تاریخ کشف نیتروژن

اگرچه هوای ثابت (دی اکسید کربن) و هوای قابل اشتعال (ئیدروژن) بعدها در آتمسفر زمین پیدا شد، کشف آنها نتیجه‌ی مطالعه‌ی هوای آتمسفر نبود. به طوری که هوا را هنوز به عنوان هوای «کلاسیک» می‌شناختند نه مخلوطی از گازهای گوناگون. به هر حال، مطالعه‌ی هوای آتمسفر بود که به شیمی پنوماتیک امکان کسب با ارزشترین نتایج را داد.
مطالعه‌ی آتمسفر منجر به کشف نیتروژن گردید. اگرچه این کشف با نام یک دانشمند و تاریخ مشخصی همراه است، در مورد کاشف قطعی نیتروژن ابهام وجود دارد. جدا کردن تاریخچه‌ی کشف نیتروژن از سیر تحول شیمی پنوماتیک بسیار مشکل است. در این مورد تنها می‌توان به یک سلسله از اتفاقات کم و بیش منطقی توجه کرد. انسان از زمانهای بسیار قدیم با ترکیبات نیتروژن، مثل شوره و اسید نیتریک، آشنا بود و با آزاد شدن بخار قهوه‌ای رنگ دی اکسید نیتروژن نیز برخورد کرده بود. یقیناً کشف نیتروژن از طریق تجزیه‌ی ترکیبات معدنی آن غیرممکن بوده است. به هر حال، این عنصر به دلیل بی‌طعم، بی‌رنگ، و بی‌بو بودن و همینطور به دلیل فعالیت کم شیمیایی‌اش سالهای دراز از نظرها مخفی بود و توجه کسی را جلب نمی‌کرد.
بنابراین، تصمیم گرفتن در این مورد که افسانه‌ی کشف نیتروژن را باید از کجا شروع کرد آسان نیست. اگرچه انتخاب ما ممکن است به نظر ذهنی بیاید، با سال 1767، یعنی زمانی که کوندیش و شیمیدان و فیزیکدان و فیلسوف انگلیسی دیگر، پریستلی، تصمیم به مطالعه‌ی تخلیه الکتریکی گازهای گوناگون گرفتند شروع می‌کنیم. این‌گونه گازها در آن دوران معدود و عبارت بودند از: هوا، هوای ثابت، و هوای اشتعال‌پذیر. با وجود اینکه تجربیات منجر به نتیجه‌ی معینی نشد، بعدها مشخص شد که تخلیه الکتریکی در هوای مرطوب، اسید نیتریک به وجود می‌آورد. کمی بعد از آن ثابت شد که این روش طریقه‌ی مفیدی برای تجزیه‌ی آتمسفر زمین است.
در سال 1777، کوندیش در نامه‌ای خصوصی به پریستلی نوشت که وی موفق به تهیه‌ی نوع جدیدی از هوا شده و آن را هوای خفه کننده یا متعفن نامیده است. کوندیش چندین بار هوای آتمسفری را از روی زغال داغ سرخ گذراند. هوای ثابت حاصل را با قلیا جذب کرد. باقیمانده، گازی متعفن بود. کوندیش این محصول را به طور کامل مطالعه نکرد و تنها مشاهدات خود را به پریستلی گزارش کرد. کوندیش، مدتها بعد به مطالعه‌ی مجدد هوای متعفن پرداخت. این دانشمند کاوش زیادی به خرج داد ولی افتخار کشف به دانشمند دیگری تعلق گرفت.
زمانی که پریستلی نامه‌ی کوندیش را دریافت داشت مشغول آزمایشات مهمی بود و، به همین جهت، دقت چندانی روی مطالب آن نکرد. پریستلی ترکیبات اشتعال‌پذیر گوناگونی را در حجمهای معین از هوا و فلزات تکلیس شده سوزاند؛ هوای ثابت حاصل از این فرایندها را به وسیله‌ی آب آهک خارج کرد. مسئله‌ی اصلی که وی بدان توجه کرد عبارت بود از کاهش قابل ملاحظه‌ی حجم هوا. شکی نیست که خواهید گفت از تکلیس فلز یا احتراق ترکیبات، اکسیژن حاصل از دستگاه خارج شده و نیتروژن باقی مانده بود. به هر حال، پریستلی هیچ‌گونه تصوری از وجود گازی مانند اکسیژن نداشت (اگرچه دو سال بعد در زمره‌ی یکی از کاشفان اکسیژن درآمد) و برای تشریح پدیده‌ی مشاهده شده، به ذات آتش رجوع کرد. پریستلی عقیده داشت که نتیجه‌ی تکلیس فلز انحصاراً ناشی از اثر ذات آتش است. هوای باقیمانده با ذات آتش اشباع می‌شود و، در نتیجه،‌ می‌توان آن را هوای «آتشین» (1) نامید. این هوا برای تنفس و احتراق مناسب نیست.
