان ، حيث ساهم في تلوث المياه الجوفية والسطحية.
وفقًا لوكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) ، يعد تلوث العناصر الغذائية الناجم عن زيادة النيتروجين والفوسفور في الهواء والماء أحد أكثر المشكلات البيئية انتشارًا وتكلفة وصعوبة (Blaszczak-Boxe ، 2014).
تعتبر مركبات النيتروجين مكونًا أساسيًا في تكوين الأوزون على مستوى الأرض. بالإضافة إلى التسبب في مشاكل في الجهاز التنفسي ، تساهم مركبات النيتروجين في الغلاف الجوي في تكوين المطر الحمضي (Oblack ، 2016).
المراجع
- (2014). الغلاف الجوي للأرض. تعافى من bbc.co.uk.
- Blaszczak-Boxe ، A. (2014 ، 22 ديسمبر). حقائق عن النيتروجين. تعافى من Livescience.com.
- (سادس). تكوين الغلاف الجوي. تعافى من science.nasa.gov.
- جامعة NC العقارية. (2013 ، 9 أغسطس). تكوين الغلاف الجوي. تعافى من ncsu.edu.
- Oblack ، R. (2016 ، 3 فبراير). النيتروجين - الغازات في الغلاف الجوي. تعافى من thinkco.com.
- الجمعية الملكية للكيمياء. (2017). نتروجين. تعافى من rsc.org.
- ساندرسون ، آر تي (2017 ، 12 فبراير). نيتروجين (ن). تعافى من britannica.com.