Compounds nitrogeno. propraĵoj de nitrogeno

Naski al nitrato - kiel tradukis el la latina vorto Nitrogenium. Tiu titolo nitrogeno - kemia elemento kun atomnumero de 7, kapo 15-a grupo en la longa versio de la perioda tabelo. En la formo de simpla substanco kunmetita de la tero distribuita aero sako - atmosfero. Gamo da nitrogeno komponaĵoj troviĝas en la tera krusto, kaj vivantaj organismoj estas vaste uzita en industrioj, milita, agrikulturo kaj medicino.

Kial nitrogeno nomita "sufokanta" kaj "senviva"

Kiel historiistoj de kemio sugestas unue akiris ĉi simpla substanco Henry Cavendish (1777). Scienca pasas aero super ardantaj karboj de absorción de la reago produktoj uzante alkalaj. Rezulte de sperto esploristo trovis senkolora kaj sen odoro gaso, unreacted karbo. Cavendish nomis ĝin "sufoka aero" por la nekapablo subteni spirado kaj bruligado.

Moderna Kemiaj klarigi ke oksigeno estas reagis kun karbo, karbona dioksido estas formita. La ceteraj "sufoka" de la aero estis plejparte de la molekuloj N _2. Cavendish kaj aliaj sciencistoj tiutempe pri tiu afero ankoraŭ ne estas konata, kvankam nitrogeno kaj nitrato komponaĵoj tiam estis vaste uzata en la ekonomio. La sciencisto diris pri la nekutima gaso al kolego por konduki similajn eksperimentojn - Joseph Priestley.

Samtempe Carl Scheele atentigis la nekonata komponanto de la aero, sed malsukcesis adekvate ekspliki lia origino. Nur Daniel Rutherford en 1772 rimarkis, ke la nuna eksperimentoj "sufoka" "ruinigis" gaso - nitrogeno. Iuj sciencistoj kredas, lia descubridor - ĝi ankoraŭ estas debati historiistoj de scienco.

15 jaroj post Rutherford eksperimentoj fama kemiisto Antuan Lavuaze proponis anstataŭi la terminon aero "difektita" referencas al nitrogeno, aliflanke - Nitrogenium. Kiam oni pruvis, ke tiu substanco ne brulas, ne subtenas spiradon. Tiam ekzistis la rusa nomo "nitrogeno", kiu estas interpretita de malsamaj formoj. Ofte diras ke la termino signifas "senviva". Postaj studoj estas refutado la ĝeneraligitan kredon pri la ecoj de substancoj. Nitrogeno komponaĵoj - proteinojn - la ĉefaj macromoléculas en la komponado de vivantaj organismoj. Por konstrui plantoj sorbas el la grundo minerala nutrado necesajn elementojn - ^2- jonoj NE ₃ kaj NH ^{4 +.}

Nitrogeno - kemia elemento

Kompreni la atoma strukturo kaj ecoj helpas la perioda sistemo (PS). La pozicio de la kemia elemento en la perioda tabelo povas difini nuklea ŝarĝo, nombro de protonoj kaj neŭtronoj (masnumero). Estas necese atenti la valoro de la atoma maso - tio estas unu el la ĉefaj karakterizaĵoj de la elemento. periodo, la nombro respondas al la nombro de energiaj niveloj. La mallonga versio de la perioda tabelo Grupo numero respondas al la nombro de elektronoj en la eksteraj energaticheskom nivelo. Resumante la datumo en la ĝeneralaj karakterizaĵoj de nitrogeno de lia pozicio en la perioda sistemo:

• Jen ne-metala elemento estas en la supra dekstra angulo de la SS.
• Kemia simbolo: N.
• Proprieto numero: 7.
• Relativa atompezo: 14,0067.
• Formulo flamiĝemaj hidrogeno komponaĵoj NH ₃ (amoniako).
• Formoj pli altan rusto N ₂ Aŭ _5, kiu estas egala al la valenco de nitrogeno V.

Strukturo nitrogeno atomon:

• nuklea ŝarĝo +7.
• La nombro da protonoj: 7; la nombro de neŭtronoj: 7.
• Nombro de Energio Niveloj: 2.
• La tuta nombro de elektronoj: 7; e formulo: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Detaloj studis stabilaj izotopoj № elemento 7, ilia maso nombroj - 14 kaj 15. La enhavo de malpeza atomoj el kiuj estas 99,64%. La kernoj de mallongdaŭra radioaktiva izotopo estas ankaŭ 7 protonojn kaj nombro de neŭtronoj ege varias: 4, 5, 6, 9, 10.

