英語版クイズをもとにAIで日本語で作成しました。出典は日本語版ウィキペディアにリンクしています。
窒素は原子番号7の元素で、空気の大部分を占める身近な気体です。アミノ酸やタンパク質にも含まれ、地球のほぼ全ての生物に欠かせません。 このクイズでは、名前の由来や発見の歴史、液体窒素の性質、肥料としての働き、タイヤや配管での使われ方を取り上げます。 空気からアンモニアを作るハーバー・ボッシュ法の歴史も出題します。やさしい問題から上級者向けまで、解説つきで楽しめます。
全30問の答えと解説。クイズで遊ぶ
Q 01地上の大気中で窒素分子が占める体積の割合はおよそ何％？
78%
窒素分子は常温常圧で無色無臭の気体として存在し、地球の大気に最も多く含まれている。
Q 02窒素の原子番号はいくつ？
7
元素記号はNで、原子量は14.007。周期表では第15族・第2周期に位置する。
Q 03液化した窒素分子である液体窒素の代表的な用途は？
冷却剤
−195.8 °Cまで冷やせて安価で比較的安全なため、低温実験や受精卵の凍結保存、爆発物処理などに用いられる。
Q 04ハーバー・ボッシュ法で窒素と直接反応させる気体は？
水素
反応は鉄を主体とした触媒の上で、400–600 °C・200–1000 atmという高温高圧のもとで進み、アンモニアが得られる。
Q 05窒素・リンとともに肥料の三要素とされる元素は？
カリウム
三要素のうち窒素を供給する化学肥料が大量生産できるようになり、農作物の収穫量は飛躍的に増えた。
Q 06窒素を主体とする大気を持つ土星の衛星は？
タイタン
この衛星の大気は地球よりも濃密で、その97%を窒素が占めている。
Q 07窒素酸化物の略称「NOx」の読み方は？
ノックス
窒素と酸素を混ぜて高温に加熱すると自然に生成するため、排出を抑えるのが難しい大気汚染の原因物質である。
Q 08凍結や結露を防ぐため、タイヤに窒素を充填する乗り物は？
航空機
窒素は空気に比べて乾燥しており、モータースポーツのような過酷な条件でも温度による内圧の変化が少ない。
Q 09哺乳類が体内の窒素を無害な形にして代謝する水溶性の物質は？
尿素
体内に貯蔵できないため、ほとんどは尿として排泄される。アミノ酸合成に必要な窒素は持続的に摂取しなければならない。
Q 10植物が窒素不足になったとき、葉に起こることがある変化は？
黄変
葉枯れを起こすこともある。植物にとって窒素は、たんぱく質や葉緑素をつくり生育を促す不可欠な要素である。
Q 11窒素のフランス語名「azote」が表す意味は？
生きられないもの
英語名のnitrogenとは由来が異なり、生物がその中では生きられないという性質に注目した命名である。
Q 12窒素のドイツ語名Stickstoffに含まれる「Sticken」の意味は？
窒息させる
後半のStoffは「物質」を意味する。日本語の「窒素」という名は、この語を訳したものである。
Q 13微生物が大気中の窒素分子から窒素化合物を作り出す働きは？
窒素固定
窒素分子は非常に安定しているため、ほとんどの生物は大気中の窒素をそのまま利用することができない。
Q 14英語名nitrogenの語源であるギリシア語「νίτρον」の意味は？
Q 21常圧での窒素分子の沸点は絶対温度で何ケルビン？
77 K
セ氏では−195.8 °Cにあたる。常温では無味無臭の気体として安定した形で存在する。
Q 2218世紀に窒素が単体分離された年は？
1772年
ほぼ同じ時期に、ほかの化学者たちも独立に単体分離を行ったと言われている。
Q 23シェーレが酸素の「火の空気」に対して窒素に付けた名は？
駄目な空気
カール・ヴィルヘルム・シェーレは、窒素を単体分離したと言われる人物の一人でもある。
Q 24配管内のガスや液体を窒素で押し出す用途は「窒素何」と呼ばれる？
硝石
もう一方の語源であるγεννάωは、「生じる」という意味のギリシア語である。
Q 15窒素が元素であることを発見したフランスの人物は？
アントワーヌ・ラヴォアジエ
同じ人物が窒素に付けた名前は、現在もフランス語での呼び名として使われている。
Q 16葉を大きくする作用が強いことから窒素肥料に付いた呼び名は？
葉肥
植物の生育を促す不可欠な要素で、たんぱく質や葉緑素をつくるのに使われる。
Q 17窒素を「noxious air（有毒空気）」と名付けた人物は？
ダニエル・ラザフォード
その気体の中に生物を入れると、息ができずに死んでしまうことにちなんだ名前である。
Q 18窒素過多になった植物の葉は何色になる？
濃緑色
開花が遅れたり、花が咲かなくなったりすることもある。
Q 19窒素の発見につながった、物が燃えるもとと考えられた物質は？
燃素
この研究の過程で複数の人物が単体分離に関わったため、最初に分離した者を特定するのは困難とされる。
Q 20微生物が窒素化合物を再び大気中へ放散させる過程は？
脱窒
大気と生物のあいだを窒素が巡るこのサイクルは、窒素循環と呼ばれている。
パージ
配管の残留物による大気汚染や作業員の健康被害を抑え、配管の腐食を防ぐ効果もある。
Q 25シェーレとほぼ同じ時期に窒素を単体分離したとされる人物は？
ヘンリー・キャヴェンディッシュ
単体分離は複数の人物がほぼ同時に成し遂げたとされ、最初に行った者を特定するのは難しい。
Q 26窒素分子の融点はセ氏何度？
−210 °C
分子量は28.014で、沸点における比重は0.808である。
Q 27窒素が大気の97%を占める土星の衛星の気圧は地球の何倍？
1.5倍
窒素を主体とする大気を保持している天体は、地球のほかにはこの衛星が挙げられる。
Q 28窒素分子が空気に占める割合は重量比で何％？
75.53%
アミノ酸をはじめ多くの生体物質にも含まれ、地球のほぼ全ての生物にとって必須の元素である。
Q 29ポリ窒素は核兵器を除く最強の爆薬の何倍以上のエネルギーを持つとされる？
4倍
ポリ窒素は、窒素原子が蜂の巣状のネットワークを形づくった物質で、2004年に生成が判明した。
Q 302004年にポリ窒素を作るため窒素を圧縮した圧力は何気圧？
110万
温度は1700 °Cで、窒素原子が3本の腕で結びついた蜂の巣状のネットワークができる。