ก๊าซที่อุดมสมบูรณ์มากที่สุดในโลกคือไนโตรเจนซึ่งตรงประมาณสี่ในห้าของชั้นบรรยากาศของโลก องค์ประกอบนี้ถูกแยกออกและได้รับการยอมรับว่าเป็นสารเฉพาะในระหว่างการสอบสวนทางอากาศครั้งแรก
Carl Wilhelm Scheele นักเคมีชาวสวีเดนแสดงให้เห็นในปี 1772 ว่าอากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซ 2 ชนิดซึ่งหนึ่งในนั้นเขาเรียกว่า "อากาศไฟ" (ออกซิเจน) เพราะมันสนับสนุนการเผาไหม้และอีกอย่างคือ "อากาศสกปรก" (ไนโตรเจน) เนื่องจาก มันคือสิ่งที่เหลืออยู่หลังจาก "อากาศดับ" หมดลง
ในเวลาเดียวกันไนโตรเจนยังได้รับการยอมรับจากนักพฤกษศาสตร์ชาวสก็อต Daniel Rutherford (ซึ่งเป็นคนแรกที่เผยแพร่ผลการวิจัยของเขา) โดย Henry Cavendish นักเคมีชาวอังกฤษและโดยนักบวชและนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Joseph Priestley ซึ่งร่วมกับ Scheele ได้รับ การรับรู้การค้นพบออกซิเจน (Sanderson, 2017)
ก๊าซใดประกอบเป็นชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
บรรยากาศประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซหลายชนิดในปริมาณที่ต่างกัน ก๊าซถาวรที่เปอร์เซ็นต์ไม่เปลี่ยนแปลงในแต่ละวันคือ; ไนโตรเจนออกซิเจนและอาร์กอน
ไนโตรเจนแสดงถึง 78% ของบรรยากาศออกซิเจน 21% และอาร์กอน 0.9% ก๊าซเช่นคาร์บอนไดออกไซด์ไนตรัสออกไซด์มีเทนและโอโซนเป็นก๊าซเสียที่ประกอบขึ้นเป็นหนึ่งในสิบของหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของบรรยากาศ (NC Estate University, 2013)
ดังนั้นเราจึงเดาว่าไนโตรเจนและออกซิเจนประกอบขึ้นเป็นประมาณ 99% ของก๊าซในบรรยากาศ
ก๊าซที่เหลืออยู่เช่นคาร์บอนไดออกไซด์ไอน้ำและก๊าซมีตระกูลเช่นอาร์กอนพบได้ในสัดส่วนที่น้อยกว่ามาก (BBC, 2014)
ไอน้ำเป็นไอเดียวที่มีความเข้มข้นแตกต่างกันไปตั้งแต่ 0-4% ของบรรยากาศขึ้นอยู่กับว่ามันอยู่ที่ไหนและช่วงเวลาของวัน
ในพื้นที่แห้งแล้งเย็นและแห้งโดยทั่วไปแล้วไอน้ำจะแสดงน้อยกว่า 1% ของบรรยากาศในขณะที่ในเขตร้อนชื้นไอน้ำสามารถคิดเป็นเกือบ 4% ของบรรยากาศ ปริมาณไอน้ำมีความสำคัญมากในการทำนายสภาพอากาศ
ก๊าซเรือนกระจกซึ่งมีเปอร์เซ็นต์แตกต่างกันไปในแต่ละวันตามฤดูกาลและรายปีมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ทำให้พวกมันมีปฏิกิริยากับรังสีดวงอาทิตย์และแสงอินฟราเรด (ความร้อน) ที่ปล่อยออกมาจากโลกเพื่อส่งผลต่อสมดุลพลังงานของโลก
นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมนักวิทยาศาสตร์จึงเฝ้าติดตามการเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจกเช่นคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซมีเทนที่สังเกตได้อย่างใกล้ชิดเนื่องจากแม้ว่าจะมีปริมาณน้อย แต่ก็สามารถส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อสมดุลพลังงานและอุณหภูมิของโลกได้ตลอด เมื่อเวลาผ่านไป (NASA, SF)
ก๊าซไนโตรเจน
ไนโตรเจนมีความจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกเนื่องจากเป็นส่วนประกอบของโปรตีนทั้งหมดและสามารถพบได้ในทุกระบบของสิ่งมีชีวิต
สารประกอบไนโตรเจนมีอยู่ในวัสดุอินทรีย์อาหารปุ๋ยวัตถุระเบิดและสารพิษ ไนโตรเจนมีความสำคัญต่อการดำรงชีวิต แต่ในปริมาณที่มากเกินไปก็อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมได้เช่นกัน
ตั้งชื่อตามคำภาษากรีกว่า nitron ซึ่งแปลว่า "โซดาพื้นเมือง" และยีนซึ่งหมายถึง "เป็นรูปเป็นร่าง" ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากเป็นอันดับที่ 5 ในจักรวาล
ดังที่กล่าวไว้ก๊าซไนโตรเจนถือเป็น 78 เปอร์เซ็นต์ของอากาศโลกตามรายงานของ Los Alamos National Laboratory, California, USA ในทางกลับกันบรรยากาศของดาวอังคารมีไนโตรเจนเพียง 2.6 เปอร์เซ็นต์ .
