Nitrogén jelölés a táblázatban. Nitrogén - Nagy Szovjet Enciklopédia

A nitrogén egy 7-es rendszámú kémiai elem. Szagtalan, íztelen és színtelen gáz.


Így az ember nem érzi a nitrogén jelenlétét a föld légkörében, miközben ennek az anyagnak a 78 százaléka. A nitrogén az egyik leggyakoribb anyag bolygónkon. Gyakran hallani, hogy nitrogén nélkül nem lenne élelem, és ez igaz. Hiszen az összes élőlényt alkotó fehérjevegyületek szükségszerűen tartalmaznak nitrogént.

Nitrogén a természetben

A nitrogén a légkörben két atomból álló molekulák formájában található. A nitrogén a légkör mellett a Föld köpenyében és a talaj humuszrétegében is megtalálható. Az ipari termelés fő nitrogénforrása az ásványi anyagok.

Az elmúlt évtizedekben azonban, amikor az ásványi készletek fogyni kezdtek, sürgetően szükség volt a nitrogén ipari méretekben történő leválasztására a levegőből. Ez a probléma mára megoldódott, és hatalmas mennyiségű nitrogént vonnak ki a légkörből ipari szükségletekhez.

A nitrogén szerepe a biológiában, a nitrogén körforgása

A Földön a nitrogén számos átalakuláson megy keresztül, amelyekben biotikus (élettel kapcsolatos) és abiotikus tényezők egyaránt szerepet játszanak. A nitrogén nem közvetlenül, hanem mikroorganizmusokon keresztül jut be a növényekbe a légkörből és a talajból. A nitrogénmegkötő baktériumok megtartják és feldolgozzák a nitrogént, így a növények által könnyen felvehető formává alakítják. A növényi testben a nitrogén komplex vegyületekké, különösen fehérjékké alakul.

A táplálékláncon keresztül ezek az anyagok a növényevők, majd a ragadozók szervezetébe kerülnek. Minden élőlény halála után a nitrogén visszatér a talajba, ahol lebomlik (ammonifikáció és denitrifikáció). A nitrogén megkötődik a talajban, ásványi anyagokban, vízben, belép a légkörbe, és a kör megismétlődik.

Nitrogén alkalmazása

A nitrogén felfedezése után (ez a 18. században történt) alaposan tanulmányozták magának az anyagnak, vegyületeinek tulajdonságait, a gazdaságban való felhasználásának lehetőségét. Mivel bolygónk nitrogéntartalékai hatalmasak, ezt az elemet rendkívül aktívan használják.


A tiszta nitrogént folyékony vagy gáznemű formában használják. A folyékony nitrogén hőmérséklete mínusz 196 Celsius fok, és a következő területeken használják:

— az orvostudományban. A folyékony nitrogén hűtőközeg a krioterápiás eljárásokban, vagyis a hidegkezelésben. A gyorsfagyasztást különféle daganatok eltávolítására használják. A szövetmintákat és az élő sejteket (különösen a spermát és a petéket) folyékony nitrogénben tárolják. Az alacsony hőmérséklet lehetővé teszi a bioanyag hosszú távú megőrzését, majd felengedését és felhasználását.

Tudományos-fantasztikus írók fogalmazták meg annak lehetőségét, hogy a teljes élő szervezeteket folyékony nitrogénben tárolják, és ha szükséges, károsodás nélkül leolvasztják. A valóságban azonban még nem sikerült elsajátítani ezt a technológiát;

— az élelmiszeriparban Folyékony nitrogént használnak folyadékok palackozásakor, hogy inert környezetet hozzon létre a tartályban.

Általában a nitrogént olyan területeken használják, ahol oxigén nélküli gáznemű környezetre van szükség, pl.

— a tűzoltásban. A nitrogén kiszorítja az oxigént, ami nélkül az égési folyamatok nem támogatottak, és a tűz kialszik.

