Nitrogén: jellemzők, kémiai tulajdonságok, fizikai tulajdonságok, vegyületek, hely a természetben. Nitrogén a természetben Mi tartalmaz nitrogént

MEGHATÁROZÁS

Nitrogén- a periódusos rendszer hetedik eleme. Megnevezés - N a latin „nitrogénium” szóból. A második periódusban található, VA csoport. Nem fémekre utal. A nukleáris töltés 7.

A nitrogén nagy része szabad állapotban van. A szabad nitrogén a levegő fő összetevője, amely 78,2 térfogatszázalék nitrogént tartalmaz. Szervetlen nitrogénvegyületek nem találhatók meg nagy mennyiségben a természetben, kivéve a nátrium-nitrát NaNO 3-at, amely vastag rétegeket képez a Csendes-óceán partján Chilében. A talaj kis mennyiségben tartalmaz nitrogént, főleg salétromsavsók formájában. De összetett szerves vegyületek - fehérjék - formájában a nitrogén minden élő szervezet része.

Egyszerű anyag formájában a nitrogén színtelen, szagtalan és vízben nagyon gyengén oldódó gáz. A levegőnél valamivel könnyebb: 1 liter nitrogén tömege 1,25 g.

A nitrogén atom- és molekulatömege

Egy elem relatív atomtömege egy adott elem atomjának tömegének a szénatom tömegének 1/12-éhez viszonyított aránya. A relatív atomtömeg dimenzió nélküli, és A r-rel jelöljük (az „r” index az angol relatív szó kezdőbetűje, ami fordításban „relatív”-t jelent). Az atomos nitrogén relatív atomtömege 14,0064 amu.

A molekulák tömegét, akárcsak az atomok tömegét, atomtömeg egységekben fejezzük ki. Az anyag molekulatömege egy molekula tömege, atomtömeg egységekben kifejezve. Egy anyag relatív molekulatömege egy adott anyag molekula tömegének és egy szénatom tömegének 1/12-éhez viszonyított aránya, amelynek tömege 12 amu. Ismeretes, hogy a nitrogén molekula kétatomos - N 2 . Egy nitrogénmolekula relatív molekulatömege egyenlő lesz:

M r (N 2) \u003d 14,0064 × 2 ≈ 28.

A nitrogén izotópjai

A természetben a nitrogén két stabil izotóp formájában létezik: 14 N (99,635%) és 15 N (0,365%). Tömegszámuk 14, illetve 15. A 14 N nitrogén izotóp magja hét protont és hét neutront, a 15 N izotóp pedig ugyanennyi protont és hat neutront tartalmaz.

A nitrogénnek tizennégy mesterséges izotópja létezik 10-13 és 16-25 tömegszámmal, amelyek közül a legstabilabb izotóp a 13 N, felezési ideje 10 perc.

Nitrogén ionok

A nitrogénatom külső energiaszintjén öt elektron van, amelyek vegyértékek:

1s 2 2s 2 2p 3 .

A nitrogénatom szerkezete az alábbiakban látható:

A kémiai kölcsönhatás következtében a nitrogén elveszítheti vegyértékelektronjait, azaz. legyen donoruk, és pozitív töltésű ionokká alakuljanak vagy fogadjanak el elektronokat egy másik atomtól, pl. legyen az elfogadójuk, és negatív töltésű ionokká alakuljanak:

N 0-5e → N 2+;

N 0-4e → N 4+;

N 0-3e → N 3+;

N 0-2e → N 2+;

N 0-1 e → N 1+;

N 0+1e → N1-;

N 0 +2e → N 2-;

N 0 +3e → N 3- .

A nitrogén molekula és atomja

A nitrogénmolekula két atomból áll - N 2 . Íme néhány olyan tulajdonság, amely a nitrogénatomot és a molekulát jellemzi:

Példák problémamegoldásra

1. PÉLDA

Gyakorlat Az ammónium-klorid képzéséhez 11,2 l (n.o.) gáznemű ammóniát és 11,4 l (n.o.) hidrogén-kloridot vettünk fel. Mekkora a keletkező reakciótermék tömege?
Megoldás Írjuk fel az ammónium-klorid ammóniából és hidrogén-kloridból történő előállításának reakcióegyenletét:

NH 3 + HCl = NH 4 Cl.

Határozza meg a kiindulási anyagok mólszámát:

n (NH 3) \u003d V (NH 3) / V m;

n (NH 3) \u003d 11,2 / 22,4 \u003d 0,5 mol.

n(HCl) \u003d V (NH3)/Vm;

n(HCl)=11,4/22,4=0,51 mol.

n(NH3)

n (NH 4 Cl) \u003d n (NH 3) \u003d 0,5 mol.

Ekkor az ammónium-klorid tömege egyenlő lesz:

M (NH 4 Cl) = 14 + 4 × 1 + 35,5 = 53,5 g/mol.

m (NH 4 Cl) = n (NH 4 Cl) × M (NH 4 Cl);

m (NH 4 Cl) \u003d 0,5 × 53,5 = 26,75 g.
Válasz 26,75 g

2. PÉLDA

Gyakorlat 10,7 g ammónium-kloridot összekeverünk 6 g kalcium-hidroxiddal, és az elegyet melegítjük. Milyen gáz és mennyi tömegben és térfogatban szabadult fel (n.o.s.)?
Megoldás Írjuk fel az ammónium-klorid és a kalcium-hidroxid kölcsönhatásának reakcióegyenletét:

2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2NH 3 - + 2H 2 O.

Határozza meg, hogy a két reaktáns közül melyikben van felesleg. Ehhez kiszámítjuk az anyajegyek számát:

M(NH4CI) = A r (N) + 4 × A r (H) + A r (Cl);

M (NH 4 Cl) = 14 + 4 × 1 + 35,5 = 53,5 g/mol.

n (NH 4Cl) \u003d m (NH 4 Cl) / M (NH 4 Cl);

n (NH 4 Cl) \u003d 10,7 / 53,5 \u003d 0,1 mol.

M(Ca(OH)2) = A r (Ca) + 2 × A r (H) + 2 × A r (O);

M (Ca (OH) 2) = 40 + 2 × 1 + 2 × 16 \u003d 42 + 32 = 74 g/mol.

n (Ca (OH) 2) \u003d m (Ca (OH) 2) / M (Ca (OH) 2);

n (Ca (OH) 2) \u003d 6/74 \u003d 0,08 mol.

n(Ca(OH)2)

n (NH 3) = 2 × n (Ca (OH) 2) = 2 × 0,08 \u003d 0,16 mol.

Ekkor az ammónia tömege egyenlő lesz:

M (NH 3) \u003d A r (N) + 3 × A r (H) = 14 + 3 × 1 = 17 g / mol.

m (NH 3) \u003d n (NH 3) × M (NH 3) = 0,16 × 17 = 2,72 g.

Az ammónia térfogata:

V (NH 3) \u003d n (NH 3) × V m;

V (NH 3) \u003d 0,16 × 22,4 \u003d 3,584 l.
Válasz A reakció eredményeként 3,584 liter térfogatú és 2,72 g tömegű ammónia képződik.

A nitrogén egy jól ismert kémiai elem, amelyet N betűvel jelölnek. Ez az elem talán a szervetlen kémia alapja, a 8. osztályban kezdik részletesen tanulmányozni. Ebben a cikkben megvizsgáljuk ezt a kémiai elemet, valamint annak tulajdonságait és típusait.

