Kväve

Kväve är ett atomslag och ett icke-metalliskt grundämne. Kväve förekommer som kvävgas (N₂) rikligt i atmosfären där den står för cirka 78 % av volymen. Som en internationell anpassning till ämnets namn i olika språk, talar man numera i ökande omfattning hellre om nitrogen än om kväve. Namnet nitrogen visar ju också bättre än kväve sammanhanget med exempelvis nitrösa gaser eller nitrering av ämnen.

Kvävgas är färglös och kemiskt trögreaktivt beroende på att dess två atomer bindes med en trippelbindning som är svår att lösa upp. Vid hög energitillförsel, t ex elektriska urladdningar, sönderdelas kvävgasmolekylen dock till enskilda atomer som lätt reagerar - vid elektrisk urladdning i luft (kväve, syre och spår av andra gaser) bildas flera kväveoxider, bl a kväve(mon)oxid NO och kvävedioxid NO₂. Dessa bildas också vid flera typer av förbränning och kemiskt industriella processer. Vid reaktion med vatten bildar dessa gaser salpetersyrlighet HNO₂ och salpetersyra HNO₃, vilka kan ge ett stort bidrag till försurning av miljön vid nederbörd.

Kväve framställs industriellt främst genom fraktionerad destillation av flytande luft.

Kvävets viktigaste föreningar är:

Ammoniak (NH₃) en färglös giftig och illaluktande gas med kokpunkt -33°C, som används i kemiindustrin för bl a framställning av gödselmedel och sprängämnen. Vidare används ammoniak som kylmedium i större kylanläggningar.

Ammoniumsalter - Ammoniak bildar tillsammans med syror ammoniumsalter, vilka då innehåller den positiva jonen NH₄⁺, vilken kemiskt påminner om en alkalimetalljon. Ett exempel är den högexplosiva ammoniumnitraten NH₄NO₃, vilken förr användes som gödselmedel.

Salpetersyra (HNO₃) en färglös vätska som stelnar vid -42°C och kokar vid +84°C, är en stark syra som vid reaktion med metaller bildar nitrater innehållande den negativa jonen NO₃^-.

Aminosyrorna, med en amino-grupp NH₂ kopplad till kolvätekedjor, utgör de viktigaste byggstenarna för livet - kväve är således av yttersta vikt för den organiska kemin.

[redigera] Användning

Kväve används på grund av sin reaktionströghet som skyddsgas vid metallurgiska processer, och i vissa lampor ofta blandat med argon. Flytande kväve som har en temperatur på cirka -195°C används till många saker som behövs kylas snabbt och hållas väldigt kallt, bland annat för att frysa mat så att inga is kristaller bildas och förstör matens celler och inom kryologi för att frysa levande organismer. Flytande kväve används också för att kapa metaller, om metallen fryses med flytande kväve kan det räcka med en liten stöt för att metallen ska knäckas.

En metallkopp med flytande kväve

Kväve används som förpackningsgas i livsmedel för att bevara varan man förpackar och har E-nummer E 941. Till exempel är luftrummet i en ölburk mellan ölen och locket oftast fyllt med kväve och inte luft.

Kvävgas i bildäck

Den vanliga däckfyllningen består av luft, dvs den innehåller 78 procent kvävgas. En kvävgasfyllning innehåller cirka 93 procent kvävgas. Endast om ett tomt däck fyllas på under särskilda förhållanden kan kvävgasandelen ökar med ytterligare några procent. Kvävgas i bildäck är inte skadligt. Även trycket i kvävgasfyllda bildäck bör kontrolleras regelbundet. I bilsporten och för flygplan utnyttjas kvävgasens kylande egenskaper eftersom däcktemperatur spelar stor roll för racertävlingar och för landande flygplan. Detta är dock inte relevant för vanlig biltrafik.

Körkomfort?
Vid tryckförhållanden i bildäck visar kvävgasmolekyler nästan exakt samma egenskapar som syremolekyler. Båda approximeras väl av en ideal gas. Skillnaden är så marginell att den är inte påverkar bilens köregenskaper.

Konstant tryck vid temperaturskillnader?
Under de rådande temperaturförhållandena är trycket i bildäck för lågt för kvävgasens reaktionströghet skulle skilja sig från luftens. Trycket påverkas därför varken av temperaturändringar under dygnet eller i samhang med årstider (generellt har temperaturändringar mellan -50 grad Celsius och +150 grad Celsius ingen påverkan).

Däck med kvävgas håller trycket bättre?
Mot kvävgas talar att kvävgasmolekylens storlek är något mindre än syremolekylens och därför diffunderar kvävgasfyllning något snabbare genom gummi än luftfyllning. Å andra sidan finns det fler syremolekyler i luften och dessa upplöser sig snabbare i gummi (oxidation). (Detta är ett argument för att man inte ska ha rena syrefyllningar i bildäck)

Enligt Vägverkets rekommendationer är rätt tryck i bildäck det effektivaste sättet att minska bränsleförbruk och däckslitage. Detta innebär att man bör justera trycket vid t ex tung last, oavsett vilken däckfyllning bilen har. Oftast är en defekt ventil eller andra skador orsaken till relevant tryckminskning. Därför rekommenderas regelbundet tryckkontroll. Men varje kontroll är förknippad med lite läckage, oavsett vilken fyllning det är frågan om.

En av kvävets största användning är vid tillverkning av ammoniak, ammoniaken produceras genom sammanslagning av kväve och väte i en process som kallas Haber-Boschprocessen. I Haber-Boschprocessen blandas kväve och väte i proportionerna 1:3 och utsätts för 200 atmosfärer och leds vid 400°C förbi en katalysator av järnoxid och ammoniak bildas.

N_{2 _{+ 3H₂ –> 2NH₃}}

_{Ammoniaken kan sedan användas för att bilda salpetersyra genom att ledas över en koppar eller platina katalysator tillsammans med syrgas.}

_{[redigera] Förekomst&framställning}

_{Kväve är den vanligaste gasen i atmosfären följd av syre, men i jordskorpan är kväve ganska ovanligt med en halt av 25 gram per ton.}

Gas	Kokpunkt	Volymprocent i luften
Kväve	-195°C	78,073%
Syre	-183°C	20,947%
Koldioxid	-78°C	0,04%
Ädelgaser	varierar	0,94%

_{Kväve framställs genom fraktionerad destillation av flytande luft.}

_{[redigera] Historia}

_{Svensken Carl Wilhelm Scheele visade 1772 att luft består av två komponenter kallade eldsluft (syre) och skämd luft (resten, d v s mest kväve) - fransmannen Lavoisier döpte om den skämda luften till azote. Engelsmannen John Dalton presenterade azote som ett grundämne i sin publicerade atomteori av år 1807. Det internationella namnet nitrogene/nitrogenium tillkom 1790 på grund av upptäckta samband mellan kväve och salpetersyra (νίτρον grek. salpeter). Det svenska namnet kväve föreslogs av Afzelius och Ekeberg år 1795 för dess eld-kvävande egenskaper.}