โครงสร้างของโมเลกุลไนโตรเจนมีพันธะสาม สิ่งนี้ทำให้ยากต่อการสลายและทำให้มีลักษณะเป็นก๊าซเฉื่อย
เป็นเรื่องปกติที่นักเคมีจะทำงานในบรรยากาศที่อิ่มตัวไนโตรเจนเพื่อให้ได้สภาวะที่มีปฏิกิริยาต่ำ (Royal Society of Chemistry, 2017)
วัฏจักรของไนโตรเจน
ไนโตรเจนเช่นเดียวกับน้ำและคาร์บอนเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่หมุนเวียนได้ซึ่งถูกแทนที่ด้วยวัฏจักรไนโตรเจน
วัฏจักรไนโตรเจนซึ่งไนโตรเจนในบรรยากาศถูกเปลี่ยนเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่แตกต่างกันเป็นหนึ่งในกระบวนการทางธรรมชาติที่สำคัญที่สุดในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต
ในระหว่างวัฏจักรแบคทีเรียในกระบวนการของดินหรือ "ตรึง" ไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศลงในแอมโมเนียซึ่งพืชต้องการในการเจริญเติบโต
แบคทีเรียอื่น ๆ เปลี่ยนแอมโมเนียเป็นกรดอะมิโนและโปรตีน ดังนั้นสัตว์จึงกินพืชและบริโภคโปรตีน
สารประกอบไนโตรเจนกลับคืนสู่ดินผ่านของเสียจากสัตว์ แบคทีเรียจะเปลี่ยนไนโตรเจนที่เหลือเป็นก๊าซไนโตรเจนซึ่งกลับคืนสู่บรรยากาศ
วัฏจักรไนโตรเจน
ในความพยายามที่จะทำให้พืชเติบโตเร็วขึ้นผู้คนใช้ไนโตรเจนในปุ๋ย
อย่างไรก็ตามการใช้ปุ๋ยเหล่านี้มากเกินไปในการเกษตรมีผลร้ายแรงต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์เนื่องจากมีส่วนทำให้เกิดการปนเปื้อนของพื้นดินและผิวน้ำ
จากข้อมูลของสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) มลพิษทางอาหารที่เกิดจากไนโตรเจนและฟอสฟอรัสส่วนเกินในอากาศและน้ำเป็นปัญหาสิ่งแวดล้อมที่แพร่หลายมีราคาแพงและท้าทายมากที่สุดอย่างหนึ่ง (Blaszczak-Boxe, 2014)
สารประกอบไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบหลักในการสร้างโอโซนที่ระดับพื้นดิน นอกจากจะก่อให้เกิดปัญหาเกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจแล้วสารประกอบไนโตรเจนในบรรยากาศยังทำให้เกิดฝนกรด (Oblack, 2016)
อ้างอิง
- (2014) ชั้นบรรยากาศของโลก กู้คืนจาก bbc.co.uk.
- Blaszczak-Boxe, A. (2014, 22 ธันวาคม). ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับไนโตรเจน กู้คืนจาก livescience.com.
- (SF) องค์ประกอบของบรรยากาศ กู้คืนจาก science.nasa.gov.
- มหาวิทยาลัย NC Estate (2556, 9 สิงหาคม). องค์ประกอบของบรรยากาศ กู้คืนจาก ncsu.edu.
- Oblack, R. (2016, 3 กุมภาพันธ์). ไนโตรเจน - ก๊าซในบรรยากาศ กู้คืนจาก thoughtco.com.
- ราชสมาคมเคมี. (2017) ก๊าซไนโตรเจน กู้คืนจาก rsc.org.
- Sanderson, RT (2017, 12 กุมภาพันธ์) ไนโตรเจน (N) กู้คืนจาก britannica.com.