Egy kémiai elem felfedezésének története

A nitrogén egy olyan elem, amelyet először a híres francia kémikus, Antoine Lavoisier vezetett be. De sok tudós küzd a nitrogén felfedezőjének címéért, köztük Henry Cavendish, Karl Scheele, Daniel Rutherford.

A kísérlet eredményeként ő volt az első, aki kiemelt egy kémiai elemet, de nem értette, hogy egyszerű anyagot kapott. Beszámolt tapasztalatairól, amely számos tanulmányt is végzett. Valószínűleg Priestley-nek is sikerült elkülönítenie ezt az elemet, de a tudós nem értette, mit kapott pontosan, ezért nem érdemelte meg a felfedező címet. Karl Scheele egyidejűleg végezte ugyanazt a kutatást, de nem jutott a kívánt eredményre.

Ugyanebben az évben Daniel Rutherfordnak nemcsak nitrogént sikerült nyernie, hanem le is írta, disszertációt publikált és feltüntette az elem főbb kémiai tulajdonságait. De még Rutherford sem értette teljesen, mit kapott. Ő azonban a felfedező, mert ő volt a legközelebb a megoldáshoz.

A nitrogén név eredete

A görög „nitrogént” „élettelennek” fordítják. Lavoisier volt az, aki a nómenklatúra szabályain dolgozott, és úgy döntött, hogy így nevezi el az elemet. A 18. században csak annyit tudtak erről az elemről, hogy egyik légzést sem támogatja. Ezért ezt a nevet fogadták el.

A nitrogént latinul "nitrogéniumnak" nevezik, ami azt jelenti, hogy "salipéter szülni". A latin nyelvből megjelent a nitrogén megjelölése - az N betű. De maga a név nem sok országban honosodott meg.

Elembőség

A nitrogén talán az egyik leggyakoribb elem bolygónkon, bőségében a negyedik helyen áll. Az elem a naplégkörben is megtalálható, az Uránusz és a Neptunusz bolygókon. A Titán, a Plútó és a Triton légköre nitrogénből áll. Ráadásul a Föld légköre 78-79 százalékban ebből a kémiai elemből áll.

A nitrogén fontos biológiai szerepet tölt be, mert szükséges a növények és állatok létéhez. Még az emberi test is 2-3 százalékot tartalmaz ebből a kémiai elemből. A klorofill, aminosavak, fehérjék, nukleinsavak része.

Folyékony nitrogén

A folyékony nitrogén színtelen, átlátszó folyadék, a kémiai nitrogén egyik aggregációs állapota, amelyet széles körben használnak az iparban, az építőiparban és az orvostudományban. Szerves anyagok fagyasztására, hűtőberendezésekre, valamint a gyógyászatban szemölcsök eltávolítására használják (esztétikai gyógyászat).

A folyékony nitrogén nem mérgező és nem robbanásveszélyes.

Molekuláris nitrogén

A molekuláris nitrogén olyan elem, amely bolygónk légkörében található, és annak nagy részét képezi. A molekuláris nitrogén képlete N 2 . Az ilyen nitrogén csak nagyon magas hőmérsékleten lép reakcióba más kémiai elemekkel vagy anyagokkal.

Fizikai tulajdonságok

Normál körülmények között a nitrogén kémiai elem szagtalan, színtelen és gyakorlatilag vízben oldhatatlan. A folyékony nitrogén állagában vízre emlékeztet, átlátszó és színtelen is. A nitrogénnek van egy másik aggregációs állapota, -210 fok alatti hőmérsékleten szilárd anyaggá alakul, sok nagy hófehér kristályt képez. Felszívja az oxigént a levegőből.

Kémiai tulajdonságok

A nitrogén a nemfémek csoportjába tartozik, és ebbe a csoportba tartozó egyéb kémiai elemek tulajdonságait veszi át. Általában a nem fémek nem jó elektromos vezetők. A nitrogén különféle oxidokat képez, például NO (monoxid). A NO vagy a nitrogén-monoxid egy izomrelaxáns (olyan anyag, amely jelentősen ellazítja az izmokat, és nincs semmilyen káros vagy egyéb hatása az emberi szervezetre). A több nitrogénatomot tartalmazó oxidok, például az N 2 O, enyhén édes ízű nevetőgáz, amelyet a gyógyászatban érzéstelenítőként használnak. A NO 2 -oxidnak azonban semmi köze az első kettőhöz, mert ez egy meglehetősen káros kipufogógáz, amelyet az autók kipufogói tartalmaznak, és súlyosan szennyezik a légkört.

A salétromsav, amelyet hidrogén, nitrogén és három oxigénatom képez, erős sav. Széles körben használják műtrágyák, ékszerek gyártásában, szerves szintézisben, hadiiparban (robbanóanyagok előállítása és mérgező anyagok szintézise), színezékek, gyógyszerek stb. gyártásában. A salétromsav nagyon káros az emberi szervezetre, fekélyeket és kémiai égési sérüléseket hagyva a bőrön.

Az emberek tévesen azt hiszik, hogy a szén-dioxid nitrogén. Valójában kémiai tulajdonságai miatt egy elem normál körülmények között csak kis számú elemmel lép reakcióba. A szén-dioxid pedig szén-monoxid.

Egy kémiai elem alkalmazása

A folyékony nitrogént a gyógyászatban hidegkezelésre (krioterápia), valamint a főzés során hűtőközegként használják.

Ezt az elemet az iparban is széles körben alkalmazzák. A nitrogén robbanás- és tűzbiztos gáz. Ezenkívül megakadályozza a rothadást és az oxidációt. Jelenleg a bányákban nitrogént használnak a robbanásbiztos környezet megteremtésére. A gáznemű nitrogént a petrolkémiában használják.

A vegyiparban nagyon nehéz megtenni nitrogén nélkül. Különféle anyagok és vegyületek szintézisére használják, mint például egyes műtrágyák, ammónia, robbanóanyagok, színezékek. Jelenleg nagy mennyiségű nitrogént használnak az ammónia szintéziséhez.

Az élelmiszeriparban ezt az anyagot élelmiszer-adalékanyagként tartják nyilván.

Keverék vagy tiszta anyag?

Még a 18. század első felének tudósai is, akiknek sikerült elkülöníteni a kémiai elemet, úgy gondolták, hogy a nitrogén keverék. De nagy különbség van e fogalmak között.

Állandó tulajdonságok egész komplexumával rendelkezik, mint például az összetétel, a fizikai és kémiai tulajdonságok. A keverék két vagy több kémiai elemet tartalmazó vegyület.

Ma már tudjuk, hogy a nitrogén tiszta anyag, mivel kémiai elem.

A kémia tanulmányozása során nagyon fontos megérteni, hogy a nitrogén minden kémia alapja. Különféle vegyületeket képez, amelyekkel mindannyian találkozunk, beleértve a nevetőgázt, a barna gázt, az ammóniát és a salétromsavat. Nem csoda, hogy az iskolai kémia egy olyan kémiai elem, mint a nitrogén tanulmányozásával kezdődik.

Nitrogén(görögül azoos - élettelen, lat. nitrogén), n, a Mengyelejev-periódusos rendszer v csoportjának kémiai eleme, 7-es rendszáma, atomtömege 14,0067; színtelen gáz, szagtalan és íztelen.