Nitrogeno en naturo

Kiel parto de la aero molekuloj ĉeestas tero ingon simpla substanco, kies formulo - N _2. La enhavo de nitrogeno gaso en la atmosfero estas proksimume 78,1 volumo%. Neorganikaj kombinaĵoj de la kemia elemento en la krusto de la Tero - diversaj amonio saloj kaj nitratoj (niter). Komponaĵoj de la formulo kaj la nomoj de kelkaj el la plej gravaj substancoj:

• NH _3, amoniako.
• NE _2, nitrogeno dioksido.
• Nano ₃ natrio nitrato.
• (NH _{4) 2} SO _4, sulfato de amonio.

La valencia de la nitrogeno en la lastaj du komponaĵoj - IV. Karbo, grundo, vivantaj organismoj ankaŭ enhavas N atomoj en salto formon. Nitrogeno estas komponanto de aminoácidos macromoléculas, DNA kaj RNA nucleótidos, hormonojn kaj hemoglobino. La tuta enhavo de la kemia elemento en la homa korpo atingas 2.5%.

simpla substanco

Nitrogeno en la formo de duatoma molekuloj - la plej granda volumo kaj pezo de la atmosfero aero. Substanco, kies formulo estas N _2, ne havas odoron, koloro kaj gusto. Tiu gaso estas pli ol 2/3 aero tero ingon. La likva nitrogeno estas senkolora substanco, simila akvo. Bolas je temperaturo de -195,8 ° C. M (N ₂₎ = 28 g / mol. Simpla substanco iom pli facile oksigeno, nitrogeno, aero, ĝia denseco estas proksima al 1.

La atomoj en la molekulo ligos firme 3 dividita paroj de elektronoj. La komponaĵo elmontras altan kemian reziston, kio distingas ĝin de oksigeno kaj aliaj gasa substancoj. Al nitrogeno molekulo estas fendita en ĝiaj konsistigaj atomoj necese elspezi energion 942,9 kJ / mol. Kontakto de la tri paroj de elektronoj estas tre forta, komencas rompi malsupren kiam varmigita super 2000 ° C.

preskaŭ ne okazas en normalaj kondiĉoj, la disociación de molekuloj en atomoj. Kemiaj inertecon ankaŭ kaŭzitaj de nitrogeno kompleta foresto de polaridad en lia molekulo. Ili interagas tre malforte kun la alia, tiel laborante la gasa stato de materio al normala premo kaj ĉe temperaturo proksima al temperaturo medio. Malalta kemia aktiveco de molekula nitrogeno estas uzitaj en malsamaj procezoj kaj aparatoj kie necesas krei inerta medio.

Disociación de molekuloj N ₂ povas okazi sub la influo de la suna radiado en la supra atmosfero. Atoma nitrogeno estas formita, kiu reagas kun certaj metaloj kaj ne metaloj en normalaj kondiĉoj (fosforo, sulfuro, arsénico). La rezulto estas la sintezo de la substancoj estas grundo kondiĉoj akiris nerekte.

nitrogeno valenco

La ekstera elektrona ŝelo de atomo formas 2 s 3 kaj p elektrono. Tiuj negativaj nitrogeno povas doni partikloj al la interagi kun aliaj elementoj kiuj respondas al lia redukto ecoj. Apud la mankanta octet al 3 elektrona atomo elmetas oksidativa kapablecon. Elektronegativeco nitrogeno sub lia metala propraĵoj estas malpli prononcita ol tiu de fluoro, oksigeno kaj kloro. Al la interagi kun ĉi tiuj kemiaj elementoj nitrogeno donas elektronoj (oxidar). Redukto al negativaj jonoj sekvita de reago kun aliaj metaloj kaj ne metaloj.

Tipaj nitrogeno valencia - III. En ĉi tiu kazo, la kemiaj ligoj estas formitaj de la eksteraj p-altiro de la elektronoj kaj la kreo de komuna (devigaj) paro. Nitrogeno kapablas formi donanto-akceptanto ligo pro lia sola paro de elektronoj, kiel estas la amonio jono NH ^{4 +.}

Atingi en la laboratorio kaj industrio

Unu laboratorio metodoj bazitaj sur oksidativa propraĵoj de rusto de kupro. Uzu nitrogeno komponaĵoj kun hidrogeno - amoniako NH _3. Tiu malagrabla odoranta gaso vzaimoddeystvuet kun pudritaj rusto de kupro nigra. La rezulta reago produktas nitrogeno kaj aperas metala kupro (ruĝa pulvoro). Deponita sur la tubo muroj waterdrops - alia reago produkto.