A nitrogéngázt a következő iparágakban alkalmazzák:

— ételgyártás. A nitrogént inert gáz-halmazállapotú közegként használják a csomagolt termékek frissességének megőrzésére;

— az olajiparban és a bányászatban. A csővezetékeket és a tartályokat nitrogénnel öblítik ki, és azt a bányákba fecskendezik, hogy robbanásbiztos gázkörnyezetet alakítsanak ki;

— a repülőgépgyártásban Az alváz gumik nitrogénnel vannak felfújva.

A fentiek mindegyike a tiszta nitrogén használatára vonatkozik, de ne felejtsük el, hogy ez az elem a kiindulási anyag különféle vegyületek tömegének előállításához:

- ammónia. Rendkívül keresett nitrogéntartalmú anyag. Az ammóniát műtrágyák, polimerek, szóda és salétromsav előállításához használják. Az orvostudományban és a hűtőberendezések gyártásában használják;

— nitrogén műtrágyák;

- robbanóanyagok;

- festékek stb.


A nitrogén nemcsak az egyik legelterjedtebb kémiai elem, hanem egy nagyon szükséges komponens is, amelyet az emberi tevékenység számos ágában használnak.

A nitrogén 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 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 és Daniel Rutherford.

A kísérlet eredményeként ő volt az első, aki izolált egy kémiai elemet, de soha nem vette észre, hogy egyszerű anyagot kapott. Beszámolt tapasztalatairól, és számos tanulmányt is végzett. Valószínűleg Priestleynek is sikerült elkülönítenie ezt az elemet, de a tudós nem értette, mit kapott pontosan, így nem érdemelte meg a felfedező címet. Karl Scheele ugyanazt a kutatást végezte velük egy időben, de nem jutott a kívánt eredményre.

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

A nitrogén név eredete

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

A nitrogént latinul „nitrogéniumnak” nevezik, ami azt jelenti, hogy „salipéter szülni”. A nitrogén megnevezése a latin nyelvből származik - az N betűből. De maga a név nem honosodott meg sok országban.

Elemprevalencia

A nitrogén talán az egyik legelterjedtebb elem bolygónkon, bősége szerint 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 halmazállapota, széles körben használják az iparban, az építőiparban és az orvostudományban. Szerves anyagok fagyasztására, hűtőberendezésekre, valamint a gyógyászatban szemölcsök eltávolítására (esztétikai gyógyászat) használják.

A folyékony nitrogén nem mérgező és nem robbanásveszélyes.

Molekuláris nitrogén

A molekuláris nitrogén egy olyan elem, amely bolygónk légkörében található, és a legtöbbet alkotja. A molekuláris nitrogén képlete N2. 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 konzisztenciája hasonló a vízhez, és ugyanolyan átlátszó és színtelen. A nitrogénnek van egy másik aggregációs állapota -210 fok alatt, szilárd anyaggá alakul, és sok nagy hófehér kristályt képez. Felszívja az oxigént a levegőből.

Kémiai tulajdonságok

A nitrogén a nemfémek csoportjába tartozik, és ebbe a csoportba tartozó más kémiai elemek tulajdonságait veszi át. Általában a nemfémek 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 anélkül, hogy bármilyen károsodást vagy egyéb hatást okozna az emberi szervezetben). 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, amely az autók kipufogógázaiban található, és súlyosan szennyezi a légkört.

A salétromsav, amelyet hidrogénatomok, nitrogénatomok és három oxigénatom alkotnak, 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 fekélyek és kémiai égési sérülések a bőrön.

Az emberek tévesen azt hiszik, hogy a szén-dioxid nitrogén. Valójában kémiai tulajdonságai miatt az 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 tűzálló gáz. Ezenkívül megakadályozza a rothadást és az oxidációt. Jelenleg a bányákban nitrogént használnak a robbanásbiztos környezet megteremtésére. A nitrogéngázt a petrolkémiai termékekben használják.