Történelmi hivatkozás. A. vegyületei - salétromsav, salétromsav, ammónia - már jóval azelőtt ismertek voltak, hogy az A.-t szabad állapotban nyerték volna. 1772-ben D. Rutherford foszfort és más anyagokat égetett el egy üvegharangban, és kimutatta, hogy az égés után visszamaradt gáz, amelyet "fojtó levegőnek" nevezett, nem támogatja a légzést és az égést. 1787-ben A. Lavoisier megállapította, hogy a levegőt alkotó "életfontosságú" és "fojtó" gázok egyszerű anyagok, és javasolta az "A" nevet. 1784-ben G. Cavendish kimutatta, hogy az A. a salétrom része; innen származik a latin A. név (a kései latin nitrum - salétrom és a görög gennao - szülök, termelek), J. A. Chaptal javasolta 1790-ben. A 19. század elejére. Feltárták a nitrogén kémiai tehetetlenségét szabad állapotban és kivételes szerepét a más elemeket tartalmazó vegyületekben, mint kötött nitrogénben. Azóta az A. levegő "megkötése" a kémia egyik legfontosabb technikai problémájává vált.

eloszlás a természetben. Az A. az egyik leggyakoribb elem a Földön, és fő tömege (kb. 4 × 10 15 T) szabad állapotban koncentrálódik légkör. A levegőben a szabad A. (n 2 molekulák formájában) 78,09 térfogatszázalék (vagy 75,6 tömegszázalék) van, nem számítva az ammónia és oxidok formájában lévő kisebb szennyeződéseket. Az átlagos A.-tartalom a litoszférában 1,9? 10-3 tömeg%. Természetes vegyületek A. - ammónium-klorid nh 4 cl és különféle nitrátok. A nagy salétrom felhalmozódása a száraz sivatagi klímára jellemző (Chile, Közép-Ázsia). Hosszú ideig a salétrom volt az A. fő szállítója az ipar számára (ma az ipari szintézis elsődleges fontosságú az A megkötésében. ammónia A. levegőből és hidrogénből). Kis mennyiségben kötött A. található a szénben (1-2,5%) és az olajban (0,02-1,5%), valamint a folyók, tengerek és óceánok vizében. Az A. talajban (0,1%) és élő szervezetekben (0,3%) halmozódik fel.

Bár az "A" név. azt jelenti, hogy "nem támogatja az életet", valójában az élethez szükséges elem. Az állatok és az emberek fehérjéje 16-17% A-t tartalmaz. A húsevő állatok szervezetében a fehérje a növényevő állatok szervezetében és a növényekben előforduló elfogyasztott fehérjeanyagok következtében képződik. A növények a talajban található nitrogéntartalmú anyagok, elsősorban szervetlen anyagok asszimilálásával szintetizálják a fehérjéket. Jelentős mennyiségű A. miatt kerül a talajba nitrogénmegkötő mikroorganizmusok képes a szabad A. levegőt A. vegyületekké alakítani.

A természetben a nitrogén körforgása zajlik, amelyben a főszerepet a mikroorganizmusok játsszák – nitrifikáló, denitrifikáló, nitrogénmegkötő stb.. A mezőgazdaságban szinte minden országban hiány van az A.-ból és az állatokból állattartás ("fehérjeéhezés"). A rendelkezésre álló A.-ban szegény talajokon a növények rosszul fejlődnek. nitrogén műtrágyákés az állatok fehérjetakarmányozása – a mezőgazdaság nevelésének legfontosabb eszköze. Az emberi gazdasági tevékenység megzavarja a levegő keringését, így az üzemanyag elégetése gazdagítja a levegő légkörét, a műtrágyát előállító gyárak pedig megkötik a levegőt. A műtrágyák és mezőgazdasági termékek szállítása újraosztja az A. a föld felszínén.

A. - a naprendszer negyedik leggyakoribb eleme (a hidrogén, a hélium és az oxigén után).

Izotópok, atom, molekula. A természetes A. két stabil izotópból áll: 14 n (99,635%) és 15 n (0,365%). A 15 n izotópot a kémiai és biokémiai kutatásokban használják jelölt atom. Az A. mesterséges radioaktív izotópjai közül a 13 n-nek van a leghosszabb felezési ideje (t 1/2 \u003d 10,08 min) , a többi nagyon rövid életű. A légkör felső rétegeiben a kozmikus sugárzásból származó neutronok hatására 14 n a szén 14 c radioaktív izotópjává alakul. Ezt az eljárást nukleáris reakciókban is alkalmazzák 14 s eléréséhez. Az A. atom külső elektronhéja 5 elektronból áll (egy magányos pár és három páratlan - konfiguráció 2 s 2 2 p 3) . Leggyakrabban az A. a vegyületekben 3-kovalens a párosítatlan elektronok miatt (mint az ammóniában nh 3). Egy meg nem osztott elektronpár jelenléte újabb kovalens kötés kialakulásához vezethet, és a gyémánt 4-kovalenssé válik (mint az nh 4 + ammóniumionban). Az A. oxidációs foka +5-től (n 2 0 5-ben) -3-ig (nh 3-ban) változik. Normál körülmények között, szabad állapotban az A. n 2 molekulát alkot, ahol az n atom három kovalens kötéssel kapcsolódik össze. Az A molekula nagyon stabil: disszociációs energiája atomokra 942,9 kJ/mol (225,2 kcal/mol) , szóval akkor is, amikor t körülbelül 3300 °C, az A. disszociációs foka csak körülbelül 0,1%.

Fizikai és kémiai tulajdonságok. A. kissé könnyebb a levegőnél; sűrűsége 1,2506 kg/m3(0°C-on és 101325 n/m 2 vagy 760 Hgmm Művészet.) , t pl-209,86°С, t bála-195,8 °C. Az A. nehezen cseppfolyósodik: kritikus hőmérséklete meglehetősen alacsony (-147,1 ° C), kritikus nyomása magas 3,39 MN/m 2 (34,6 kgf / cm2); folyadék sűrűsége A. 808 kg (m 3 . A. kevésbé oldódik vízben, mint az oxigén: 0 °C-on 1-ben m 3 H 2 O oldódik 23.3 G A. Jobb, mint vízben, A. oldódik néhány szénhidrogénben.

Csak olyan aktív fémekkel, mint a lítium, kalcium, magnézium, alumínium lép kölcsönhatásba, ha viszonylag alacsony hőmérsékletre hevítik. Az atomsav reagál a legtöbb más elemmel magas hőmérsékleten és katalizátorok jelenlétében. Jól tanulmányozták az n 2 o, no, n 2 o 3, no2 és n 2 o 5 oxigénnel alkotott lúgos vegyületeket, amelyek közül az elemek közvetlen kölcsönhatása (4000 ° C) no oxidot képez, amely lehűtve könnyen keletkezik. tovább oxidálódik 2. számú dioxiddá. Az oxigén oxidjai a levegőben a légköri kisülések során keletkeznek. Az oxigén és oxigén keverékére ionizáló sugárzás hatására is előállíthatók. Ha nitrogéntartalmú n 2 O 3 és nitrogén n 2 O 5 anhidrideket oldunk vízben, salétromsav hno2 és Salétromsav hno 3, sókat képez - nitritekÉs nitrátok. Az A. csak magas hőmérsékleten és katalizátorok jelenlétében egyesül hidrogénnel, és ebben az esetben ammónia nh 3 . Az ammónián kívül számos más ammónia hidrogénnel alkotott vegyülete is ismert, például hidrazin h 2 n-nh 2, diimid hn=nh, salétromsav hn 3 (h-n=n ? n), oktazon n 8 h 14 stb.; Az A. hidrogénnel alkotott vegyületeinek többségét csak szerves származékok formájában izolálták. Az A. nem lép kölcsönhatásba közvetlenül a halogénekkel, így az összes A. halogenid csak közvetetten állítható elő, például nitrogén-fluorid nf 3 - fluor ammóniával való reagáltatásával. Az A. halogenidek általában alacsony rezisztenciájú vegyületek (az nf 3 kivételével); Az A. oxihalogenidjei stabilabbak - nof, noci, nobr, n0 2 f és no2ci. Közvetlen kapcsolat a kénnel sem fordul elő; nitrogéntartalmú ként n 4 s 4 folyékony kén és ammónia reakciójával nyerik. Amikor a forró koksz kölcsönhatásba lép az oxigénnel, képződik cianogén(cn).;. Az A. hevítését acetilénnel c 2 óra 2 1500 °C-ra lehet elérni hidrogén cianid hcn. A gyémántok kölcsönhatása fémekkel magas hőmérsékleten vezet a képződéshez nitridek(például mg 3 n 2).