Alia laboratorio metodo kiun uzas nitrogeno komponaĵoj kun metaloj - azide, ekzemple NaN _3. Akirita de gaso kiu ne bezonas esti purigita de contaminantes.

La laboratorio estas portita malkomponaĵo de amonio nitrito al nitrogeno kaj akvo. Por ekigi la reago, hejtado estas bezonata, do la procezo daŭrigas kun evoluado de varmego (exotérmica). Nitrogeno estas poluita kun malpuraĵoj, do ĝi estas purigita kaj sekigita.

Preparado de la nitrogeno en la industrio:

• destilación frakciita de likva aero - a metodo, kiu uzas la fizikaj proprietoj de nitrogeno kaj oksigeno (malsama punkto de bolado);
• kemia reago de la aero per varmega karbo;
• adsorptive gaso disiĝo.

Interagado kun metaloj kaj hidrogeno - oxidantes ecoj

Inertia durable molekuloj ne permesas iu rekta sintezo de nitrogeno komponaĵoj. Aktivigi la atomoj necese fortaj hejtado aŭ radiado substanco. Nitrogeno povas reagi kun litio al temperaturo medio, kun magnezio, kalcio kaj natrio, la reago daŭrigas nur de hejtado. Responda metalo nitruros formiĝas.

La interago de nitrogeno kun hidrogeno okazas ĉe alta temperaturo kaj premo. Ankaŭ tiu procezo postulas la katalizilo. Amoniako akiris - unu el la plej gravaj kemiaj sintezo. Nitrogeno, kiel oksidiga agento, montras en siaj tri negativaj statoj de oxidación:

• 3 (amoniako kaj aliaj nitrogeno komponaĵoj, hidrogeno - nitruros);
• -2 (hidracina N ₂ H _4);
• -1 (hydroxylamine NH ₂ OH).

La plej grava nitrido - Ammonia - preparis en grandaj kvantoj en la industrio. La granda problemo dum longa tempo restis la kemiaj inertecon de nitrogeno. Ĝiaj fontoj de krudmaterialoj estis nitrato, sed mineralaj rezervoj komencis declinar rapide kun la kresko de produktado.

La granda atingo de la kemia scienco kaj praktiko estis la kreo de amoniako nitrogeno fijación tekniko sur industria skalo. En specialaj kolumnoj estas de rekta sintezo - procezo reversible inter nitrogeno akirita de la aero kaj hidrogeno. Kiam kreante optimumaj kondiĉoj, ŝanĝas la ekvilibron de ĉi tiu reago al la produkto flanko, uzante la katalizilo amoniako rendimento 97%.

Interagado kun oksigeno - reduktante ecoj

Por komenci la reagon de nitrogeno kaj oksigeno, devas esti fortaj hejtado. Posedi sufiĉan energion elektra arko kaj fulmo malŝarĝo al atmosfero. La plej grava neorganikaj kombinaĵoj en kiu la nitrogeno estas en ĝia pozitiva oksidigo ŝtatoj:

• 1 (nitrogeno rusto (mi) N ₂ Aŭ);
• +2 (NE de nitrogeno monóxido);
• 3 (nitrogeno rusto (III) N ₂ Aŭ _3, HNO ₂ nitroso acido, nitrito saloj ĝia);
• 4 (nitrogeno dioksido (IV) NE _2);
• 5 (nitrogeno pentoxide (V) N ₂ Aŭ _5, HNO ₃ acida nítrico, nitratoj).

La valoro de nature okazantaj

Plantoj sorbas amonio jonoj kaj nitrato anjonoj de la grundo uzata por la sintezo de kemiaj reagoj de organikaj molekuloj en la ĉeloj konstante kurante. Atmosfera nitrogeno nódulo bakterioj povas asimili - mikroskopa estaĵoj formante nódulos en la radikoj de la guŝoj. Rezulte, ĉi tiu grupo de plantoj ricevis la postulatan baterio, ĝi riĉigas la grundo.