شکی نیست که پریستلی به گازی دست یافته بود که بعدها به نام نیتروژن شناخته شد. اما این نتیجه‌ی بسیار مهم را وی در درجه دوم اهمیت قرار داد. وجود هوای «آتشین» برای پریستلی محرز بود، چه او عقیده داشت این ذات آتش است که در فرایندهای طبیعی نقش ایفا می‌کند. این داستان یک بار دیگر نشان می‌دهد که چطور نظریه‌ی اشتباه ذات آتش مانع بزرگی بر سر راه کشف عناصر گازی بود.
بنابراین، کوندیش و پریستلی هیچ کدام نتوانستند ویژگی واقعی گاز جدید را بفهمند. درک و شناخت این گاز هنگامی تحقق یافت که اکسیژن بر صحنه‌ی علم شیمی ظاهر شد. فیزیکدان انگلیسی، راذرفرد، شاگرد بلاک، که به عنوان کاشف نیتروژن شناخته می‌شود، اساساً در مقایسه با همکاران معروفش کار مهمی انجام نداد. در سپتامبر 1772، راذرفرد رساله‌ی قاطعی موسوم به «درباره‌ی هوای به اصطلاح ثابت و متعفن» (2) منتشر کرد و درآن خواص نیتروژن را شرح داد. این گاز، طبق نظر راذرفرد، توسط هیچ کدام از مواد آب آهک و قلیا جذب نمی‌شد و برای تنفس مناسب نبود. راذرفرد این گاز را هوای متعفن نامید.
در دهه‌ی هفتم قرن هجدهم، نیتروژن، بدون اینکه به عنوان یک عنصر شیمیایی گازی شکل شناخته و کشف شده باشد، دارای سه نام بود. این ویژگی همچنان مفهوم شیمیایی نامعلومی را که به واسطه‌ی نفوذ بی‌چون چرای نظریه‌ی ذات آتش گنگ شده بود، نامفهومتر و آشفته‌تر می‌کرد. هوای آتشین، متعفن یا فاسد هنوز در انتظار یافتن نام نهایی خود بود.
این نام در سال 1787 توسط لاووازیه و دیگر دانشمندان فرانسوی، که اصول و مبانی نامگذاری جدید شیمیایی را ترتیب دادند، پیشنهاد گردید. آنها کلمه‌ی ازت را از پیشوند منفی «آ» و کلمه‌ی «زو» به معنی زندگی، از زبان یونانی، اقتباس کردند. مفهوم «بی‌زندگی» یا غیرمفید برای تنفس و احتراق نشان می‌داد که شیمیدانان عمده‌ترین خاصیت نیتروژن را در این نامگذاری مدنظر قرار داده اند. بعدها، تعبیر فوق با ارائه‌ی این نظریه که نیتروژن برای گیاهان اهمیت حیاتی دارد، مورد تردید واقع شد. با این حال، نام ازت در شیمی باقی ماند. علامت شیمیایی آن (N) از نام لاتین «نیتروژنیوم» به معنی «تشکیل دهنده‌ی شوره» گرفته شده است.
کوندیش خواص نیتروژن را بدقت مورد مطالعه قرار داد. او یکی از اولین دانشمندانی بود که عقیده داشت هوای آتشین یکی از ترکیبات تشکیل دهنده‌ی هوای معمولی است. روزی، کوندیش در آزمایشات خود همگن بودن هوای آتشین را مورد بررسی قرار داد. این دانشمند یک قوس الکتریکی را از میان مخلوط نیتروژن و اکسیژن گذراند و کل محصول را به داخل اکسید نیتروژن، که از محیط آزمایش خارج بود، منتقل کرد. ولی در همه حال، مقدار کمی از هوای آتشین (نیتروژن) بدون تغییر باقی می‌ماند و با اکسیژن واکنشی انجام نمی‌داد. مقداری که بدون تغییر می‌ماند بسیار کم بود کل نیتروژنی که مورد آزمایش قرار می‌گرفت. کوندیش نتوانست دلیل این پدیده را، که در سال 1785 مشاهده کرده بود، دریابد. جواب تنها با گذشت بیش از یکصد سال به دست آمد.

پی‌نوشت‌:

1. Phlogisticated air
2. On the So-Called Fixed and Mephitic Air

منبع مقاله :
تریفونوف، دیمیتری نیکولایویچ ، تریفونوف، ولادیمیر؛ (1390)، تاریخچه‌ی کشف عناصر شیمیایی، برگردان: عبدالله زرافشان، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی، چاپ چهارم