Ha közönséges A. elektromos kisüléseknek van kitéve [nyomás 130-270 n/m 2(1- 2 Hgmm)], vagy a B-, ti-, mg- és Ca-nitridek bomlása, valamint a levegőben történő elektromos kisülések során aktív A. képződhet, amely A. molekulák és atomok keveréke, megnövekedett energiatartalékkal. . A molekuláris oxigénnel ellentétben az aktív oxigén nagyon erőteljes kölcsönhatásba lép oxigénnel, hidrogénnel, kéngőzzel, foszforral és bizonyos fémekkel.

Az A. nagyon sok fontos szerves vegyület része ( aminok, aminosavak, nitrovegyületek satöbbi.).

Átvétel és jelentkezés. A laboratóriumban az A. könnyen előállítható tömény ammónium-nitrit oldat melegítésével: nh4no2 \u003d n 2 + 2h 2 O. Az A. előállításának technikai módszere az előzetesen cseppfolyósított levegő elválasztásán alapul, amelyet ezután desztillálnak. .

A kivont szabad ammónia nagy részét az ammónia ipari előállítására használják fel, amelyet jelentős mennyiségben salétromsavvá, műtrágyává, robbanóanyaggá stb. dolgoznak fel. Az ammónia elemekből történő közvetlen szintézise mellett az 1905-ben kifejlesztett ciánamid , ipari módszerrel rendelkezik, amely azon alapul, hogy 1000°C-on kalcium-karbid(melyet mész és szén keverékének elektromos kemencében történő hevítésével nyernek) reagál a szabad A-val.: CaC + n - \u003d cacn + C. kalcium-cianamid túlhevített vízgőz hatására ammónia felszabadulásával bomlik:

cacn + ZN 2 O \u003d CaCO 3 + 2nh 3.

A Free A.-t az ipar számos ágában használják: inert közegként különféle kémiai és kohászati ​​eljárásokban, higanyhőmérők szabad tereinek kitöltésére, éghető folyadékok szivattyúzására stb. A Liquid A.-t különféle hűtőberendezésekben alkalmazzák. Tárolása és szállítása acél Dewar edényekben történik, gáznemű A. sűrített formában - hengerekben. Az A. számos vegyületét széles körben alkalmazzák A kötött A. előállítása az I. világháború után kezdett intenzíven fejlődni, és mára óriási méreteket öltött.

Megvilágított.: Nekrasov B.V., Az általános kémia alapjai, 1. kötet, M., 1965; Remi G., Szervetlen kémia tantárgy, ford. német nyelvből, 1. kötet, M., 1963: Chemistry and technology of kötött nitrogen, [M.-L.], 1934; KHE, 1. kötet, M., 1961.