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

Az élelmiszeriparban ezt az anyagot élelmiszer-adalékanyagként tartják nyilván.

Keverék vagy tiszta anyag?

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

Állandó tulajdonságok egész sorával 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, mert 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 véletlen, hogy az iskolai kémia egy olyan kémiai elem, mint a nitrogén tanulmányozásával kezdődik.

1. nitrogén – (Alchem.) A természet teremtő elve, melynek nagy része az asztrális fényben tárolódik. Egy keresztet ábrázoló alak szimbolizálja (vö. Teozófiai szótár
2. Azoth – Az'ot (megerősített hely) (Józs 13:3; Józsué 15:47; 1Királyok 5:1, 3,5-7; 1Királyok 6:17; 2Krónika 26:6; Neh.4:7; Neh .13:23; am.3:9) – az öt fő filiszteus város egyike. Vihljantsev bibliai szótár
3. nitrogén - nitrogén m Vegyi elem, színtelen és szagtalan gáz, amely a levegő nagy részét alkotja, és a növények táplálkozásának egyik fő eleme. Magyarázó szótár, Efremova
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 előtagból és zoe - életből származik (nem támogatja a légzést és az égést). Nagy enciklopédikus szótár
5. nitrogén - Nitrogén, pl. nem, m [görögből. neg. a és zoe – élet]. Színtelen és szagtalan gáz, amely a levegőben található. || Vegyi elem (kémiai). Idegen szavak nagy szótára
6. nitrogén – Kölcsön franciából nyelv a 18. században Franz. Az azote Lavoisier kémikus új formációja (görögül a "nem" és a zōos "élő"). A nitrogén szó szerint azt jelenti, hogy „nem ad életet”. Lásd a zoológiát azonos gyökérrel. Shansky etimológiai szótár
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 (térfogatban és tömegben a levegő fő részét alkotja... Kuznyecov magyarázó szótára
8. nitrogén - AZ’OT, nitrogén, pl. nem, férjem (a görög negatívból a és zoe - élet). Színtelen és szagtalan gáz, amely a levegőben található. | Vegyi elem (kémiai). Ushakov magyarázó szótára
9. Nitrogén - I (kémiai jele N, atomtömeg - 14) - az egyik kémiai elem; színtelen gáz, amelynek sem szaga, sem íze nincs; nagyon kevéssé oldódik vízben. Fajsúlya 0,972. Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára
10. nitrogén - NITROGEN, a, m Egy kémiai elem, színtelen és szagtalan gáz, a levegő fő összetevője, amely a fehérjék és a nukleinsavak része is. | adj. nitrogéntartalmú, jaj, ó és nitrogéntartalmú, jaj, jaj. Salétromsav, salétromsav. Nitrogén műtrágyák. Ozsegov magyarázó szótára
11. Azoth – Asdod (Ashdod), amelyet először Józsué 11:22-ben említenek az anakim városaként. Később az öt legnagyobb filiszteus városállam között nevezték el Gázával, Askelonnal, Gáttal és Ekronnal együtt (Józsué 13:3; 1Sám 6:17). acc. Józsué 15:47... Brockhaus Bibliai Enciklopédia
12. Azoth – (megerősített hely; Józsué 11:22, 13:3, 15:47, Bírák 1:18, ApCsel 8:40) – a filiszteusok öt fő városának egyike, a Földközi-tenger keleti partján, között Ekron és Ascalon, 15 -ti vagy 20 eng-ben. mérföldekre a faluig Gázából. Archimandrite Bibliai Enciklopédia. Nikephoros
