Compounds nitrogen. katangian ng nitrogen

Pagbibigay ng kapanganakan sa nitrayd - pati na isinalin mula sa Latin salitang Nitrogenium. Ito title nitrogen - chemical element na may isang atomic bilang ng mga 7, head 15 th group sa mahabang bersyon ng periodic table. Sa anyo ng isang simpleng sangkap na binubuo ng lupa ipinamamahagi air bag - na kapaligiran. Ang iba't-ibang nitrogen compounds na natagpuan sa crust ng earth, at buhay na organismo ay malawakang ginagamit sa industriya, militar, agrikultura at gamot.

Bakit nitrogen tinatawag ay "choking" at "walang buhay"

Tulad ng historians ng kimika iminumungkahi unang nakuha ito simpleng sangkap Henry Cavendish (1777). Scientific magbabalik himpapawid sa ibabaw ng mainit coals para sa pagsipsip ng mga produkto reaction gamit alkalina. Bilang isang resulta ng karanasan tagapagpananaliksik natagpuan walang kulay at walang amoy gas, unreacted karbon. Cavendish tinatawag na ito "suffocating air" para sa kawalan ng kakayahan upang mapanatili ang paghinga at pagkasunog.

Modern Chemical ipinaliwanag na ang oxygen ay reacted na may karbon, carbon dioxide ay nabuo. Ang natitirang "mainis" sa himpapawid ay para sa pinaka-bahagi ng mga molecule N _2. Cavendish at iba pang mga siyentipiko sa panahon tungkol sa bagay na ito ay hindi pa kilala, kahit na nitrogen at nitrayd compounds at pagkatapos ay malawakang ginagamit sa ekonomiya. Siyentipiko ang sinabi tungkol sa mga hindi pangkaraniwang gas sa isang kasamahan upang magsagawa ng katulad na mga eksperimento - Joseph Priestley.

Kasabay nito Carl Scheele Drew pansin sa ang hindi kilalang bahagi ng himpapawid, ngunit nabigong upang maayos na ipaliwanag ang pinagmulan nito. Tanging Daniel Rutherford sa 1772 natanto na sa kasalukuyan eksperimento "suffocating" "laki sa layaw" gas - nitrogen. Ang ilang mga siyentipiko naniniwala deskubridor nito - ito pa rin ang debate historians ng science.

15 taon matapos ni Rutherford eksperimento sikat na botika Antuan Lavuaze iminungkahi upang palitan ang terminong air "laki sa layaw" ay tumutukoy sa nitrogen, sa kabilang - Nitrogenium. Sa pamamagitan ng oras na ito ay pinatunayan na sangkap na ito ay hindi sumunog, ay hindi sumusuporta sa paghinga. Pagkatapos doon ay ang Russian pangalan "nitrogen", na kung saan ay interpreted sa iba't ibang paraan. Madalas sabihin na ang termino ay nangangahulugan "walang buhay". Ang mga kasunod na pag-aaral na pinabulaanan ang laganap na paniniwala tungkol sa mga katangian ng sangkap. Nitrogen compounds - protina - ang pangunahing macromolecules sa komposisyon ng mga buhay na organismo. Upang makagawa ng mga halaman absorb mula sa lupa mineral nutrisyon kinakailangang mga elemento - ^2- ions NO ₃ at NH ^{4 +.}

Nitrogen - isang kemikal na elemento

Upang maunawaan ang atomic istraktura at mga katangian ay tumutulong sa periodic sistema (PS). Ang posisyon ng kemikal na elemento sa periodic table ay maaaring tukuyin ang nuclear bayad, bilang ng mga proton at neutron (mass number). Ito ay kinakailangan upang bigyang-pansin ang halaga ng atomic mass - ito ay isa sa mga pangunahing katangian ng ang element. panahon, ang bilang ay tumutugon sa bilang ng mga antas ng enerhiya. Ang maikling bersyon ng periodic table number Group ay tumutugon sa bilang ng mga electron sa panlabas na antas ng energaticheskom. Sa pagbubuod ng mga data sa mga pangkalahatang katangian ng nitrogen sa pamamagitan ng posisyon nito sa periodic system:

• Ito ay isang non-metallic element ay sa kanang itaas na sulok ng SS.
• Chemical simbolo: N.
• Ari-arian na numero: 7.
• Kamag-anak atomic mass: 14.0067.
• Formula volatile hydrogen compounds: NH ₃ (amonya).
• Forms ng isang mas mataas oxide N ₂ O _5, na kung saan ay katumbas ng valency ng nitrogen V.

Istraktura nitrogen atom:

• nuclear singil 7.
• Ang bilang ng mga protons: 7; ang bilang ng neutrons: 7.
• Number of Energy Levels: 2.
• Ang kabuuang bilang ng mga electron: 7; e formula: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Mga Detalye aral stable isotopes № elemento 7, ang kanilang mass numero - 14 at 15. Ang nilalaman ng magaan atoms ng kung saan ay 99.64%. Ang nuclei ng hindi nagtagal radioactive isotope ding 7 protons, at bilang ng neutrons lubos na nag-iiba: 4, 5, 6, 9, 10.