  1. nitrogén – (Alchem.) A természet teremtő elve, melynek nagy része az asztrális fényben tárolódik. Egy keresztet ábrázoló alak szimbolizálja (vö. Teozófiai szótár
  2. Azot – Az'ot (megerősített hely) (Józs.13:3; Józsué 15:47; 1.Sám. 5:1, 3,5-7; 1.Sám. 6:17; 2. Kr. 26:6; Neh. 7; Neh.13:23; Iz.20:1; Jer.25:20; Am.1:8; Am.3:9; Zef.2:4; Zak.9:6; ApCsel.8:40) - az öt fő filiszteus város egyike. Vihljantsev bibliai szótára
  3. nitrogén - nitrogén m. Vegyi elem, színtelen és szagtalan gáz, amely a levegő nagy részét alkotja, és a növények táplálkozásának egyik fő eleme. Efremova magyarázó szótára
  4. NITROGÉN - NITROGÉN (lat. Nitrogénium) - N, a periódusos rendszer V. csoportjába tartozó kémiai elem, 7-es rendszám, 14,0067 atomtömeg. A név a görög a - negatív előtag és zoe - életből származik (nem támogatja a légzést és az égést). Nagy enciklopédikus szótár
  5. nitrogén - Nitrogén, pl. nem, m. [görögből. negatív a és zoe – élet]. Színtelen, szagtalan gáz, amely a levegőben található. || Kémiai elem (chem.). Idegen szavak nagy szótára
  6. nitrogén – Kölcsön. a franciáktól lang. a 18. században Franz. Az azote Lavoisier vegyész neoplazmája (görögül: "nem" és zōos "élő"). A nitrogén szó szerint azt jelenti, hogy "nem ad életet". Lásd a zoológiát azonos gyökérrel. Shansky etimológiai szótára
  7. nitrogén - NITROGEN -a; m [francia. azote a görögből. an- - nem-, anélkül- és zōtikos - életet adni]. Kémiai elem (N), színtelen és szagtalan gáz, amely nem támogatja a légzést és az égést (térfogatát és tömegét tekintve a levegő fő részét alkotja ... Kuznyecov magyarázó szótára
  8. nitrogén - AZ’OT, nitrogén, pl. nem, férjem (a ·görög ·negatív a és zoe - élet). Színtelen, szagtalan gáz, amely a levegőben található. | Kémiai elem (chem.). Usakov magyarázó szótára
  9. Nitrogén - I (kémiai jele N, atomtömeg - 14) - az egyik kémiai elem; színtelen gáz, szagtalan és íztelen; nagyon kevéssé oldódik vízben. Fajsúlya 0,972. Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára
  10. nitrogén - NITROGEN, a, m. Kémiai elem, színtelen és szagtalan gáz, a levegő fő összetevője, amely fehérjéknek és nukleinsavaknak is része. | adj. nitrogéntartalmú, ó, ó és nitrogéntartalmú, ó, jaj. Salétromsav, salétromsav. Nitrogén műtrágyák. Ozhegov magyarázó szótára
  11. Azot – Azot (Asdod), amelyet először Józsué 11:22-ben említenek az enákok városaként. Később Gázával, Ascalonnal, Gáttal és Ekronnal együtt az öt nagy filiszteus városállam között nevezték el (Józs 13:3; 1Sám 6:17). acc. Józsué 15:47... Brockhaus Biblia Enciklopédia
  12. Azoth - (megerősített hely; Józsué 11:22, 13:3, 15:47, Ítélet 1:18, ApCsel 8:40) - a filiszteusok öt fő városának egyike, a Földközi-tenger keleti partján, között Akkaron és Ascalon, 15 -ty vagy 20 angol. mérföldre Gázából. Biblia enciklopédia archim. Nicephorus
  13. nitrogén - NITROGÉN (a görögből a - előtag, itt hiányt és életet jelent; lat. Nitrogénium, nitrumból - salétrom és a görög gennao - szülök, termelek) N chem. elem V gr. periodikus rendszer, at. n. 7, at. m. 14,0067. Természetes Kémiai Enciklopédia
  14. nitrogén - -a, m. Kémiai elem, színtelen és szagtalan gáz, amely nem támogatja az égést (térfogatban vagy tömegben a levegő fő részét teszi ki, a növényi táplálkozás egyik fő eleme). [Francia] azote a görögből. 'α- - nem-, anélkül- és ζωή - élet] Akadémiai kisszótár
  15. nitrogén - francia - azote. görögül - azoos (nem élő). A "nitrogén" szó a 18. század óta vált ismertté és használt oroszul. mint tudományos kifejezés egy kémiai elemre, egy színtelen gázra. Szemjonov etimológiai szótára
  16. Azot - Azōtus, Ἄζωτος város Palesztinában, közel a tengerhez. Meghódította az egyiptomi Psammetichus (Hdt. 2.157), valamint Jonathan Maccabee, aki elpusztította. Kr.e. 56-ban más városokkal együtt Gabinius prokonzul újjáépítette. A. az Ószövetségben, n. Esdud falu. Klasszikus régiségek szótára
  17. nitrogén - NITROGEN (a görög a- - előtagból, itt hiányt jelent, és Joe - életet; lat. Nitrogénium), N, chem. elem, színtelen gáz. Fő tömege szabad állapotban koncentrálódik a légkörben. Mezőgazdasági szókincs
  18. nitrogén - Nitrogén /. Morfémikus helyesírási szótár
  19. NITROGÉN - NITROGÉN (N szimbólum), színtelen és szagtalan kémiai elem, amely Mengyelejev periodikus rendszerének V. csoportjába tartozik. 1772-ben fedezték fel, általában gázként találják meg. Ez a Föld légkörének fő összetevője (a térfogat 78%-a). Tudományos és műszaki szótár
  20. nitrogén - orph. nitrogén, -a Lopatin helyesírási szótára
  21. nitrogén – Ezt a szót mesterségesen hozták létre 1787-ben, amikor tudományos kifejezésre volt szükség ennek a gáznak a nevéhez. Mivel ez a gáz nem támogatja a légzést, és ennek megfelelően adták neki a nevet ... Krylov etimológiai szótára
  22. Nitrogén - I A nitrogén (Nitrogénium, N) a D.I. V. csoportjába tartozó kémiai elem. Mengyelejev, a természet egyik leggyakoribb kémiai eleme. Minden élő szervezetben... Orvosi Enciklopédia
  23. Nitrogén - N (lat. Nitrogenium * a. nitrogén; n. Stickstoff; f. azot, nitrogén; és. nitrogén), - chem. az V. csoport periodikus eleme. Mengyelejev rendszerei, at.s. 7, at. m. 14,0067. 1772-ben nyitották meg kutató D. Rutherford. Normál körülmények között a. Hegyi Enciklopédia
  24. nitrogén - Nitrogén, nitrogén, nitrogén, nitrogén, nitrogén, nitrogén, nitrogén, nitrogén, nitrogén, nitrogén, nitrogén, nitrogén Zaliznyak nyelvtani szótára
  25. nitrogén - NITROGEN m. bázis, a salétrom fő eleme; salétrom, salétrom, salétrom; levegőnk fő mennyiségi összetevője (nitrogén - 79 térfogat, oxigén - 21). Nitrogéntartalmú, nitrogéntartalmú, nitrogéntartalmú nitrogéntartalmú. Dahl magyarázó szótára
  26. nitrogén - főnév, szinonimák száma: 8 gáz 55 nemfém 17 nitrogén 1 organogén 6 nitrát 3 salétrom 3 salétrom 3 elem 159 Az orosz nyelv szinonimák szótára
  27. nitrogén - NITROGÉN -a m. azote m.<�араб. 1787. Лексис.1. алхим. Первая материя металлов - металлическая ртуть. Сл. 18. Пустился он <�парацельс>a világ végére, mindenkinek megfizethető áron kínálva a Laudanumot és a nitrogént... Orosz gallicizmusok szótára

A cikk tartalma

NITROGÉN, N (nitrogén), kémiai elem (7. szám) Az elemek periódusos rendszerének VA alcsoportja. A Föld légköre 78 térfogatszázalék nitrogént tartalmaz. Hogy megmutassuk, milyen nagyok ezek a nitrogéntartalékok, megjegyezzük, hogy a földfelszín minden négyzetkilométere feletti légkörben annyi nitrogén található, hogy akár 50 millió tonna nátrium-nitrátot vagy 10 millió tonna ammóniát (a nitrogén kombinációja hidrogén) nyerhető belőle, és ez mégis csak kis töredéke a földkéregben található nitrogénnek. A szabad nitrogén jelenléte jelzi annak tehetetlenségét és azt, hogy nehéz kölcsönhatásba lépni más elemekkel normál hőmérsékleten. A kötött nitrogén szerves és szervetlen anyagoknak egyaránt része. A növényi és állati élet szénhez kötött nitrogént és oxigént tartalmaz a fehérjékben. Ezen kívül ismertek és nagy mennyiségben beszerezhetők nitrogéntartalmú szervetlen vegyületek, például nitrátok (NO 3 -), nitritek (NO 2 -), cianidok (CN -), nitridek (N 3 -) és azidok (N). 3 -).

Történelmi hivatkozás.

A. Lavoisier kísérletei, amelyek a légkör életfenntartó és égési folyamatok fenntartásában betöltött szerepének tanulmányozásával foglalkoztak, megerősítették egy viszonylag inert anyag létezését a légkörben. Mivel nem állapította meg az égés után visszamaradt gáz elemi természetét, Lavoisier azotának nevezte, ami az ógörögül „élettelent” jelent. 1772-ben D. Rutherford Edinburgh-ból megállapította, hogy ez a gáz egy elem, és "káros levegőnek" nevezte. A nitrogén latin neve a görög nitron és szavakból származik gen, ami azt jelenti, hogy "salétromképződés".

A nitrogén rögzítése és a nitrogén körforgása.

A "nitrogénkötés" kifejezés a légköri nitrogén N 2 megkötésének folyamatára vonatkozik. A természetben ez kétféleképpen történhet: vagy a hüvelyesek, például a borsó, a lóhere és a szójabab, csomókat halmoznak fel a gyökereiken, amelyekben a nitrogénmegkötő baktériumok nitráttá alakítják, vagy a légköri nitrogén oxigén hatására oxidálódik. villámkisülés. S. Arrhenius megállapította, hogy évente akár 400 millió tonna nitrogént is rögzítenek ilyen módon. A légkörben a nitrogén-oxidok az esővízzel egyesülve salétromsav és salétromsav keletkezik. Emellett megállapították, hogy esővel és hóval kb. 6700 g nitrogén; a talajba érve nitritté és nitráttá alakulnak. A növények nitrátokat használnak növényi fehérjék képzésére. Az állatok ezeket a növényeket fogyasztva felszívják a növények fehérjeanyagait, és állati fehérjékké alakítják azokat. Az állatok és növények elpusztulása után lebomlanak, a nitrogénvegyületek ammóniává alakulnak. Az ammóniát kétféleképpen hasznosítják: a nitrátokat nem képző baktériumok elemivé bontják, nitrogént és hidrogént szabadítanak fel, más baktériumok pedig nitriteket képeznek belőle, amelyeket más baktériumok nitráttá oxidálnak. Így a természetben a nitrogén körforgás, vagy a nitrogén körforgás megy végbe.

