Azot (Nitrojen) Nedir? (Özellikleri, Kullanımı)

Azot; hayatın devamı için gerekli olan bir element. Havadaki azotun bitkilerde proteine dönüşerek canlılara geçmesi süreci tam anlamıyla mucizevî…

Azot, atmosferde en bol bulunan elementlerdendir. Canlı yaşamının devamı için azota ihtiyaç vardır. Azotun diğer adı; Latince “nitrum”, Yunanca “nitron” (doğal soda) kelimesinden türeyen “nitrojen”dir. Nitrojen, doğada bilinen en iyi soğutucudur. Azot döngüsü, azotun, havadan canlıların DNA’larına kadar süren uzun bir yolculuğudur. İnsan hayatı için oksijen ve su kadar önemli olan azot, bitkilerde proteine dönüşen nadide bir gazdır aynı zamanda... Azotun dünyasına yolculuk yapmak ister misiniz?

Tarihçe

Azot, 1770’lerde keşfedilen bir gaz. Ancak orta çağlarda altını çözebilen azot bileşiği olan nitrik asit biliniyordu. O dönemlerde azot bileşikleri zirai amaçlarla gübre olarak, kimyasal hammaddelerde kullanılmış. Azotun bilimsel kayıtlara geçmesi ise 18. yüzyılda gerçekleşiyor.

İskoç kimyager Daniel Rutherford, 1772 yılında Edinburrh Üniversitesi’nde eğitim görürken azotu izole eden ilk kimyacı olarak kayıtlara geçti. 1770’li yıllarda araştırmalar yapan bazı kimyagerler de (Schelle, Cavendish ve Priestley gibi) azotla ilgili bazı çalışmalara imza attı. 1774 yılında Priestley, havanın yanmayan kısmının olduğunu tespit ederek, cıva oksidin ısıtılmasıyla azot elde etmiştir. Cavendish, azotun özellikleri hakkında geniş incelemeler yapmıştır.

Rutherford, azotu keşfettiğinde “zararlı hava” ve “sabit hava” gibi isimler verdi. Günümüzde de kullanılan adı ise, ilk olarak Fransız kimyacı Antoine-Laurent de Lavoisier verdi. Lavoisier, Yunanca “cansız” anlamındaki “azotos” kelimesinden türettiği “azote” sözcüğünü kullandı. Bu gaza “nitrojen” adını ise, Fransız kimyager Jean Antoine Chaptal, Yunanca “nitron” ve “gene” sözcüklerinin bileşimini kullanarak 1790 yılında verdi.

Kimyasal Özellikleri

Azot, kimyasal simgesi “N” olan ametal bir elementtir. Serbest azot iki atomlu molekül halinde bulunduğu için “N2” olarak simgelenir. Kimyasal reaksiyon denklemlerinde “N2” simgesi kullanılır. Atom numarası 7, atom ağırlığı 14,0067’dir. Kaynama noktası -196 derece, erime noktası -210 derecedir. Elektro negatiflik değeri 3,04’tür.

Azot, birçok elementle bileşik oluşturur. Önemli bileşikleri; siyanür, nitrik asit, amino asit, amonyaktır. Renksiz, tatsız, kokusuz ve atıl bir gaz olan azotun üçlü kovalent bağı vardır. En önemli azot kaynağı havadır. Sıvı veya gaz halinde havadan distilasyon veya ters osmoz yöntemleri ile elde edilir. Saf azot, sodyum asit ile amonyum dikromatın bozunması sonucu elde edilir. Aktif metaller, hava azotu ile nitrürleri oluşturur.

Azot elde edildiğinde iki adet karalı izotop ihtiva eder. Bu izotoplardan N14 yüzde 99,635, N15 ise yüzde 0,365 oranındadır. Dört adet de radyoaktif izotopu vardır. Bunlar; N12, N13, N16 ve N17’dir.

Moleküler azot; sıvı azotun ısıtılarak buharlaşması sonucu elde edilir. Bakteriler gibi canlı organizmalar tarafından faydalı bileşiklere dönüştürülür ve atmosferde reaktif değildir. Elementer azot, tesiri az atıl bir gazdır. Yani normal şartlar altında diğer elementlerle reaksiyona girmez.

Bunları Biliyor musunuz?

• Azot, atmosferin yaklaşık yüzde 78’ini oluşturur. Atmosferde yüzde 21 oranında bulunan oksijenle karışım halindedir.
  
• Bütün canlı dokularda azot içeriği vardır. Canlılarda proteinler, vitaminler ve nükleik asitlerin yaklaşık yüzde 15’inde azot bulunur.
  
