水に溶けにくく、常温では不活性。高温で多くの元素と反応するのでアンモニア合成などの原料とする。液体窒素は沸点摂氏マイナス196度なので、冷却剤として用いられる。天然にはアンモニウム塩・硝酸塩として広く存在し、有機化合物、特にタンパク質の重要な成分。図表・付録は収録させておりません。それぞれの用語は執筆時点での最新のもので、常に最新の内容であることを保証するものではありません。日本大百科全書(ニッポニカ)窒素ちっそnitrogen周期表第15族に属し、窒素族元素の一つ。airとよび、フロギストンの飽和した気体であるとした。1789年フランスのラボアジエは、フロギストンを否定するとともに空気から酸素を除いた気体の中では呼吸ができないことから、否定を意味するaと、生命を保持することを意味するzotikosとによってazoteとした。そのドイツ語訳がstickstoff(息が詰まる物質)である。日本語の窒素は文字どおりの意味(窒息)に基づいている。neという名称を提案しており、これから英語のnitrogenという語が生じた。宇宙では五番目に多い元素で、恒星のエネルギーサイクルに含まれる。宇宙空間にもN2、NH、CN、NO、NH3などの分子の存在が示されている。地球大気中の成分としてはもっとも多く、体積で約78.1%、重量では約75.5%に達する。ほかに微量のアンモニア、アンモニウム塩、さらに空中放電や自動車の排気ガスなどによって生じた窒素酸化物と硝酸塩が大気に含まれている。土壌にも1%足らず、主として硝酸塩として存在する。窒素は生物にとって必須(ひっす)の元素であり、動植物中には平均して約16%、海水にも微量の窒素が含まれている。自然界における窒素は、空気中の気体窒素をはじめとし、アンモニア、硝酸などからタンパク質、核酸にわたって、構造の簡単なものから複雑なものまで多数の化合物として存在し、生体に深い関係をもって循環している。土壌中の簡単な窒素化合物は植物によってタンパク質その他の複雑な化合物となり、動物が植物を摂取することによって動物の構成物質となる。動植物の死骸(しがい)や排出物のタンパク質は腐敗微生物によって還元され、ふたたび植物体内に吸収される。工業的には、空気を液化した液体空気から酸素とともに分留して取り出す方法が広く用いられている。実験室では、亜硝酸アンモニウム濃溶液、または塩化アンモニウムと亜硝酸ナトリウムとの混合物を約70°Cに熱する。市販品は液体窒素としてタンクローリーあるいはボンベ入り(ボンベの色はねずみ色)で取り扱われる。純度99.9%で、通常の目的にはそのまま使用できる。空気中の窒素を分離、固定し、アンモニア、硝酸をはじめとする各種の窒素化合物をつくる工業を窒素工業という。窒素の鉱物資源としては硝石およびチリ硝石NaNO3が有名であるが、19世紀の終わりごろ空中窒素固定法が発明され、これらの工業的価値は少なくなり、窒素工業は空中窒素固定工業を意味するようになった。沸点は酸素より低く、融点は高い。つねに二原子分子として存在する。酸素よりもやや水に溶けにくい。結晶は零下238~零下210°Cでは六方晶系、零下238°C以下では立方晶系で、窒素分子N2がほぼ立方最密充填(じゅうてん)構造をとっている。常温では化学的に不活発である。そのため常温で窒素と直接反応するのは金属リチウム、窒素固定酵素をもつバクテリアや少数の金属錯体だけである。燃焼を支えず、呼吸を助けないが有毒ではない。高温では他の元素と直接化合し、アンモニア、酸化窒素など多くの窒化物をつくる。放電管に窒素を通して放電すると、きわめて反応性の高い窒素が得られ、活性窒素とよんでいる。放電を止めてからも黄色の残光が短時間みられる。これは普通の窒素分子のほかに原子状の窒素が存在し、残光は窒素原子の再結合で生じる窒素分子の励起状態に起因するものである。すべてをとるが、共有原子価は3価である。(硝酸)などがあげられる。アンモニアの水素をアルキル基またはカルボキシ基(カルボキシル基)その他で置換すると、アミン類、アミノ酸など多種多様な含窒素有機化合物が誘導される。金属で置換すると金属アミドから窒化物までが導かれる。酸素との一連の化合物も大気中に含まれ酸性雨や大気汚染の原因となる。空気中の窒素と酸素の反応は温度が高くなると急激に進むようになる。燃料が何であっても、燃焼装置をくふうしても、酸化窒素の生成は避けられない。アルデヒド、ケトン、各種炭化水素、スズ、鉛や炭素の微粒子などが微量成分として含まれている。燃焼に際して発生した一酸化窒素は、紫外線による光化学反応で二酸化窒素に変わり、特定な波長の光を吸収してふたたび解離し、生じた反応活性な酸素によりオゾンを生成するという。このようにして生じたオゾンを主成分とする、二酸化窒素やアルデヒド過酸化物などの酸化性物質の混合物をオキシダントと総称している。窒素化合物間の関係については図を参照。水素と反応させてアンモニアをつくるアンモニア合成にもっとも多く用いられる。アンモニアから硝酸、肥料、染料など多くの窒素化合物がつくられる。酸化防止用封入ガス、電球封入ガスなどとして広く、また大量に用いられる。その他各種の目的に対応して安全な寒剤として広く用いられる。Inc.それぞれの解説は執筆時点のもので、常に最新の内容であることを保証するものではありません。