Az atommag és az elektronhéj szerkezete.

A természetben a nitrogénnek két stabil izotópja létezik: 14 tömegszámú (7 protont és 7 neutront tartalmaz) és 15 tömegszámú (7 protont és 8 neutront tartalmaz). Arányuk 99,635:0,365, tehát a nitrogén atomtömege 14,008. Az instabil 12 N, 13 N, 16 N, 17 N nitrogén izotópokat mesterségesen kaptuk. Sematikusan a nitrogénatom elektronszerkezete a következő: 1 s 2 2s 2 2px 1 2py 1 2pz 1 . Ezért a külső (második) elektronhéjon 5 elektron található, amelyek részt vehetnek a kémiai kötések kialakításában; a nitrogénpályák elektronokat is tudnak fogadni, pl. (–III)-tól (V)-ig oxidációs állapotú vegyületek képződése lehetséges, ezek ismertek.

Molekuláris nitrogén.

A gázsűrűség definícióiból megállapították, hogy a nitrogénmolekula kétatomos, azaz. a nitrogén molekulaképlete Nє N (vagy N 2). Két nitrogénatom három külső 2-vel rendelkezik p-az egyes atomok elektronjai hármas kötést alkotnak: N::: N:, elektronpárokat alkotva. A mért N–N atomközi távolság 1,095 Å. Mint a hidrogén esetében ( cm. HIDROGÉN) nitrogénmolekulák léteznek különböző - szimmetrikus és antiszimmetrikus - nukleáris spinekkel. Normál hőmérsékleten a szimmetrikus és az antiszimmetrikus formák aránya 2:1. Szilárd állapotban a nitrogénnek két módosulása ismert: a- köbös és b– hatszögletű, átmeneti hőmérséklettel a ® b-237,39 ° C. Módosítás b olvad -209,96 °C-on és forráspontja -195,78 °C 1 atm nyomáson ( cm. lapon. 1).

Egy mól (28,016 g vagy 6,023 H 10 23 molekula) molekuláris nitrogén atomokra (N 2 2N) történő disszociációs energiája körülbelül –225 kcal. Ezért az atomos nitrogén csendes elektromos kisüléssel képződik, és kémiailag aktívabb, mint a molekuláris nitrogén.

Átvétel és jelentkezés.

Az elemi nitrogén előállításának módja a kívánt tisztaságtól függ. Hatalmas mennyiségű nitrogént nyernek az ammónia szintéziséhez, míg kis nemesgáz-keverékek elfogadhatók.

nitrogén a légkörből.

Gazdasági szempontból a nitrogén légkörből való felszabadulása a tisztított levegő (vízgőz, CO 2, por, egyéb szennyeződések eltávolítása) cseppfolyósítási módszerének olcsóságából adódik. Az ilyen levegő egymást követő kompressziós, hűtési és expanziós ciklusai annak cseppfolyósodásához vezetnek. A folyékony levegőt frakcionált desztillációnak vetik alá, lassú hőmérséklet-emelkedéssel. Először nemesgázok szabadulnak fel, majd nitrogén, és folyékony oxigén marad. A tisztítást többszörös frakcionálási eljárással érik el. Ezzel a módszerrel évente sok millió tonna nitrogént állítanak elő, főként az ammónia szintézisére, amely a különböző nitrogéntartalmú vegyületek előállításának technológiájának alapanyaga az ipar és a mezőgazdaság számára. Ezenkívül gyakran használnak tisztított nitrogénatmoszférát, ha az oxigén jelenléte elfogadhatatlan.

laboratóriumi módszerek.

A laboratóriumban kis mennyiségű nitrogént különféle módon lehet előállítani ammónia vagy ammóniumion oxidálásával, pl.

Az ammóniumion nitritionnal történő oxidációja nagyon kényelmes:

Más módszerek is ismertek - azidok bomlása hevítéskor, ammónia lebontása réz(II)-oxiddal, nitritek kölcsönhatása szulfaminsavval vagy karbamiddal:

Az ammónia magas hőmérsékleten történő katalitikus lebontásával nitrogén is nyerhető:

fizikai tulajdonságok.

A nitrogén néhány fizikai tulajdonságát a táblázat tartalmazza. 1.

1. táblázat A NITROGÉN NÉHÁNY FIZIKAI TULAJDONSÁGA
Sűrűség, g/cm3 0,808 (folyékony)
Olvadáspont, °С –209,96
Forráspont, °C –195,8
Kritikus hőmérséklet, °С –147,1
Kritikus nyomás, atm a 33,5
Kritikus sűrűség, g / cm 3 a 0,311
Fajlagos hőkapacitás, J/(molChK) 14,56 (15°C)
Elektronegativitás Pauling szerint 3
kovalens sugár, 0,74
kristály sugár, 1,4 (M 3–)
Ionizációs potenciál, V b
első 14,54
második 29,60
a Az a hőmérséklet és nyomás, amelyen a folyékony és a gáznemű nitrogén sűrűsége azonos.
b Az első külső és a következő elektronok eltávolításához szükséges energia mennyisége 1 mól atomi nitrogénre vonatkoztatva.

Kémiai tulajdonságok.

Mint már említettük, a nitrogén domináns tulajdonsága normál hőmérsékleti és nyomási körülmények között a tehetetlensége vagy alacsony kémiai aktivitása. A nitrogén elektronszerkezete 2-es elektronpárt tartalmaz s-szint és három félig töltött 2 R-pályák, tehát egy nitrogénatom legfeljebb négy másik atomot tud megkötni, azaz. koordinációs száma négy. Egy atom kis mérete korlátozza a hozzá köthető atomok vagy atomcsoportok számát is. Ezért a VA alcsoport más tagjainak számos vegyülete vagy egyáltalán nem rendelkezik analógokkal a nitrogénvegyületek között, vagy a hasonló nitrogénvegyületek instabilnak bizonyulnak. Így a PCl 5 stabil vegyület, míg az NCl 5 nem létezik. A nitrogénatom képes kapcsolódni egy másik nitrogénatomhoz, így több meglehetősen stabil vegyületet képez, mint például a hidrazin N 2 H 4 és fém-azidok MN 3 . Ez a fajta kötés szokatlan a kémiai elemeknél (a szén és a szilícium kivételével). Magas hőmérsékleten a nitrogén sok fémmel reagál, és részben ionos nitrideket képez M x N y. Ezekben a vegyületekben a nitrogén negatív töltésű. táblázatban. A 2. ábra az oxidációs állapotokat és a megfelelő vegyületek példáit mutatja.

Nitridek.

Az elektropozitívabb elemeket, fémeket és nemfémeket tartalmazó nitrogénvegyületek – nitridek – hasonlóak a karbidokhoz és hidridekhez. Az M–N kötés természetétől függően ionos, kovalens és köztes típusú kötésekre oszthatók. Általában ezek kristályos anyagok.

Ionos nitridek.

