يمكن تحضير غاز النيتروجين بطرق متعددة، تختلف في تعقيدها وكفاءتها وتطبيقاتها. إليك بعض الطرق الشائعة :

1. التقطير التجزيئي للهواء:

* هذه هي الطريقة الصناعية الرئيسية لإنتاج النيتروجين على نطاق واسع. يتم تبريد الهواء إلى درجة حرارة منخفضة جداً (-196 درجة مئوية) حتى يتحول إلى سائل. ثم يتم فصل مكونات الهواء عن بعضها البعض عن طريق التقطير التجزيئي، حيث تختلف نقاط غليانها، فينفصل النيتروجين (نقطة غليان -196 درجة مئوية) عن الأكسجين (نقطة غليان -183 درجة مئوية) وغيرها من الغازات. هذه الطريقة فعالة جداً وتنتج نيتروجين عالي النقاء.

2. تحضير النيتروجين في المختبر:

هناك عدة طرق لتحضير النيتروجين في المختبر، لكنها تنتج كميات أصغر بكثير من الطريقة الصناعية:

*

تحلل نترات الأمونيوم (NH₄NO₃):

عند تسخين نترات الأمونيوم بحذر شديد، يتحلل إلى أكسيد النيتروجين والماء والنيتروجين. لكن هذه الطريقة خطرة وتتطلب احتياطات أمان كبيرة لأن نترات الأمونيوم مادة متفجرة.

لا يُنصح بهذه الطريقة إلا من قبل مختصين مدربين بشكل جيد.

*

تفاعل نترات الصوديوم (NaNO₃) مع كلوريد الأمونيوم (NH₄Cl):

عند تسخين خليط من نترات الصوديوم وكلوريد الأمونيوم، ينتج غاز النيتروجين بالإضافة إلى كلوريد الصوديوم والماء. هذه الطريقة أقل خطورة من تحلل نترات الأمونيوم، ولكنها لا تزال تتطلب احتياطات أمان.

*

تفاعل الهواء مع الفسفور:

عند احتراق الفسفور في وعاء محكم الإغلاق مملوء بالهواء، يتفاعل الفسفور مع الأكسجين مكوناً أكسيد الفسفور، تاركاً غاز النيتروجين. هذه الطريقة تنتج نيتروجين غير نقي يحتوي على بعض الشوائب.

3. استخدام منشئات توليد النيتروجين على نطاق صغير:

تتوفر منشئات لتوليد النيتروجين على نطاق صغير، تستخدم تقنيات مثل امتصاص التذبذب بالضغط (PSA) أو الغشاء. هذه الطرق مناسبة لتطبيقات تحتاج لكميات صغيرة من النيتروجين عالي النقاء.

الخلاصة:

أفضل طريقة لتحضير غاز النيتروجين تعتمد على الكمية المطلوبة ونقاء الغاز المطلوب والموارد المتاحة. التقطير التجزيئي للهواء هو الطريقة الصناعية الرئيسية لإنتاج كميات كبيرة من النيتروجين عالي النقاء. أما في المختبر، فيجب اتباع طرق آمنة وموثوقة مثل تفاعل نترات الصوديوم مع كلوريد الأمونيوم (مع اتخاذ الاحتياطات اللازمة)، أو استخدام مولدات النيتروجين الصغيرة. يجب دائماً اتباع إجراءات السلامة المناسبة عند التعامل مع المواد الكيميائية.