13. nitrogén - NITROGÉN (a görög a-előtagból, itt hiányt és életet jelent; lat. Nitrogénium, nitrumból - salétrom és görög gennao - szülök, termelek) N vegyszer. elem V gr. periódusos rendszer, at. n. 7, at. m 14.0067. Természet Kémiai enciklopédia
14. nitrogén - -a, m Egy kémiai elem, színtelen és szagtalan gáz, amely nem támogatja az égést (térfogatban vagy tömegben a levegő fő részét alkotja, és 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, színtelen gázra. Semenov etimológiai szótára
16. Azoth - Azōtus, Ἄζωτος város Palesztinában, közel a tengerhez. Meghódította az egyiptomi Psammetichus (Hdt. 2.157), valamint Jonathan Maccabeus, aki elpusztította. Kr.e. 56-ban más városokkal együtt ismét Gabinius prokonzul építette. 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, kémiai. elem, színtelen gáz. Alapvető tömege szabad állapotban koncentrálódik a légkörben. Mezőgazdasági szótár
18. nitrogén - Nitrogén/. Morfémikus helyesírási szótár
19. NITROGÉN - NITROGÉN (N szimbólum), a periódusos rendszer V. csoportjába tartozó színtelen és szagtalan kémiai elem. 1772-ben fedezték fel, általában gáz formájában található meg. Ez a Föld légkörének fő összetevője (a térfogat 78%-a). Tudományos és műszaki szótár
20. nitrogén - orf. 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 találták ki a nevet... Krylov etimológiai szótára
22. Nitrogén - I Nitrogén (Nitrogénium, N) a periódusos rendszer V. csoportjába tartozó kémiai elem D.I. Mengyelejev, a természet egyik leggyakoribb kémiai eleme. Minden élő szervezetből áll... Orvosi enciklopédia
23. Nitrogén - N (lat. Nitrogenium * a. nitrogén; n. Stickstoff; f. azot, nitrogén; i. nitrogén), - vegyi. az V. csoport eleme periodikus. Mengyelejev rendszer, at.sci. 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 - NITROGÉN m. bázis, salétrom fő eleme; salétrom, salétrom, salétrom; Levegőnk fő, mennyiségi összetevője is (nitrogén - 79 térfogat, oxigén - 21). Nitrogéntartalmú, nitrogéntartalmú, nitrogéntartalmú nitrogén. Dahl magyarázó szótára
26. nitrogén - főnév, szinonimák száma: 8 gáz 55 nemfém 17 nitrogén 1 organogén 6 salétrom 3 salétrom 3 salétrom 3 elem 159 Orosz 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 felajánlva Laudanumát és Azothját nagyon kedvező áron... Az orosz nyelv gallicizmusainak 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 (nitrogénvegyület hidrogén) nyerhető belőle, de ez a földkéregben található nitrogén kis hányadát teszi ki. A szabad nitrogén megléte jelzi annak tehetetlenségét és azt, hogy nehéz kölcsönhatásba lépni más elemekkel normál hőmérsékleten. A rögzített nitrogén szerves és szervetlen anyagok része is. A növényi és állati élet szénhez kötött nitrogént és oxigént tartalmaz a fehérjékben. Ezen kívül ismertek és előállíthatók nitrogéntartalmú szervetlen vegyületek, mint a nitrátok (NO 3 –), nitritek (NO 2 –), cianidok (CN –), nitridek (N 3 –) és azidok (N 3 –). Nagy mennyiségű ).