• Hayvan dışkıları (üre veya ürik asit) büyük oranda azot içerir.
  
• Ay, Satürn ve Titan gibi gezegenlerin atmosferinde büyük oranda moleküler azot vardır. Mars’taki azot oranı yüzde 3 civarındadır.
  
• Güneş sistemi ve galakside en çok bulunan yedinci elementtir.
  
• Atmosferdeki azot miktarı oksijenden dört kat daha fazladır. Ancak Dünya’daki azot miktarı oksijenin onda biri kadardır. Bunun bir nedeni; gaz haldeki azotun Dünya’nın katı haldeki merkezinde değil, gaz haldeki atmosferinde toplanmasıdır.
  
• Güneş ışınları azot moleküllerini parçalayamaz.
  
• Sıvı azot, en iyi dondurucu olarak bilinir ve cilde temas ederse ani donmalara yol açar. Kısa sürede -50 ve -170 derecede soğutma ve dondurma işlemi yapılabilir.
  
• Proteinlerin oluşumu için azota ihtiyaç vardır. Canlılar da proteinsiz yaşayamaz. Yani yaşamın devamı için azot gereklidir.
  
• “Güldürücü gaz” olarak bilinen “azot protoksit”, anestetik özelliği de bulunan bir gazdır. Doğumlarda ve diş hekimliğinde ağrı kesici olarak kullanılır.
  
• Azot, insanların ve memeli hayvanların idrarında üre olarak bulunur.
  
• Şimşek çakması sırasında oluşan azot oksitleri yağmur tarafından toprağa sürüklenir.

Nerelerde Kullanılır?

Endüstriyel anlamdaki azot, doğalgaz ile amonyağa dönüştürülerek gübre ve patlayıcı üretiminde kullanılır. Azot tuzu olan amonyum nitrat, gübrelerin önemli bir hammaddesidir. Potasyum nitrat gibi azot tuzları da barut yapımında kullanılır. Azot ayrıca, nitrik asit üretiminin başlangıç maddesidir. Havacılıkta da nitrojen ve bileşiklerinden faydalanılır. Uçak lastikleri yüksek sıcaklıklarda yanma riskine karşı nitrojen ile şişirilir.

Moleküler azotun kullanım alanı da çok geniştir. Paslanmaz çelik üretimi, paketlenmiş gıdaların korunması için kullanılabilen moleküler azot, sıvı patlayıcılarda örtü olarak ve elektronik bileşenlerin üretiminde kullanılabilmektedir.

Sıvı azot ise, süper soğutma özelliği sebebiyle gıda ürünlerinin dondurulmasından biyolojik ve tıbbî numunelerin dondurularak saklanmasına kadar birçok alanda kullanılır. Bilgisayar donanımlarının soğutulması için de nitrojenden faydalanılır. Sıvı azot, ani donma sağladığı için gıdaların hücre yapısı bozulmaz. Bu sebeple gıdalardaki su kaybı önlenir, besin ve vitamin değerleri korunur. Buzdolaplarındaki buzluk bölümünde muhafaza edilen gıda ürünleri bu sebeple uzun süre sonra bile tadı bozulmadan tüketilebilir. Bazı dayanıklı malzemeler de sıvı azot ile dondurularak kırılganlaşır ve geri dönüşümü kolaylaşır.

Azotun bileşikleri ve tuzlarının kullanıldığı bazı ürün ve alanları şöyle sayabiliriz: Füzelerde oksitleyici madde olarak, füze yakıtları, uçak ve kara araçları tekerleklerinin havası, hassas algılayıcılar, patlayıcılar, ilaçlar, metalürji uygulamaları, elektronik cihazlar, hava ve uzay araçları, kimyasal ürünlerin dondurulması, depo ve silo atmosferleri, gıda paketleme işlemleri, yüksek sıcaklık termometreleri…

Azotlu Besinler

Besinlerdeki azotlu bileşiklere protein veya proteid adı verilir. Azot, canlıların vücudu için protein ve enerji kaynağıdır. Protein ve DNA’nın önemli bir bileşeni olan azot gençlerin hücre ve dokularının gelişimi, yaşlıların da dokularının tamir edilmesi için gerekli bir elementtir. Yani oksijen ve karbondioksit nefes almak için ne kadar önemliyse, büyümek için de azot o kadar önemlidir. Kısacası, bu maddeler birbirleri ile bağlantılı olarak görevlerini yerine getiriler.

