元素は実験室だけでなく、社会や産業の現場で日々使われています．本記事では窒素の基礎的な性質から、製造・輸送、用途、そして市場の動向までを一望します．研究室時代に実際に元素を扱った際の感想つき．
原子番号７番、窒素（N、Nitrogen）
窒素（N、原子番号7）は、地球大気の約78%を占める二原子分子（N₂）として存在し、きわめて安定であることから、産業では「不活性ガス」「置換ガス」として広く用いられます．資源は「空気そのもの」であり、鉱山に依存せずに空気分離で供給できることが際立った特徴です．
需要は化学・石油化学、半導体・電子、金属熱処理・レーザー加工、食品凍結・包装、医療・研究分野など極めて裾野が広く、産業用ガス市場でも酸素と並ぶ根幹ガスの一つです．なお化学的には、窒素はアンモニア（NH₃）合成を経由して肥料・硝酸・多種化学品へと大量に取り込まれ、材料分野では雰囲気制御・不活性化の役割が中心になります．
2023年の世界の窒素生産（工業グレード）は110百万トン以上で、そのうち約72%が工業用途によるものです．世界中に650以上の処理プラントがあり、85ヶ国以上が供給に関与しています．
窒素分子（N₂）が常温で反応しにくい理由は、その強固な三重結合（N≡N）にあります．結合解離エネルギーはおよそ945 kJ/molと極めて大きく、活性化エネルギーを超えなければ化学反応が進みません．したがって常温では「不活性ガス」として振る舞います．
ただし高温や触媒存在下では反応が可能で、アンモニア合成や窒化処理などに使われます．材料実務では、この安定性を利用して酸素や水分を遮断する保護雰囲気を作り出し、化学的には“反応を止める／進める”を切り替えるための便利なスイッチとして機能します．
主な製法
窒素の工業生産は、すべて「空気分離」が出発点です．大規模プラントから小型装置まで、用途に応じて方式が選ばれます．
低温分離（ASU：Air Separation Unit）：空気を圧縮→前処理（H₂O/CO₂/炭化水素の除去）→深冷化→精留し、窒素・酸素・アルゴンを分離する大型設備．高純度（～99.999%）、液体窒素（LN₂）の併産が容易、大量かつ安定供給が可能．製鉄・化学・半導体のパイプライン供給やバルク／液体配送の母体．
PSA（Pressure Swing Adsorption：変圧吸着）：炭素分子ふるい（CMS）などの吸着剤で酸素等を選択吸着し、窒素を取り出すオンサイト装置．装置がコンパクトで起動が速い．食品、電子部品、一般工業の工場内自前供給に適する．
膜分離：有機中空糸膜などで拡散係数差を利用し、酸素や水分を優先的に透過させて窒素リッチ気体を得る．シンプル・低メンテ、可搬性が高い．防爆・防火の不活性ガスパージ、油槽タンクのブランケッティング、船舶・油田現場などで使用．
輸送・貯蔵
窒素は用途に応じて「ガス」と「液体」の形で流通します．
圧縮窒素ガスは、高圧シリンダーやバンドル、チューブトレーラーで供給され、工業団地ではパイプラインでの供給も行われています．
液体窒素（LN₂）は−196℃の極低温液体で、断熱真空タンクローリーで運ばれ、貯槽タンクやデュワー瓶に充填して使われます．
利用
窒素の用途は非常に多岐にわたります．
化学・石油化学産業では、反応器や貯槽を窒素で置換することで、酸素を排除し、爆発や酸化を防ぐ「不活性化・ブランケッティング」が行われます．金属加工や積層造形（3Dプリンティング）では、酸化を防ぐ雰囲気ガスやレーザー切断のアシストガスとして利用されます．
半導体・電子分野では、高純度窒素が製造ラインのパージガスや搬送、炉内雰囲気に使われ、微粒子や水分を徹底的に管理する上で必須のインフラです．食品産業では液体窒素による急速凍結や、包装内の酸素を排除する改良大気包装（MAP）に用いられ、鮮度保持に貢献しています．
医療やライフサイエンスでは、細胞や組織の冷凍保存、クライオサージェリー、低温粉砕に活用されます．さらに、防災分野では不活性ガス消火設備としての利用が広がっており、電池ルームなど酸素を嫌う設備で有効です．
加えて、エネルギー分野では配管の耐圧試験や清掃、石油タンクや船舶の不活性化、ガス田での現地窒素発生などにも使われます．そして化学原料としては、Haber–Bosch法によるアンモニア合成に使われるのが最大の利用先であり、ここから肥料・硝酸・爆薬など数多くの製品に姿を変えています．
関連企業
窒素のサプライチェーンは、「空気分離装置を持つガス会社」が中心です。
グローバルでは Linde、Air Liquide、Air Products、Messer が世界四大産業ガスメーカーとして知られ、巨大ASU建設、パイプライン供給、液体配送、超高純度ガスまで幅広く手掛けています．
日本では、日本酸素ホールディングスが半導体や産業向けにオンサイトASUやパイプライン供給を展開し、エア・ウォーターは地域分散型のASUや食品・医療分野に強みを持ちます．岩谷産業は低温機器・物流と組み合わせた供給力が特徴です．
また、窒素発生装置メーカーとしては Chart Industries（低温タンクや配管）、ParkerやAtlas Copco（PSAや膜式装置）が代表的です．需要規模に応じて、大口はオンサイトASU＋パイプライン、中規模は液体配送、小規模はボンベやオンサイト発生装置といった供給モデルが一般的です．
固体科学的イメージ
窒化物としてよく見かけます．空気中に大量にある窒素分子は反応性が低いため反応には関与が難しく、アンモニア気流中で反応させるか超高圧下で加熱するなどの工夫が必要です．特に貴金属の窒化物は合成が難しく、超超高圧が必要のようです．
窒化物は超伝導を示すものが多いイメージです．あと、触媒でもよく見かけるような．
実際に扱ってみた感想
身の回りにいくらでもある窒素．当然ながら常温で気体です．反応性は不活性なことが多いので原料には用いませんが、不活性雰囲気を作る際に利用することが多いです．グローブボックス用の気体としても活躍．また、液体窒素は液体ヘリウムよりも安価で手軽に低温条件が作り出せるので、低温実験には欠かせません．
参考文献
U.S. Geological Survey (USGS)
テキストの一部にChat GPT-5を使用