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. Anélkül, hogy megállapította volna az égés után visszamaradt gáz elemi természetét, Lavoisier azotának nevezte, ami az ógörögül „élettelent” jelent. 1772-ben D. Rutherford Edinburghból megállapította, hogy ez a gáz egy elem, és „káros levegőnek” nevezte. A nitrogén latin neve a görög nitron és szavakból származik gen, ami "sópéterképzőt" jelent.

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 nitrogént villámlás közben oxigén oxidálja. 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 előállítására. Az ezekkel a növényekkel táplálkozó állatok a növények fehérjeanyagait asszimilálják és állati fehérjékké alakítják át. Az állatok és növények elpusztulása után lebomlanak, és 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 megy végbe a természetben a nitrogénkör, vagy a nitrogénkör.

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 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Következésképpen a külső (második) elektronhéj 5 elektront tartalmaz, 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 meghatározásából kiderült, 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), léteznek nitrogénmolekulák különböző nukleáris spinekkel - szimmetrikus és antiszimmetrikus. Normál hőmérsékleten a szimmetrikus és 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-209,96 °C-on olvad, és -195,78 °C-on forr 1 atm nyomáson ( cm. asztal 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 atomi nitrogén képződhet csendes elektromos kisülés során, és kémiailag aktívabb, mint a molekuláris nitrogén.

Átvétel és jelentkezés.

Az elemi nitrogén előállításának módja a kívánt tisztaságtól függ. A nitrogén nagy mennyiségben nyerhető az ammónia szintéziséhez, míg a nemesgázok kis keverékei elfogadhatók.

Nitrogén a légkörből.

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

Laboratóriumi módszerek.

A nitrogént kis mennyiségben a laboratóriumban különféle módokon nyerhetjük ammónia vagy ammóniumion oxidálásával, pl.

Az ammóniumion nitrit-ionnal történő oxidációja nagyon kényelmes:

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

Az ammónia katalitikus bomlása magas hőmérsékleten nitrogént is termelhet:

Fizikai tulajdonságok.

A nitrogén néhány fizikai tulajdonságát a táblázat tartalmazza. 1.

Kémiai tulajdonságok.

Mint már említettük, a nitrogén domináns tulajdonsága normál hőmérsékleti és nyomási körülmények között a tehetetlensége vagy alacsony kémiai aktivitása. A nitrogén elektronszerkezete egy 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 társítható 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. Tehát a PCl 5 stabil vegyület, de az NCl 5 nem létezik. Egy nitrogénatom képes egy másik nitrogénatomhoz kapcsolódni, így több meglehetősen stabil vegyületet képez, mint például a hidrazin N 2 H 4 és az MN 3 fémazidok. Ez a fajta kötés szokatlan a kémiai elemeknél (a szén és a szilícium kivételével). Magasabb hőmérsékleten a nitrogén sok fémmel reagál, részlegesen ionos nitrideket képezve M. x N y. Ezekben a vegyületekben a nitrogén negatív töltésű. táblázatban A 2. táblázat az oxidációs állapotokat és a megfelelő vegyületek példáit mutatja be.

Nitridek.

A több elektropozitív elemet, 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, és így N3-ion keletkezik. Ilyen nitridek a Li 3 N, Mg 3 N 2, Zn 3 N 2 és Cu 3 N 2. A lítiumon kívül más alkálifémek nem képezik a nitridek IA alcsoportját. Az ionos nitridek magas olvadáspontúak, és vízzel reagálva NH 3 -t és fém-hidroxidot képeznek.

Kovalens nitridek.

Amikor a nitrogénelektronok 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 (például az ammónia és a 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 a 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.

Nitridek köztes típusú kötéssel.

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 közömbösek és jó elektromos vezetőképességgel rendelkeznek.

A nitrogén hidrogénvegyületei.

A nitrogén és a hidrogén reakcióba lépve olyan vegyületeket képeznek, amelyek homályosan hasonlítanak a szénhidrogénekre. A hidrogén-nitrátok stabilitása csökken a nitrogénatomok számának növekedésével a láncban, ellentétben a szénhidrogénekkel, amelyek hosszú láncokban stabilak. A legfontosabb hidrogén-nitridek az ammónia NH 3 és a hidrazin N 2 H 4. Ide tartozik a HNNN (HN 3) sósav 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).

Molekula szerkezete.

Az NH 3 molekula szinte piramis alakú. A H–N–H kötésszög 107°, ami közel áll a 109°-os tetraéderszöghez. A magányos elektronpár ekvivalens a kapcsolódó csoporttal, ami azt eredményezi, hogy a nitrogén koordinációs száma 4, a nitrogén pedig 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 és a molekulaszerkezet hasonlóak. Ez azzal magyarázható, hogy a vízben az intermolekuláris kötések viszonylag erősebbek, mint az ammóniában (az ilyen intermolekuláris kötéseket hidrogénkötéseknek nevezzük).

