Azot Nedir? Özellikleri, Çeşitleri, Üretimi ve Kullanım Alanları

Aylak Bilgin Tarafından Yayınlama Eyl 22, 2025 0

Azot, periyodik tabloda 7 atom numaralı, N sembollü, oda koşullarında renksiz–kokusuz–tatsız, reaktifliği düşük bir gazdır. Dünya atmosferinin hacimce yaklaşık %78,1’ini oluşturur ve doğada çoğunlukla iki atomlu molekül (N₂) halinde bulunur. CAS No: 7727-37-9.

Kısa Tanım

Element sınıfı: Ametal
Oda koşullarında hâli: Gaz (N₂)
Kararlılık: N≡N üçlü bağı nedeniyle çok kararlıdır (bağ enerjisi ≈ 941 kJ/mol).
Biyosferde rolü: Azot döngüsünün merkezindedir; canlılar için temel makro elementtir (protein, DNA, klorofil vb.).

Azotun Çeşitleri Nelerdir?

“Çeşit” ifadesi pratikte izotopları, fiziksel hâlleri ve önemli bileşik/ailelerini kapsar.

1) İzotopları

N-14 (≈ %99,636): Doğal izotopların çoğu; kararlı.
N-15 (≈ %0,364): Kararlı; izotop izleme, NMR ve metabolizma çalışmalarında kullanılır.

2) Fiziksel Hâller

Gaz Azot (N₂): Tüplerde sıkıştırılmış gaz; inert ortam oluşturma, purging.
Sıvı Azot (LN₂): Kaynama noktası −195,8 °C; kriyojenik dondurma, saklama.
Katı Azot: Düşük sıcaklıklarda kristallenir; araştırma amaçlı.

3) Önemli Azot Bileşik/Aileleri

Amonyak (NH₃): Gübre ve kimya endüstrisinin omurgası.
Azot oksitleri (NO, NO₂, N₂O, vb.): Proses, tıp (N₂O), çevresel kimya.
Nitrik asit (HNO₃): Gübre, patlayıcı, yüzey işlemleri.
Nitrürler (ör. AlN, GaN, Si₃N₄): Seramikler, yarıiletkenler.
Amonyum ve nitrat/ nitrit tuzları (NH₄⁺, NO₃⁻, NO₂⁻): Tarım ve analiz kimyası.

Azotun Kısa Tarihi

18. Yüzyıl Keşfi

1772: Daniel Rutherford “söndürücü hava”yı (oksijen dışı bileşen) ayırdı.
1770’ler: Scheele ve Cavendish benzer gözlemler yaptı.
1780’ler: Lavoisier, canlılığı desteklemediği için Fransızca “azote” (yaşamsız) adını verdi. Türkçedeki “azot” buradan gelir.

Azot Nasıl Üretilir?

Kriyojenik Hava Ayrıştırma (ASU)

Adımlar

Sıkıştırma & kurutma – Havadan su/CO₂ uzaklaştırılır.
Sıvılaştırma – Joule–Thomson ve ısı değiştiricilerle soğutma.
Fraksiyonlu damıtma – Oksijen, argon ve azot kaynama noktalarına göre ayrılır.
Artıları: Çok yüksek saflık (≥99,999%); sıvı üretimi mümkündür.
Eksileri: Yüksek yatırım/enerji.

PSA (Basınç Salınımlı Adsorpsiyon)

Karbon moleküler elek oksijeni tutar; çıkıştan zengin azot alınır.
Saflık: Genelde 95–99,999% arası (konfigürasyona bağlı).
Artı: Çabuk devreye alma, esnek kapasite.
Eksi: Sıvı azot üretmez.

Membran Ayırma

Gaz karışımındaki bileşenlerin difüzyon hız farkı ile ayrımı.
Saflık: ~95–99,5% tipik.
Artı: Kompakt, düşük bakım.
Eksi: Çok yüksek saflık ve sıvı üretiminde sınırlı.

Uygun yöntem seçimi: Gereken saflık, debî, sürekli/arızi tüketim ve CAPEX/OPEX dengesine göre yapılır.

Azotun Özellikleri Nelerdir?

Fiziksel Özellikler

Atom numarası: 7
Atomik kütle (ortalama): 14,0067 u
Elektron dizilimi: 1s² 2s² 2p³
Erime noktası: −210,0 °C (≈63,15 K)
Kaynama noktası: −195,8 °C (≈77,36 K)
Gaz yoğunluğu (0 °C, 1 atm): ≈ 1,2506 g/L
Suda çözünürlük (20 °C): Çok az (≈ 20 mg/L mertebesi)
Atmosferde payı (hacim): ≈ %78,1

Kimyasal Özellikler

Reaktivite: N≡N üçlü bağı nedeniyle düşük; yüksek sıcaklıkta ve katalizör varlığında reaksiyonlar hızlanır.
Baz tepkimeleri (seçilmiş):
- Haber–Bosch:
  
