이것은 인류 역사상 가장 중요한 발견 중 하나가 1909년에 발견되었다. 바로 "암모니아"이다. 1909년, 프리츠 하버(Fritz Harber)는 공기 중의 질소를 암모니아로 전환하는 방법을 발견한다.
그 암모니아 비료(질소비료)는 지구 생명체의 3분의 1을 먹여 살리고 있다. 생명체의 단백질(프로틴), 알칼로이드 등의 필수 구성 원소이자 상온에서 기체인 질소원소에 대하여 알아본다.
질소는 모든 식물체의 영양제이다. 그리고 인간은 아미노산, 암모니아, 질산 그리고 시안화물과 같은 질소화합물을 사용한다. 넓은 범주로 보면 인간은 대기권으로 이산화탄소를 배출하고 있는 동시에 질소를 끌어내어 섭취하고 있다.
1. 질소는 어디에나 있다.
질소비료
질소는 공기 중에서 "N"으로 존재하며 비활성이어서 반응이 별로 없다. 하지만 반응성이 큰 암모니아(NH3)로 전환되면 필수적인 비료가 된다. 조경기능사나 산림기능사를 공부할 때 배우는 식물 3대 비료가 있는데 그중 하나가 질소비료이다.
대표적인 질소비료는 요소, 황산암모늄이다. 아래와 같이 암모니아와 반응시켜서 만든다.
** 식물 3대 비료는 질소비료, 인산비료, 칼륨비료
요소 = 암모니아(NH3) + 이산화탄소(CO2)
황산암모늄 = 암모니아(NH3) + 황산(H2SO4)
콩과 식물
콩과 같은 콩과 식물들은 뿌리에 붙어 있는 미생물의 도움을 받아 필요한 질소를 공기 중에 직접 섭취할 수 있다. 이들 식물들은 토양에 질소를 고정시켜 토야의 기능을 북돋는 데 사용된다.
모든 걸 얼려버리는 액체질소
끓는점은 영하 196°C인 액체질소는 극저온의 냉각수로서 즉시 이용이 가능하다. 모든 것을 얼릴 수 있다. 즉, 상온에서는 바로 기체가 되면서 순식간에 물질의 열을 빼앗아 모든 것을 얼려 버린다. 지천에 깔려있기에 저렴하고 저렴하기에 액체질소를 사용한다. 이것은 생물시료를 보존하거나 꽃을 열려 아이들을 재미있게 해 주거나 때때로 순식간에 아이스크림을 만드는데도 쓰인다.
질산나트륨(NaNO3, Sodium nitrate)
흰색 고체로서 물에 매우 잘 녹는다. 불꽃놀이나 연막탄의 재료, 비료, 흡습제, 식품 보존료, 고체 로켓 연료뿐만 아니라 유리, 도자기, 법랑의 고정 성분으로 쓰인다.
폭발물과 심부전증 치료제
니이트로글리세린(Nitroglycerin, C3 H5(NO3) 3)은 폭발성과 유독성을 가진 투명한 젤 같은 액체이다. 알프레드 노벨이 불안정한 니트로글리세린을 안정화하여 다이너마이트라는 폭발물을 개발하였다. 나이트로글리세린이라고 발음한다.
개발 당시는 건설, 철거, 광업 등에 이용하기 위한 다이너마이트의 제조에 활성 성분으로 사용되었고 이후에 군용 무기로 사용되었고, 일부 로켓의 고체연료 추진체로 사용되기도 한다.
의료용 나이트로글리세린은
협심증 및 만성 심부전증과 같은 심장 질환을 치료 위한 혈관 확장제
전립선 암 치료
만성 항문균열 치료를 위한 국부 마취제로 사용된다.
이탈리아의 화학자 아스카니오 소브레로(Ascanio Sobrero)가 1847년 처음 합성하였다.
질소커피 (Nitro Coffee)
콜드브루 커피(cold brew)에 커피의 산화를 지연시켜 커피의 부드러운 맛을 유지시키기 위해 질소를 주입한 커피이다. 액체질소를 넣는 건 아닐 것이다. 참고로 콜드 브루 커피는 찬물에 커피를 우려내는 방식으로 미국에서 시작했고, 여기에 질소를 넣은 것도 미국에서 시작했다. 콜드 브루는 더치커피(Dutch coffee)라고도 하는데 이는 일본식 이름이다.
어느 여름날 프랜차이즈 커피점에서 마셔본 기억이 있는 데 조금 독특했었다는 느낌이었다.
2. 질소,N (Nitrogen)
원자번호 : 7
양성자 수 : 7
원자량 : 14.0067
14N - 99.634%
질소(Nitrogen)의 이름은
그리스어의 “초석(nitre)에서 생긴다(genes)”에서 따왔다.
질소는 어디에
우리는 질소속에서 살고 있다. 공기의 78% 이상이 질소로 이루어져 있기 때문이다. 손으로 공기를 잡으면(잡을 수 있다면) 우리는 질소를 잡은 것이다. 광물로는 주로 질산칼륨(초석, KNO3), 질산나트륨(NaNO3)의 형태로 많이 산출되며 페루, 칠레에서 많이 산출된다.
다음은 붉은 색 단백인질 헤모글로빈의 친구, 산소(Oxygen)를 알아본다.
◐◑
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