Oldószerként ammónia.

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 szolvatációval és az elektronok mozgásával vagy a folyadékban lévő „lyukak” mozgásával kapcsolatos. A folyékony ammóniában lévő nátrium magas koncentrációja esetén az oldat bronz színt vesz fel, és elektromosan erősen vezetőképes. A kötetlen alkálifém az ilyen oldatból ammónia lepárlásával vagy nátrium-klorid hozzáadásával választható el. 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) nem lehetséges vízben reakciókat végrehajtani. Például a folyékony ammóniában a kalcium reakcióba lép a KCl-dal, így CaCl 2 és K keletkezik, mivel a CaCl 2 nem oldódik folyékony ammóniában, a K pedig oldódik, és a reakció teljesen lezajlik. Vízben egy ilyen reakció lehetetlen a Ca és a víz gyors kölcsönhatása miatt.

Ammónia előállítása.

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

A módszer laboratóriumi körülmények között alkalmazható. A kisüzemi ammóniatermelés is nitridek, például Mg 3 N 2 vízzel történő hidrolízisén alapul. A kalcium-cianamid CaCN 2 vízzel kölcsönhatásba lépve ammóniát is képez. 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 történő hatására, alkoholok vízgőzzel történő lebontásával vagy víz elektrolízisével nyerik. Számos szabadalom érkezett az ammónia szintézisére, amelyek az eljárás körülményei között (hőmérséklet, nyomás, katalizátor) különböznek egymástól. Létezik egy ipari termelési módszer a szén termikus desztillációjával. F. Haber és K. Bosch nevéhez fűződik az ammóniaszintézis technológiai fejlődése.

Az ammónia kémiai tulajdonságai.

A táblázatban említett reakciókon kívül. 4, az ammónia vízzel reagálva NH 3 N H 2 O vegyületet képez, amelyet gyakran tévesen NH 4 OH ammónium-hidroxidnak tekintenek; valójában az NH 4 OH létezése oldatban nem bizonyított. Az ammónia vizes oldata („ammónia”) túlnyomórészt NH 3-ból, H 2 O-ból és kis koncentrációban disszociáció során keletkező NH 4 + és OH – ionokból áll.

Az ammónia alapvető természetét a nitrogén:NH 3 magányos elektronpár jelenléte magyarázza. 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-alcsoportja, 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 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 kőolajjal (dízelolajjal) használták. 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. Az ammóniagáz reakcióba lép fémekkel, például nátriummal és káliummal amidokat képezve:

Az ammónia hidridekkel és nitridekkel is amidokat 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 bomlásakor keletkező hidrogén miatt:

Az NH 3 molekulában a 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. Amikor az NH 3 reagál Cl 2-vel, NCl 3, NHCl 2 és NH 2 Cl klóraminok keletkeznek. Ha az ammóniát nátrium-hipoklorit NaOCl hatásának teszik ki (NaOH-ból és Cl 2 -ből képződik), a végtermék hidrazin:

Hidrazin.

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

Savas környezetben (H +) a hidrazin + X – típusú oldható hidrazóniumsókat képez. A hidrazin és egyes származékai (például a metil-hidrazin) oxigénnel való reakciójának könnyedsége lehetővé teszi, hogy folyékony rakéta-üzemanyagként 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 kék folyadék formájában nyerhető alacsony hőmérsékleten (-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 teljes a dimerizáció: 2NO 2 N 2 O 4. Folyékony állapotban csak 1% NO 2 dimerizálatlan, 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 egy iparilag fontos termék – a salétromsav – előállításának közbenső szakaszaként.

