Lämmastik

Ajalugu

Lämmastik kui gaas avastati alles 18. sajandi teisel poolel, mil õhu uurimine ning komponentideks lahutamine tegi teaduses võidukäigu. Esimesed lämmastiku õhust eraldajad olid rootslane Carl Wilhelm Scheele (jagas õhu põlevaks õhuks (fire air) ja rüvetunud õhuks (foul air)) ning inglased Joseph Priestley ja Henry Cavendish. Lämmastiku avastamise au kuulub aga šotlasele, Daniel Rutherfordile, kes esimesena, 1772. aastal, pakkus oma doktoritöös välja, et tegemist võib olla uue keemilise elemendiga.
Prantsuse keemik Antoine Laurent de Lavoisier pakkus 1786. aastal uue gaasi nimeks azote (elutu), sest puhast lämmastikku hingama pandud organismid surid. Tänapäeval levinuma nime lämmastikule – nitrogenium (nitraatide looja) – võttis 1790. aastal kasutusele aga teine prantsuse keemik – Jean Antoine Claude Chaptal. Lämmastiku eestikeelne nimetus on tulnud sõnast lämbuma – aeroobsed organismid ei ole võimelised lämmastikku hingamiseks kasutama ning hapniku puudumisel lämbuvad.

Tootmine

Tööstuslikult toodetakse puhast lämmastikku enamasti veeldatud õhu rektifikatsiooniga (ehk fraktsioneeriva destillatsiooniga), kuna hapniku keemistemperatuur (−183 °C) on kõrgem kui lämmastiku keemistemperatuur (−196 °C) (hapnik on seega veel vedelas olekus, kui lämmastik juba gaasina eraldub). Lämmastikku saab ka suures koguses toota, põletades suletud õhukeskkonnas süsinikku või süsivesinikke ning pärast hapniku täielikku põlemist eraldada süsihappegaas ja vesi. Nende meetoditega saadud lämmastik ei ole muidugi 100% puhas, sest õhk sisaldab lisaks hapnikule, süsihappegaasile ja veeaurule ka väiksemas koguses teisi gaase (argooni 0,93%, neooni, heeliumi ja krüptooni alla 0,0001%, väiksed kogused ka metaani, lämmastikoksiide, osooni jne).
Täiesti puhast lämmastikku on väikestes kogustes võimalik toota näiteks baariumassiidi (Ba(N₃)₂) termilisel lagundamisel.

Kasutamine

Lämmastikku kasutatakse väga paljudes tööstusvaldkondades: keemiatööstuses, ravimitööstuses, petrooleumi töötlemisel, klaasi ja keraamika tootmisel, terasetööstuses, paberi valmistamisel ning meditsiinis. Gaasilist lämmastikku kasutatakse väga tihti inertse atmosfääri loomiseks (näiteks vanade dokumentide kaitsmiseks hapniku eest on need pakitud õhutihedasse lämmastikkeskkonda). Gaasilist lämmastikku kasutatakse keemias soojuse või kemikaalide transpordiks ning põlemise või plahvatuste korral inhibiitorina. Kõrge rõhu all avaldub lämmastikul narkootiline toime. Hapniku ja lämmastiku segu kõrgema rõhu all kasutatakse näiteks sukeldumisel, et vähendada kessoontõve ilminguid.
Vedelat lämmastikku kasutatakse ulatuslikult jahutussüsteemides. Ka suurem osa laiatarbekaubaks toodetud külmutatud toite on külmutatud neid hetkeks vedelasse lämmastikku kastes. Meditsiinis kasutatakse vedelat lämmastikku vere, luuüdi, kudede, bakterite ja sperma säilitamiseks.
Lämmastikul ja lämmastikuühenditel on ka looduses väga tähtis roll. Lämmastiku ja tema ühendite liikumist looduses nimetatakse lämmastikuringeks. Lämmastikuringe kirjeldab lämmastiku liikumist õhust taimedesse, sealt edasi loomadesse ning jäätmete kaudu tagasi loodusesse, kus mikroobse lagundamise teel lämmastik taas õhku paisatakse. Kuna lämmastik on üks peamiseid limiteerivaid toitaineid taimede jaoks, kasutatakse lämmastikuühendeid põllumajanduses taimekasvu parandamiseks ja suurema saagi saamiseks ka väetistena.