Ezekben a vegyületekben a kötés magában foglalja az elektronok átvitelét a fémből a nitrogénbe az N 3– ion képződésével. Ezek a nitridek a Li 3 N, Mg 3 N 2, Zn 3 N 2 és Cu 3 N 2 . A lítium mellett az IA alcsoportba tartozó egyéb alkálifémek nem képeznek nitrideket. Az ionos nitridek magas olvadáspontúak, vízzel reagálva NH 3 és fémhidroxidok keletkeznek.

kovalens nitridek.

Ha a nitrogén elektronjai egy másik elem elektronjaival együtt vesznek részt egy kötés kialakításában anélkül, hogy a nitrogénből egy másik atomba átkerülnének, kovalens kötéssel rendelkező nitridek képződnek. A hidrogén-nitridek (pl. ammónia és hidrazin) teljesen kovalensek, akárcsak a nitrogén-halogenidek (NF 3 és NCl 3). A kovalens nitridek közé tartoznak például a Si 3 N 4 , P 3 N 5 és BN - rendkívül stabil fehér anyagok, és a BN-nek két allotróp módosulata van: hatszögletű és gyémántszerű. Ez utóbbi nagy nyomáson és hőmérsékleten jön létre, és keménysége közel áll a gyémánt keménységéhez.

Köztes típusú kötésű nitridek.

Az átmeneti elemek magas hőmérsékleten reagálnak az NH 3-mal, és szokatlan vegyületcsoportot képeznek, amelyben a nitrogénatomok szabályosan elhelyezkedő fématomok között oszlanak meg. Ezekben a vegyületekben nincs egyértelmű elektroneltolódás. Ilyen nitridek például a Fe 4 N, W 2 N, Mo 2 N, Mn 3 N 2. Ezek a vegyületek általában teljesen inertek és jó elektromos vezetőképességgel rendelkeznek.

A nitrogén hidrogénvegyületei.

A nitrogén és a hidrogén kölcsönhatásba lépve olyan vegyületeket képez, amelyek homályosan hasonlítanak a szénhidrogénekre. A hidrogén-nitrogének stabilitása csökken a láncban lévő nitrogénatomok számának növekedésével, ellentétben a szénhidrogénekkel, amelyek hosszú láncban is stabilak. A legfontosabb hidrogén-nitridek az ammónia NH 3 és a hidrazin N 2 H 4 . Ide tartozik a HNNN (HN 3) hidrogén-nitrogénsav is.

Ammónia NH3.

Az ammónia a modern gazdaság egyik legfontosabb ipari terméke. A 20. század végén Az USA-ban kb. 13 millió tonna ammónia évente (vízmentes ammóniára vonatkoztatva).

A molekula szerkezete.

Az NH 3 molekula szinte piramis alakú. A H–N–H kötésszög 107°, ami közel áll a 109°-os tetraéderszöghez. A nem megosztott elektronpár ekvivalens a hozzátartozó csoporttal, ennek eredményeként a nitrogén koordinációs száma 4, és a nitrogén a tetraéder közepén helyezkedik el.

az ammónia tulajdonságai.

Az ammónia néhány fizikai tulajdonságát a vízzel összehasonlítva a táblázat tartalmazza. 3.

Az ammónia forrás- és olvadáspontja sokkal alacsonyabb, mint a vízé, annak ellenére, hogy a molekulatömegek hasonlóak és a molekulák szerkezete hasonló. Ez annak köszönhető, hogy a vízben a molekulák közötti kötések viszonylag erősebbek, mint az ammóniában (az ilyen intermolekuláris kötést hidrogénnek nevezik).

ammónia oldószerként.

A folyékony ammónia nagy dielektromos állandója és dipólusmomentuma lehetővé teszi poláris vagy ionos szervetlen anyagok oldószereként való alkalmazását. Az ammónia oldószer köztes helyet foglal el a víz és a szerves oldószerek, például az etil-alkohol között. Az alkáli- és alkáliföldfémek ammóniában oldódnak, sötétkék oldatokat képezve. Feltételezhető, hogy a vegyértékelektronok szolvatációja és ionizációja oldatban történik a séma szerint

A kék szín a szolvatációhoz és az elektronok mozgásához vagy a folyadékban lévő "lyukak" mozgásához kapcsolódik. Folyékony ammóniában magas nátriumkoncentráció esetén az oldat bronzszínűvé válik, és nagy elektromos vezetőképesség jellemzi. A meg nem kötött alkálifém az ammónia elpárologtatásával vagy nátrium-klorid hozzáadásával választható el az ilyen oldattól. A fémek ammóniában készült oldatai jó redukálószerek. Az autoionizáció folyékony ammóniában megy végbe

hasonló a vízben végbemenő folyamathoz:

Mindkét rendszer egyes kémiai tulajdonságait a táblázatban hasonlítjuk össze. 4.

A folyékony ammónia, mint oldószer előnyt jelent bizonyos esetekben, amikor a komponensek vízzel való gyors kölcsönhatása miatt (például oxidáció és redukció) lehetetlen vízben reakciókat végrehajtani. Például a folyékony ammóniában a kalcium reakcióba lép a KCl-dal, CaCl 2-t és K-t képezve, mivel a CaCl2 nem oldódik folyékony ammóniában, de a K oldódik, és a reakció teljesen lezajlik. Vízben egy ilyen reakció lehetetlen a Ca és a víz gyors kölcsönhatása miatt.

Ammónia beszerzése.

Az ammóniumsókból erős bázis, például NaOH hatására gáznemű NH 3 szabadul fel:

A módszer laboratóriumi körülmények között alkalmazható. A kismértékű ammóniatermelés nitridek, például Mg 3 N 2 vízzel történő hidrolízisén is alapul. A kalcium-cianamid CaCN 2 ammóniát is képez, amikor vízzel kölcsönhatásba lép. Az ammónia előállításának fő ipari módszere a légköri nitrogénből és hidrogénből magas hőmérsékleten és nyomáson történő katalitikus szintézis:

Ehhez a szintézishez a hidrogént szénhidrogének termikus krakkolása, vízgőz szénre vagy vasra gyakorolt ​​hatására, alkoholok vízgőzzel történő lebontásával vagy víz elektrolízisével nyerik. Számos szabadalom született az ammónia szintézisére, amelyek az eljárás körülményei között (hőmérséklet, nyomás, katalizátor) különböznek egymástól. A szén termikus desztillációja során létezik egy ipari termelési módszer. F. Haber és K. Bosch nevéhez fűződik az ammóniaszintézis technológiai fejlődése.

4. táblázat. A VÍZ ÉS AMMÓNIA KÖZEG REAKCIÓI ÖSSZEHASONLÍTÁSA
Vízi környezet Ammónia közeg
Semlegesítés
OH - + H 3 O + ® 2H 2 O NH 2 - + NH 4 + ® 2NH 3
Hidrolízis (protolízis)
PCl 5 + 3H 2 O POCl 3 + 2H 3 O + + 2Cl – PCl 5 + 4NH 3 PNCl 2 + 3NH 4 + + 3Cl -
helyettesítés
Zn + 2H 3 O + ® Zn 2+ + 2H 2 O + H 2 Zn + 2NH4 + ® Zn 2+ + 2NH3 + H2
megoldása (komplexitás)
Al 2 Cl 6 + 12H 2 O 2 3+ + 6Cl - Al 2 Cl 6 + 12NH 3 2 3+ + 6Cl -
Amfoter
Zn 2+ + 2OH - Zn (OH) 2 Zn 2+ + 2NH 2 - Zn (NH 2) 2
Zn(OH)2 + 2H3O + Zn2+ + 4H2O Zn(NH 2) 2 + 2NH 4 + Zn 2+ + 4NH 3
Zn(OH) 2 + 2OH – Zn(OH) 4 2– Zn(NH 2) 2 + 2NH 2 – Zn(NH 2) 4 2–

Az ammónia kémiai tulajdonságai.

táblázatban említett reakciókon kívül. 4, az ammónia vízzel reagál, és az NH 3 H H 2 O vegyületet képezi, amelyet gyakran tévesen NH 4 OH ammónium-hidroxidnak tekintenek; valójában az NH 4 OH létezése oldatban nem bizonyított. Az ammónia vizes oldata ("ammónia") főként NH 3 -ból, H 2 O-ból és kis koncentrációjú NH 4 + és OH - ionokból áll, amelyek a disszociáció során keletkeznek.

