窒素が多い理由

Question

窒素ってなんで空気中で一番割合が高いんですか？
主にどのような場所で発生？するのでしょうか？
ふと気になったので＾＾；
誰か知っている人がいたら教えてください。
よろしくお願いします。

phusike · Accepted Answer

地球上に存在する元素を重量パーセント順に並べたものがクラーク数ですが、
1位の酸素は49.5%で、それに対し窒素は16位の0.03%です。
ちなみに大気は地球の総重量の0.03%ですので、
窒素はほとんどが大気中に存在することになります。

ところが、酸素は反応性が極めて高く、
鉱物とすぐに酸化物を作ってしまい（鉄などだと錆ですね）、
主に地殻中に存在するわけです。
対して窒素は反応性があまり高くないため、
大気中にそのまま存在します。
アルゴンが大気中に1%存在し、
大気中元素の第3位を占めるのも同じ理由です。

窒素は、従ってあまり「発生」しません。
ただし、ある種の細菌は、窒素を反応させて水に溶けやすい形に変え、
それを植物が吸収します。
そして、それを動物が食べることで、我々の体に窒素が供給されます。
（蛋白質は主に炭素、酸素、水素、窒素で構成されるため、生物には窒素は必須です）
ですので、動物の死骸が細菌等によって分解される際、
窒素が大気中に再び戻るわけです。

それでは、現在地球上に存在する窒素はどこから来たかといいますと、
太陽系形成の際、宇宙に薄く広がっている元素を、
地球の元となる塊が重力で拾い集めた際に得られたものです。
それも元はといえば、
昔太陽系付近にあった大きな星が超新星爆発をした際に、
核融合によって合成され、
それがばらまかれたものです。

phusike · Answer

どうも、クラーク数は地表付近のみでしたね。
失礼しました。

doc_sunday · Answer

皆様のお答えでほぼご理解頂けたと思いますので、追加だけ。
１.＃３のお答えのように、元素としての窒素の起源は地球の遠い祖先である恒星が、超新星として消えるまでの間に蓄積され、原始太陽系が生じるときに、他の惑星と同じように地球にも蓄積されたと思われます。
２.＃２、＃３のお答えのように、窒素は「地球全体の元素の比率」で見るとかなり小さい割合しか占めていません。
３.＃３のお答えにあるように、地圏に占める割合は、非常に小さなものです。なおクラーク数は岩石圏(地表から１０マイル、９３.０６重量パーセント、未だに１０マイルなのかな？)、水圏(同６.９１％)、気圏(同０.０３％)の元素比率ですので岩石圏下のプレート、マントルは別扱いです。wiki↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AF%E3%83%A9%E3%83%BC%E3%82%AF%E6%95%B0
４.地圏において、窒素は酸素に比べその反応性の低さから、大きな比率を占めるに至りませんでした。金属窒化物を幾つ暗記されておられるでしょうか？
５.木星型惑星では窒素がアンモニアの形で存在し、重力のために液体窒素が下層付近にあるのではないかと考える人もおりましたが、最近の観測では、分からなくなったというのが本音でしょう。
http://www.seed.pro.or.jp/~kin/jupiter/yuseijin/
http://www.nhk.or.jp/school/junior/yougo22.html
６.酸素は当初気圏にはほとんど無く、光合成細菌が発生して水から酸素を生じさせるようになった後も、水中の鉄などが先に沈殿して鉄鉱脈を作った後、気圏に現れました。生物にとって酸素は非常に有毒な物質でありましたが(現在でも同じ、スーパーオキシドディスムターゼなどによる解毒が必要)、ミトコンドリアの祖先である好酸素細菌が他の生物内に取り込まれる事により、生物の炭化水素化合物代謝効率が飛躍的に向上し、地球は住みやすい星になったわけですが、これでも大気中に酸素が蓄積し、オゾン層が出来て短波長の紫外線を遮って呉れるようになるまで地上はは赤はだかだったはずです。
窒素から脱線してしまいましたが、大気中の窒素は地球の歴史をじっと見ていたと言えるのではないかとしみじみ感じます。
m(_ _)m

watico · Answer

happy2bhardcoreさんの答えで合っていると思います。
多分、地球が出来るときに重たい元素は中の方に集まってマントルや地核を作り、軽い元素は一番外側で大気を作りました。出来た時の大気の組成はお隣の金星、火星と似たりよったりだったと思われます。
金星：二酸化炭素９６％　窒素３．５％
火星：二酸化炭素９５％　窒素２．７％
地球もやはり二酸化炭素が多かったのですが、植物プランクトンが大発生した結果二酸化炭素は光合成により取り込まれて大量の酸素が大気中に放出されました。ただ、酸素は反応性が大きいのでいつまでも大気中にいることなく、酸化物を作り固定されてしまいます。その様なわけで、光合成で取り込まれることもなく、化合物を作りにくい窒素が大気中に多く”残された”と考えられます。

happy2bhardcore · Answer

窒素は反応性が乏しいから？
自信なし

窒素が多い理由

地球上に存在する元素を重量パーセント順に並べたものがクラーク数ですが、

どうも、クラーク数は地表付近のみでしたね。

皆様のお答えでほぼご理解頂けたと思いますので、追加だけ。

happy2bhardcoreさんの答えで合っていると思います。

窒素は反応性が乏しいから？

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