Nitrogen sa kalikasan

Bilang bahagi ng air molecules ay naroroon lupa sheath simpleng sangkap, na ang formula - N _2. Ang nilalaman ng nitrogen gas sa atmospera ay tungkol sa 78.1 dami%. Tulagay compounds ng kemikal na sangkap sa crust ng Earth - iba't-ibang ammonium asing-gamot at nitrates (salitre). Compounds ng formula at ang mga pangalan ng ilan sa mga pinaka mahalagang sangkap:

• NH _3, amonya.
• NO _2, nitrogen dioxide.
• Nano ₃ Sodium nitrate.
• (NH _{4) 2} SO _4, ammonium sulpate.

Ang valence ng nitrogen sa mga huling dalawang compounds - IV. Coal, lupa, buhay na organismo ring maglaman N atoms sa bound form. Nitrogen ay isang bahagi ng amino acids macromolecules, DNA at RNA nucleotides, hormones at pula ng dugo. Ang kabuuang nilalaman ng kemikal na sangkap sa katawan ng tao ay umabot sa 2.5%.

simpleng sangkap

Nitrogen sa anyo ng dalawang atomo lang molecule - ang pinakamalaking dami at bigat ng atmospera hangin. Substance, na ang formula ay N _2, ay walang amoy, kulay at lasa. Gas na ito ay higit pa sa 2/3 air lupa saha. Ang liquid nitrogen ay isang walang kulay na substansiya, na kahawig ng tubig. Umaasa lang sa isang temperatura ng -195,8 ° C. M (N ₂₎ = 28 g / Mol. Simpleng sangkap bit mas madali oxygen, nitrogen, air, nito densidad ay malapit sa 1.

Ang atoms sa Molekyul magbigkis matatag 3 Nagbahagi pares elektron. Ang tambalan ay nagpapakita ng mataas na kemikal pagtutol, na distinguishes ito mula sa oxygen at iba pang mga puno ng gas na sangkap. Para sa isang nitrogen Molekyul ay nahati sa kanyang mga atoms manghahalal kinakailangan upang gumasta ng enerhiya 942.9 kJ / Mol. Makipag-ugnay sa tatlong mga pares ng mga electron ay tunay malakas, ay nagsisimula sa break down na kapag pinainit sa itaas 2000 ° C.

halos ay hindi magaganap sa ilalim ng normal na kondisyon, ang paghihiwalay ng mga molecule sa atoms. Kemikal kawalang-kilos ay sanhi rin ng nitrogen kumpletong kawalan ng polarity sa kanyang Molekyul. Sila ay nakikipag-ugnayan ang tunay mahina sa bawat isa, at dahil doon nagtatrabaho sa mga puno ng gas estado ng matter sa normal na presyon at sa isang temperatura malapit sa room temperatura. Mababang kemikal aktibidad ng molecular nitrogen ay ginagamit sa iba't ibang mga proseso at mga aparato na kung saan ito ay kinakailangan upang lumikha ng isang hindi gumagalaw na kapaligiran.

Paghihiwalay ng mga molecule N ₂ ay maaaring mangyari sa ilalim ng impluwensiya ng solar radiation sa itaas na kapaligiran. Atomic nitrogen ay nabuo, na reacts sa ilang mga riles at nonmetals ilalim ng normal na kondisyon (posporus, asupre, arsenic). Ang resulta ay ang synthesis ng sangkap sa pagiging kondisyon lupa na nakuha sa di-tuwirang.

nitrogen valency

Ang panlabas elektron shell ng atom bumuo ng isang 2 s 3 at p elektron. Ang mga negatibong nitrogen ay maaaring magbigay sa mga particle na nakikipag-ugnayan sa iba pang mga elemento na tumutugma sa kanyang pagbabawas ng ari-arian. Magkadugtong na ang nawawalang octet sa 3 elektron atom nagpapakita oxidative kakayahan. Electronegativity nitrogen ibaba nito katangiang metaliko ay mas maliwanag kaysa sa fluorine, oxygen at murang luntian. Kapag nakikipag-ugnayan sa mga elemento ng kemikal nitrogen ay nagbibigay sa mga electron (oksaidisahin). Pagbawas sa mga negatibong ions na sinusundan ng reaksyon sa iba pang mga metal at nonmetals.

Karaniwang nitrogen valence - III. Sa kasong ito, kemikal bono ay nabuo sa pamamagitan ng mga panlabas na p-akit ng mga electron at ang paglikha ng mga karaniwang (binding) pares. Nitrogen ay may kakayahang na bumubuo ng donor-tanggap ng bond dahil sa kanyang kaisa-isa pares ng mga electron, pati na ang ions ammonium NH ^{4 +.}

Pagkuha sa laboratoryo at industriya

pamamaraan One laboratory batay sa oxidative katangian ng tanso oksido. Gamitin nitrogen compound ng hydrogen - amonya NH _3. Ito hindi kasiya-siya amoy gas vzaimoddeystvuet na may pulbos ng tanso oksido itim. Ang resultang reaksyon gumagawa nitrogen at lumilitaw metal tanso (pulang pulbos). Idineposito sa mga pader tube waterdrops - isa pang reaksyon produkto.

