ไนโตรเจนคืออะไร?
ไนโตรเจนเป็นธาตุอโลหะที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี 3.0 มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 5 อิเล็กตรอน ไนโตรเจนบริสุทธิ์ประกอบด้วยอะตอมของไนโตรเจน 500 อะตอม มีสถานะเป็นแก๊สที่อุณหภูมิห้อง ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และไม่มีรส เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของบรรยากาศโลก เนื่องจากมีปริมาณมากถึง 1000 เปอร์เซนต์ของแก๊สทั้งหมด ที่ความดัน 1 บรรยากาศ ไนโตรเจนจะควบแน่นเป็นไนโตรเจนเหลวที่อุณหภูมิ 77 เคลวิน และแข็งตัวที่อุณหภูมิ 63 เคลวิน ไนโตรเจน () เป็นธาตุเคมีในตารางธาตุที่มีสัญลักษณ์ N และเลขอะตอม 7 เป็นอโลหะที่มีสถานะเป็นแก๊สที่มีอยู่ทั่วไป โดยปกติไม่มีสี กลิ่น หรือรส แต่ละโมเลกุลมี 2 อะตอม ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบของบรรยากาศ ของโลกถึง 78 เปอร์เซ็นต์ และเป็นส่วนประกอบของเนื้อเยื่อในสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ไนโตรเจนยังเป็นส่วนประกอบในสารประกอบที่สำคัญหลายชนิด เช่น กรดอะมิโน แอมโมเนีย กรดไนตริก และสารจำพวกไซยาไนด์ แหล่งกำเนิดหลักของไนโตรเจนนั้นมาจากอากาศ ซึ่งอยู่ในรูปของ N ในอากาศอยู่ประมาณ 78% ก๊าซไนโตรเจนนี้คือส่วนสำคัญในกระบวนการทางชีววิทยาหลายกระบวนการ เช่นการที่ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบในกรดอะมิโน (ที่จริงแล้วคำว่า "อะมิโน" มาจากก๊าซซึ่งมีไนโตรเจนประกอบเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่) , เป็นองค์ประกอบในโปรตีน และเป็นสารหลักๆ ในสารทั้ง 4 ที่อยู่ในกรดนิวคลีอิกต่างๆ เช่น DNA วัฏจักรไนโตรเจนเป็นส่วนที่จำเป็นในการแปลงสภาพจากไนโตรเจนในรูปของก๊าซไปสู่รูปแบบสารที่สิ่งมีชีวิตสามารถนำไปใช้ได้
ไนโตรเจนไดออกไซด์ () เป็นสารประกอบเคมีที่มีสูตรเคมี เป็นหนึ่งในหลาย ๆ ของไนโตรเจนออกไซด์ เป็นระดับกลางในการสังเคราะห์อุตสาหกรรมของกรดไนตริก นับล้านตันที่ผลิตในแต่ละปี แก๊สพิษสีน้ำตาลแดงนี้มีลักษณะคมกัดกลิ่นและมลพิษทางอากาศที่โดดเด่น ไนโตรเจนใดออกไซด์เป็นโมเลกุลพาราแมกเนติก โค้งด้วย C กลุ่มจุดเชื่อมสมมาตร ไดไนโตรเจน เทโตรไซด์ หรือ ไนโตรเจน เทโตรไซด์ เป็นสารประกอบโดยมีสูตรเคมีว่า NO สารตัวนี้เป็นสารที่มีประโยชน์ในการสังเคราะห์สารเคมี มันเป็นส่วนผสมที่สมดุลกับก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ ไดไนโตรเจน เทโตรไซด์ เป็นออกซิไดเซอร์ที่มีประสิทธิภาพ ไนโตรเจนออกไซด์ () หรือ กลุ่มก๊าซที่มี (Highly reactive gases) เป็นก๊าซซึ่งมีองค์ประกอบทางเคมีของไนโตรเจนและออกซิเจน ในอัตราส่วนแตกต่างกัน ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ยกเว้นก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ เมื่อรวมตัวกับอนุภาคอื่น ๆ ในอากาศ จะเห็นคล้ายตดเป็นชั้นสีน้ำตาลแดง ธาตุหมู่ไนโตรเจน หรือ นิโคเจน หรือ นิกโทเจน () คืออนุกรมเคมีของธาตุเคมีในหมู่ 15 ของตารางธาตุ ที่มีจำนวนอิเล็กตรอนในวงโคจรชั้นนอกสุดของอะตอมเท่ากับ 5 โดยอิเล็กตรอน 2 ตัวอยู่ในวงโคจรย่อยเอส (s subshell) อีก 3 ตัวอยู่ในวงโคจรย่อยพี (p subshell) ดังนั้นธาตุเหล่านี้จึงมีอิเล็กตรอน 3 ตัวอยู่ในวงโคจรนอกสุด และ 3 ตัว ในภาวะที่อะตอมไม่อยู่ในระดับไอโอไนส์ (non-ionized state) สารประกอบของธาตุเหล่านี้ เรียกว่า นิกไทด์ (pnictides) เมื่อก๊าซไนโตรเจนถูกตรึงโดยสิ่งมีชีวิต จะอยู่ในรูปแอมโมเนียมอิออน ส่วนหนึ่งจะนำไปใช้ในกระบวนการสร้างสารอินทรีย์ ส่วนหนึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นไนไตรท์ และไนเตรต โดยแบคทีเรีย "Nitrosomonas" และ "Nitrobactor" ตามลำดับ กระบวนการนี้เรียกว่าไนตริฟิเคชัน ในขณะที่ไนโตรเจนที่อยู่ในสารอินทรีย์เมื่อถูกย่อยสลายจะได้แอมโมเนียมอิออนเช่นเดียวกัน ภาพแสดงการจับตัวของก๊าซในกลุ่มไนโตรเจนออกไซด์
ด้วยอัตราส่วนผสมที่แตกต่างในแต่ละตัวของไนโตรเจน จึงส่งผลต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน และก๊าซในกลุ่มนี้สามารถเคลื่อนที่ไปจากแหล่งกำเนิดได้เป็นระยะทางไกลกว่าร้อยกิโลเมตร แบคทีเรียกลุ่มนี้เป็นกลุ่มที่อาศัยอยู่อย่างเป็นอิสระในดินหรือสิ่งแวดล้อมอื่นๆ สามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศได้โดยไม่ต้องอาศัยคาร์โบไฮเดรตหรือแหล่งพลังงานจากพืช จุลินทรีย์พวกนี้อาศัยแหล่งพลังงานจากอินทรียวัตถุที่อยู่ในดิน ดังนั้นกิจกรรมของจุลินทรีย์พวกนี้จึงไม่ต้องการภาวะอยู่ร่วมกับพืช (non-symbiotic) ได้แก่ "Azotobacter" ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่เจริญได้ดีในสภาพที่มีอากาศถ่ายเทดีและ "Clostridium" ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่เจริญได้ดีในสภาพอับอากาศ (anaerobic bacteria)