Vücutta yakılan proteinlerden meydana gelen azot idrarla dışarı atılır. Vücudun protein kayıplarının olduğu ter atılması, dışkı, saç ve tırnak kesilmesi, kadınların regl durumları ve süt emzirmesi gibi durumlarda da vücut azot kaybeder. Bu sebeple emzikli kadınlar, çok ağır işlerde çalışanlar ve sürekli protein kaybedenlerin azotlu besinleri daha çok tüketmesi gerekir.

Azot bakımından zengin gıdalar arasında ilk sırayı yüzde 26 azot oranı ile mercimek alıyor. Mercimeği yüzde 25’lik oranla kuru fasulye ve süt tozu takip ediyor. Yüzde 25-15 arası azot içeren diğer gıdalar da şunlardır; kuru bakla, kaşar peyniri, badem, tavşan eti, tavuk eti, kuru bezelye, yaban ördeği eti, yağlı balık eti, sığır eti, yumurta sarısı, koyun eti, kuzu eti, nohut, ıstakoz, karaciğer, fındık, istiridye, ceviz, kaz eti, çikolata, kakao…

Azot Döngüsü Nedir?

Azot, doğadaki yaşamsal döngülerden en önemlilerinden birini gerçekleştirir. Yaşamın devamını sağlayan önemli bir doğa olayıdır. Protein oluşmasının temel bileşenlerinden biri olan elementtir. Canlı yaşamının yapı taşını oluşturan aminoaistler, proteinler, nükleik asitler, hormonların ve vitaminlerin içeriklerindeki azot yaşam için temel maddelerdir. Azot döngüsü; hava, madenler, hayvanlar ve bitkiler arasında azotun dağılımı olarak açıklanabilir. Azot bileşikleri, biyosferin ince bir tabakasında birbirine dönüşerek döngüyü tamamlar. Azotun tükenmemesi için havadan toprağa, topraktan bitkilere, bitkilerden canlılara ve canlılardan tekrar havaya aktarılması gerekir. Peki, azot hangi evrelerden geçerek döngüyü sağlıyor?

Canlılar ve bitkiler, havadaki molekül azotu (N2) sindiremezler. Bu sebeple bitkiler protein üretebilmek için ihtiyaç duydukları azotu topraktaki bileşiklerden alırlar. Başka bir deyişle; topraktaki inorganik azot bileşiklerini alan bitkiler, bazı elementlerle birlikte nükleik asitler ve bitkisel proteinler üretir.

Yağmur ve şimşekler sayesinde azotun dönüşüme katılması şöyle gerçekleşir: Havadaki azot yağmur, şimşek ve yıldırımlar sayesinde nitrik aside dönüşerek yeryüzüne iner. Toprak tarafından emilen nitrik asit, kemosentetik bakteriler tarafından azot tuzlarına veya nitratlara dönüştürülür. Azot tuzları da bitkiler tarafından emilerek proteine dönüşür.

Biyolojik anlamda azot döngüsü ise şöyle gerçekleşir: Topraktaki bakteriler havadaki azotu doğrudan toprağa çekerek azot tuzlarına dönüştürür. Suyla çözünen azot tuzları bitkiler tarafından emilir. Bitkilerin fotosentezi sonucunda emilen azot proteine dönüşür. Hayvanlar bu bitkileri tüketerek proteinleri alır. İnsanlar da hayvansal gıdalardan ve doğrudan azotlu gıda tüketimi ile bu proteinleri alır. Bitkisel proteinler; hayvanlar ve insanlarda hayvansal proteine dönüşür.

Havanın dışında bitkiler için en önemli azot kaynağı, azot içerikli gübrelerdir. Baklagiller ve yoncalar elementer azot kullanır. Tarlalara ekilen yoncalar, toprağın azot bakımından zenginleşmesini sağlar.

Bu bilgiler ışığında azot döngüsünü şöyle özetleyebiliriz: Azotun doğadaki halinin çeşitli şekillerde bağlanarak bileşiğe dönüştüğü olaylara “fiksasyon” adı verilir. Biyolojik, fizikokimyasal ve suni fiksasyon olarak üç şekilde gerçekleşir.

Biyolojik fiksasyon; doğal yollarla bakteriler aracılığı ile inorganik formda gerçekleşen döngüdür.

Fizikokimyasal fiksasyon; yağmur, şimşek, yıldırım ve volkanik hareketler gibi olaylarla oluşan dönüşüme denir.

Suni fiksasyon ise, endüstriyel olarak üretilen azot içerikli gübreler vasıtasıyla gerçekleşir. Biyolojik ve suni fiksasyon, azot döngüsünün başlıca etmenleridir.