Dum tropikaj ŝtormoj okazas oxidación reago de atmosfera nitrogeno. La oksidoj estas solvita por formi acidoj, tiuj komponaĵoj de nitrogeno eniras la grundo en la akvo. Pro la ciklo de elementoj en la naturo estas konstante replenigita liajn rezervojn en la tera krusto, la aero. Kompleksaj organikaj molekuloj enhavantaj nitrogeno en lia komponado, estas degraditaj de bakterioj sur neorganikaj komponantoj.

praktika uzo

La plej grava nitrogeno komponaĵoj por agrikulturo - tre solvebla salo. Sorbita de plantoj ureo nitrato (natrio, kalio, kalcio), amonio komponaĵoj (amoniako akvo, klorido, sulfato, nitrato de amonio).
Inerta ecoj nitrogeno plantoj nekapablo sorbas ĝin de ekstere kondukas al la bezono por fari grandaj dozoj jare nitratoj. Partoj de la planto organismo kapablas konservi macrocell potenco "por la estonteco", kiu degradas la kvaliton de la produkto. Troo nitratoj en legomoj kaj fruktoj povas kaŭzi toksiĝon en homoj, la kresko de malignaj tumoroj. Krom agrikulturo, nitrogeno kombinaĵoj estas uzataj en aliaj industrioj:

• por la preparado de medicaments;
• por kemia sintezo de alta molekula komponaĵoj;
• en la fabrikado de eksplodaĵoj de trinitrotolueno (TNT);
• por la produktado de tinkturoj.

NE rusto trovas uzon en kirurgio, la substanco havas efekton analgésico. Perdo de sento kiam enspirita gaso rimarkis ke eĉ la unuaj esploristoj nitrogeno kemiaj proprietoj. Tiel farigxis komuna nomo "ridante gaso".

La problemo de nitratoj en agrikulturaj produktoj

La saloj de la acida nítrico - Nitrato - enhavis sole ŝargita anjono NE ^3-. Ankoraŭ uzis la malnovan nomon de la grupo de substancoj - amonio nitrato. Nitratoj estas uzataj por sterki kampojn, en forcejoj, ĝardenoj. Alportu ilin en frua printempo antaŭ planti, en la somero - en la formo de likva nutradoj. Per si mem, la substanco ne proponas grandan danĝeron al homoj, sed en la korpon, ili estas konvertita en nitritos, do en nitrosamines. Nitrito NO ^2- jonoj - venenaj eroj, ili kaŭzas oxidación de fero ferroso en la hemoglobino molekuloj en la trivalenta jonoj. En ĉi tiu stato, la ĉefa substanco de homa kaj besto sango ne povas transporti oksigenon kaj forigi karbonan dioksidon de la ŝtofoj.

La pli danĝera nitrato poluado de nutraĵoj por homa sano:

• malignaj tumoroj levitaj en la konvertiĝo de nitratoj al nitrosamines (kancerigaj);
• la disvolviĝo de kojlito kojlito,
• hipotensión aŭ hipertensio;
• korinsuficienco;
• sanganta malordoj
• lezoj de la hepato, la pankreato kaj la disvolviĝo de diabeto;
• disvolviĝo de rena fiasko;
• anemio, difektita memoro, atento kaj inteligenteco.

La samtempa uzo de malsamaj produktoj kun granda dozo de nitratoj kondukas al akra toksiĝo. La fontoj povas esti plantoj, trinkakvon, preta viando pladoj. Trempado en pura akvo kaj kuiri povas redukti la nutran enhavon de nitrato produktoj. La investigadores trovis ke pli altaj dozoj de danĝeraj komponaĵoj observita en nematuraj kaj forcejaj planto produktado.

Fosforo - elemento Pnictogen

Atomoj de kemiaj elementoj, kiuj estas en la sama vertikala kolono de la perioda sistemo, eksponi komunaj ecoj. Fosforo situas en la tria periodo, ĝi rilatas al la grupo 15, tiel kiel nitrogeno. Strukturo elementoj similaj atomoj, sed estas diferencoj en ecoj. Nitrogeno kaj fosforo eksponi negativa valento kaj oksidiĝa III en siaj komponaĵoj kun metaloj kaj hidrogeno.

Multaj fosforo reagoj daŭrigas ĉe ordinaraj temperaturoj, kemie aktiva elemento. Ĉu reagis kun oksigeno por formi P ₂ O ₅ pli altaj rusto. La akva solvaĵo de ĉi tiu materialo havas la ecojn de acido (metaphosphoric). Dum varmigante orthophosphoric acido estas akirita. Ĝi difinas pluralidad de tipoj de saloj, multaj el kiuj estas la minerala sterkoj, ekzemple superphosphates. Nitrogeno kaj fosforo komponaĵoj formas gravan parton de la ciklo de materio kaj energio sur nia planedo, uzata en industria, agrikultura kaj aliaj kampoj.