Az ammónia fő természetét egy magányos nitrogén elektronpár jelenléte magyarázza: NH 3 . Ezért az NH 3 egy Lewis-bázis, amely a legmagasabb nukleofil aktivitással rendelkezik, amely protonnal vagy hidrogénatom magjával való asszociáció formájában nyilvánul meg:

Bármely ion vagy molekula, amely képes elfogadni egy elektronpárt (elektrofil vegyület), reakcióba lép az NH 3-mal, és koordinációs vegyületet képez. Például:

M szimbólum n A + egy átmeneti fémiont jelöl (a periódusos rendszer B-alcsoportjai, pl. Cu 2+ , Mn 2+ stb.). Bármely protikus (azaz H-tartalmú) sav reagál ammóniával vizes oldatban, és ammóniumsókat képez, mint például ammónium-nitrát NH 4 NO 3, ammónium-klorid NH 4 Cl, ammónium-szulfát (NH 4) 2 SO 4, foszfát-ammónium (NH 4) ) 3 PO 4. Ezeket a sókat széles körben használják a mezőgazdaságban műtrágyaként a nitrogén talajba juttatására. Az ammónium-nitrátot olcsó robbanóanyagként is használják; először fűtőolajjal (dízelolajjal) alkalmazták. Az ammónia vizes oldatát közvetlenül a talajba vagy öntözővízzel történő bejuttatásra használják. Az ammóniából és szén-dioxidból szintézissel nyert karbamid NH 2 CONH 2 szintén műtrágya. A gáznemű ammónia reakcióba lép fémekkel, például nátriummal és káliummal amidokat képezve:

Az ammónia reakcióba lép hidridekkel és nitridekkel, és amidokat is képez:

Az alkálifém-amidok (például NaNH 2) hevítés közben reagálnak N 2 O-val, és azidokat képeznek:

A gáznemű NH 3 magas hőmérsékleten fémekké redukálja a nehézfém-oxidokat, nyilvánvalóan az ammónia N 2 és H 2 bomlása során keletkező hidrogén miatt:

Az NH 3 molekulában lévő hidrogénatomok helyettesíthetők halogénnel. A jód tömény NH 3 oldattal reagál, NI 3 tartalmú anyagok keverékét képezve. Ez az anyag nagyon instabil, és a legkisebb mechanikai behatásra is felrobban. Az NH 3 és a Cl 2 reakciója NCl 3, NHCl 2 és NH 2 Cl klóraminokat eredményez. Ammónia-nátrium-hipoklorit NaOCl hatásának (NaOH-ból és Cl 2-ből képződik) a végtermék hidrazin:

Hidrazin.

A fenti reakciók módszerei N 2 H 4 H H 2 O összetételű hidrazin-monohidrát előállítására. A vízmentes hidrazint a monohidrát speciális desztillációjával BaO-val vagy más vízeltávolító anyagokkal állítják elő. Tulajdonságait tekintve a hidrazin kissé hasonlít a H 2 O 2 hidrogén-peroxidra. A tiszta vízmentes hidrazin színtelen, higroszkópos folyadék, forráspontja 113,5 °C; jól oldódik vízben, gyenge bázist képez

Savas környezetben (H +) a hidrazin oldható + X - típusú hidrazóniumsókat képez. A hidrazin és egyes származékai (pl. metil-hidrazin) oxigénnel való reakciójának könnyedsége lehetővé teszi, hogy folyékony hajtóanyag komponenseként használják fel. A hidrazin és származékai erősen mérgezőek.

nitrogén-oxidok.

Az oxigénnel rendelkező vegyületekben a nitrogén minden oxidációs állapotot mutat, és oxidokat képez: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2 (N 2 O 4), N 2 O 5. A nitrogén-peroxidok (NO 3, NO 4) képződéséről kevés információ áll rendelkezésre. 2HNO2. A tiszta N 2 O 3 alacsony hőmérsékleten kék folyadék formájában nyerhető (-20

Szobahőmérsékleten az NO 2 egy sötétbarna gáz, amelynek mágneses tulajdonságai vannak a párosítatlan elektron jelenléte miatt. 0 ° C alatti hőmérsékleten az NO 2 molekula dinitrogén-tetroxiddá dimerizálódik, és –9,3 ° C-on a dimerizáció teljesen lezajlik: 2NO 2 N 2 O 4. Folyékony állapotban csak 1% NO 2 nem dimerizálódik, és 100°C-on 10% N 2 O 4 marad dimer formájában.

A NO 2 (vagy N 2 O 4) meleg vízben reagál salétromsavat képezve: 3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO. A NO 2 technológia ezért nagyon fontos köztes lépésként egy iparilag fontos termék, a salétromsav előállításában.

Nitrogén-monoxid (V)

N 2 O 5 ( elavult. salétrom-anhidrid) - fehér kristályos anyag, amelyet salétromsav dehidratálásával nyernek foszfor-oxid P 4 O 10 jelenlétében:

2MX + H 2 N 2 O 2. Ha az oldatot elpárologtatjuk, egy fehér robbanóanyag képződik a javasolt szerkezettel: H–O–N=N–O–H.

Salétromsav

A HNO 2 tiszta formában nem létezik, azonban kis koncentrációjú vizes oldatok keletkeznek úgy, hogy a bárium-nitrithez kénsavat adnak:

Salétromsav keletkezik NO és NO 2 (vagy N 2 O 3) ekvimoláris elegyének vízben való feloldásával is. A salétromsav valamivel erősebb, mint az ecetsav. A nitrogén oxidáció foka benne +3 (szerkezete H–O–N=O), i.e. lehet oxidálószer és redukálószer is. Redukálószerek hatására általában NO-vá redukálódik, oxidálószerekkel kölcsönhatásba lépve pedig salétromsavvá oxidálódik.

Bizonyos anyagok, például fémek vagy jodidionok salétromsavban való oldódási sebessége a szennyeződésként jelenlévő salétromsav koncentrációjától függ. A salétromsav sói - nitritek - jól oldódnak vízben, kivéve az ezüst-nitrit. A NaNO 2-t festékek előállításához használják.

Salétromsav

A HNO 3 az egyik legfontosabb szervetlen termék a főbb vegyiparban. Számos más szervetlen és szerves anyag technológiájában használják, mint például robbanóanyagok, műtrágyák, polimerek és szálak, színezékek, gyógyszerek stb.

Irodalom:

Azotchik kézikönyve. M., 1969
Nekrasov B.V. Az általános kémia alapjai. M., 1973
A nitrogénkötés problémái. Szervetlen és fizikai kémia. M., 1982