  $kJ/mol)\mathrm{N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3}\quad(\Delta H \approx -92{,}4\ \mathrm{kJ/mol})$
- Yüksek T’de oksidasyon (motor/alev):
  
  $N2+O2→2NO\mathrm{N_2 + O_2 \rightarrow 2NO}$
- Ostwald (NH₃ → HNO₃):
  
  $4NH3+5O2→4NO+6H2O2NO+O2→2NO23NO2+H2O→2HNO3+NO\begin{aligned} &\mathrm{4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O}\\ &\mathrm{2NO + O_2 \rightarrow 2NO_2}\\ &\mathrm{3NO_2 + H_2O \rightarrow 2HNO_3 + NO} \end{aligned}$

Azotun Kullanıldığı Yerler

Sanayi ve Proses

İnert atmosfer/purging: Kimya, petrokimya, rafineri, tank blanketing.
Metalurji: Isıl işlem, lehimleme/ kaynakta oksidasyonu önleme.
Elektronik: Reflow lehimleme, yarıiletken üretimi.

Gıda

MAP (Modifiye Atmosfer): Raf ömrünü uzatma.
Nitro içecekler: Köpük/kremsi doku (N₂/N₂O).

Sağlık & Biyoloji

Kriyojenik depolama: Hücre, doku, aşı saklama (LN₂).
Dermatoloji/kriyoablasyon: Sıvı azotla lezyon tedavileri.
Anestezik/analjezik: N₂O (gülme gazı) – tıbbi kullanım.

Araştırma & Laboratuvar

Numune dondurma, solvent buharı inertleme, vakum sistemleri.

Diğer

Enerji/boru testleri (basınç & sızdırmazlık),
Lastik şişirme,
Yangın önleme (oksijeni azaltma).

Güvenlik ve Depolama

Gaz Azot (UN 1066)

Yanıcı değildir; boğucu (asfiksan) risk taşır. Kapalı alanlarda O₂ seviyesi %19,5 altına düşerse tehlikelidir.
Depolama: Silindirler dikey, zincirlenmiş; ventil kapakları takılı; iyi havalandırma.

Sıvı Azot – LN₂ (UN 1977)

Aşırı soğuk: Soğuk yanığı/kriojenerik risk.
Kaynama ile genleşme: Hacimsel genleşme çok yüksek → kapalı hacim basınç riski.
PPE: Yalıtımlı eldiven, yüz siperi, kriyo-önlük; dökülmede iyi havalandırma.

Asla kapalı, basınç tahliyesiz kapta LN₂ taşımayın.
Oksijen yoksunluğu dedektörü bulundurulması önerilir.

Azot Tanımı (Özet)

Azot, atmosferde bol bulunan, kimyasal olarak kararlı ve endüstride inert gaz olarak yaygın kullanılan, biyolojik yaşam için ise temel makro element olan ametal bir elementtir.

SSS

Azot nedir, kısaca?

Atmosferde %78 oranında bulunan, N₂ formunda kararlı bir inert gazdır.

Sıvı azot ne işe yarar?

Kriyojenik dondurma/koruma, tıp ve laboratuvar uygulamalarında çok düşük sıcaklık sağlar.

Azot nasıl elde edilir?

En yaygın yöntem kriyojenik hava ayrıştırma; ayrıca PSA ve membran sistemleri kullanılır.

Azot yanıcı mıdır?

Hayır. Yanıcı değildir ancak oksijeni seyrelterek boğulma riski oluşturur.

Azot Döngüsü – Kısaca

Azotun atmosfer, toprak ve biyota arasında fiksasyon → nitrifikasyon → asimilasyon → denitrifikasyon adımlarıyla sürekli dolaştığı biyokimyasal döngüdür. Tarım verimliliği ve ekosistem sağlığı için kritiktir.

English

What is Nitrogen?

Nitrogen (symbol N, atomic number 7) is a colorless, odorless, tasteless diatomic gas (N₂) that makes up about 78.1% of Earth’s atmosphere. Highly stable due to the N≡N triple bond.

Types

Isotopes: N-14 (~99.636%), N-15 (~0.364%).
Physical forms: Gaseous N₂, liquid nitrogen (LN₂, −195.8 °C), solid N at cryogenic temps.
Key families: NH₃, NOₓ, HNO₃, nitrides (e.g., AlN, GaN, Si₃N₄).

Production

Cryogenic air separation (distillation) for ultra-high purity and liquids.
PSA (carbon molecular sieve) and membrane systems for on-site gas, 95–99.999% purity depending on setup.

Properties

Atomic mass: 14.0067 u; mp: −210.0 °C; bp: −195.8 °C; gas density (0 °C, 1 atm): ~1.2506 g/L; water solubility (20 °C): ~20 mg/L.

Uses

Inerting/purging, metallurgy, electronics, food MAP, cryogenic storage/therapy, lab preservation, pressure testing, fire prevention.

Safety

Non-flammable but an asphyxiant; LN₂ causes cryogenic burns and expansion hazards. Use O₂ monitoring and proper PPE.