Nitrogén-monoxid (V)

N2O5( elavult. salétromsavanhidrid) egy fehér kristályos anyag, amelyet salétromsav dehidratálásával nyernek foszfor-oxid P 4 O 10 jelenlétében:

Salétromsav

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

Salétromsav keletkezik akkor is, ha NO és NO 2 (vagy N 2 O 3) ekvimoláris keverékét vízben oldjuk. A salétromsav valamivel erősebb, mint az ecetsav. A benne lévő nitrogén oxidációs állapota +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.

Egyes 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 a fő vegyipar egyik legfontosabb szervetlen terméke. Számos más szervetlen és szerves anyag technológiájában használják, mint például robbanóanyagok, műtrágyák, polimerek és szálak, színezékek, gyógyszerek stb.

Irodalom:

Nitrogenist's Directory. M., 1969
Nekrasov B.V. Az általános kémia alapjai. M., 1973
Nitrogén rögzítési problémák. Szervetlen és fizikai kémia. M., 1982

A nitrogén Mengyelejev periodikus rendszerének V. csoportjába tartozó kémiai elem, amelynek rendszáma 7 és tömege 14,00674. Milyen tulajdonságai vannak ennek az elemnek?

A nitrogén fizikai tulajdonságai

A nitrogén kétatomos gáz, szagtalan, színtelen és íztelen. A nitrogén forráspontja légköri nyomáson -195,8 fok, olvadáspontja -209,9 fok. Vízben való oldhatósága 20 fokon nagyon alacsony - 15,4 ml/l.

Rizs. 1. Nitrogénatom.

A légköri nitrogén két izotópból áll: 14N (99,64%) és 15N (0,36%). A nitrogén 13N és 16N radioaktív izotópjai is ismertek.

A „nitrogén” elem nevének fordítása élettelen. Ez az elnevezés igaz a nitrogénre, mint egyszerű anyagra, de kötött állapotban az élet egyik fő eleme, emellett a fehérjék, nukleinsavak, vitaminok stb.

A nitrogén kémiai tulajdonságai

A nitrogénmolekulában a kémiai kötést három közös p-elektronpár hajtja végre, amelyek pályái az x, y, z tengelyek mentén irányulnak.

A kovalens kötést, amely az összekapcsolódó atomok középpontjait összekötő vonal mentén pályák átfedésével jön létre, q-kötésnek nevezzük.

Az olyan kovalens kötést, amely akkor jön létre, ha az összekapcsolódó atomok középpontját összekötő egyenes két oldalán lévő pályák átfedik egymást, n-kötésnek nevezzük. A nitrogénmolekula egy q-kötést és két p-kötést tartalmaz.

Rizs. 2. Nitrogénmolekulában kötődik.

A molekuláris nitrogén kémiailag inaktív anyag, ez a nitrogénatomok közötti hármas kötéssel és rövid hosszával magyarázható.

Normál körülmények között a nitrogén csak lítiummal tud reagálni:

6Li+N2=2Li 3N (lítium-nitrit)

Magas hőmérsékleten az atomok közötti kötések gyengülnek, és a nitrogén reaktívabbá válik. Melegítéskor reakcióba léphet más fémekkel, például magnéziummal, kalciummal, alumíniummal nitrideket képezve:

3Mg+N2 =Mg3N2

3Ca+N2=Ca3N2

A nitrogén forró kokszon való átengedésével nitrogén és szén vegyületet kapunk - cianogént.

Rizs. 3. Dicián képlet.

Az alumínium-oxiddal és a szénnel a nitrogén magas hőmérsékleten is alumínium-nitridet képez:

Al 2 O 3 +3C+N2 =2AlN+3CO,

és szódával és szénnel - nátrium-cianiddal:

Na 2CO 3 +4C+N2 =2NaCN+3CO

Vízzel érintkezve sok nitrid teljesen hidrolizál, és ammóniát és fém-hidroxidot képez:

Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3

Az elektromos ív hőmérsékletén (3000-4000 fok) a nitrogén reakcióba lép az oxigénnel:. Összes értékelés: 224.