Ang isa pang paraan ng laboratoryo na gumagamit ng nitrogen compound na may metal - azide, halimbawa NaN _3. Nakuha sa pamamagitan ng isang gas na kung saan ay hindi kailangang ma-nalinis mula sa contaminants.

Ang laboratoryo ay isinasagawa agnas ng ammonium nitrat sa nitrogen at tubig. Upang simulan ang reaksyon, heating ay kinakailangan, pagkatapos ay ang proseso ay nagpapatuloy kasama paglaki ng init (eksotermiko). Nitrogen ay kontaminado na may impurities, kaya ito ay nalinis at tuyo.

Paghahanda ng nitrogen sa industriya:

• fractional paglilinis ng likido naka - isang pamamaraan, na gumagamit ng pisikal na katangian ng nitrogen at oxygen (magkakaibang pagkulo);
• chemical reaction sa himpapawid na may isang mainit na karbon;
• adsorptive paghihiwalay gas.

Pakikipag-ugnayan sa metal at hydrogen - oxidizing mga ari-arian

Inertia matibay molecule ay hindi nagpapahintulot ng ilang mga direktang synthesis ng nitrogen compounds. Upang i-activate ang mga atom kinakailangan upang malakas na heating o pag-iilaw sangkap. Nitrogen ay maaaring umepekto sa lithium sa kuwarto ng temperatura, na may magnesiyo, kaltsyum at sosa, ang reaksyon ay nagagawa lamang sa pamamagitan ng heating. Kaukulang metal nitrides ay nabuo.

Ang pakikipag-ugnayan ng nitrogen na may hydrogen ay tumatagal ng lugar sa mataas na temperatura at presyon. Gayundin prosesong ito ay nangangailangan ng ang katalista. Amonya nakuha - isa sa mga pinaka-mahalagang synthesis kemikal. Nitrogen, tulad ng isang oxidizing agent, ay nagpapakita sa kanilang mga tri negatibong oksihenasyon estado:

• 3 (amonya at iba pang mga nitrogen compounds, hydrogen - nitrides);
• -2 (hydrazine N ₂ H _4);
• -1 (hydroxylamine NH ₂ OH).

Ang pinaka-mahalagang nitride - amonyako - na inihanda sa mga malalaking dami sa industriya. Ang malaking problema para sa isang mahabang oras na naiiwan ang mga kemikal kawalang-kilos ng nitrogen. Mapagkukunan ng hilaw na materyales ay nitrayd, ngunit mineral reserves ay nagsimulang tanggihan mabilis sa paglago ng produksyon.

Ang dakilang tagumpay ng kemikal agham at kasanayan ay naging ang paglikha ng amonya nitrogen pagkapirmi pamamaraan sa isang pang-industriya scale. Sa mga espesyal na mga haligi ay sa pamamagitan ng direct synthesis - isang nababaligtad proseso sa pagitan ng nitrogen na nakuha mula sa hangin at hydrogen. Kapag gumagawa ng pinakamainam na mga kondisyon, shifts ang balanse ng mga ito reaksyon sa gilid produkto, gamit ang katalista amonya ani ay 97%.

Pakikipag-ugnayan sa oxygen - pagbabawas ng mga ari-arian

Upang simulan ang reaksyon ng nitrogen at oxygen, ay dapat na malakas na pag-init. Nagtataglay ng sapat na enerhiya electrical arc at isang kidlat paglabas sa kapaligiran. Ang pinaka-mahalagang tulagay compounds na kung saan ang nitrogen ay nasa kanyang positibong estado ng oksihenasyon:

• 1 (nitrogen oxide (I) N ₂ O);
• +2 (NO ng nitrogen monoksid);
• 3 (nitrogen oxide (III) N ₂ O _3, HNO ₂ nitrous acid, nitrat asing-gamot doon);
• 4 (nitrogen dioxide (IV) NO _2);
• 5 (nitrogen pentoxide (V) N ₂ O _5, HNO ₃ nitrik acid, nitrates).

Ang halaga ng mga natural na nagaganap

Mga halaman absorb ammonium ions at nitrayd anions mula sa lupa na ginamit para sa synthesis ng mga kemikal na reaksyon ng mga organic molecules sa cell patuloy na tumatakbo. Atmospheric nitrogen nodule bacteria maaaring maging bahagi - microscopic mga entity na bumubuo ng nodules sa Roots ng paayap. Bilang isang resulta, ang grupong ito ng mga halaman na natanggap ang mga kinakailangang baterya, ito enriches ang lupa.

Sa panahon tropikal na bagyo magaganap oksihenasyon reaksyon ng atmospheric nitrogen. Ang oxides ay dissolved sa form acids, ang mga compounds ng nitrogen ipasok ang lupa sa tubig. Dahil sa cycle ng mga elemento sa kalikasan ay patuloy na replenished reserves nito sa crust ng earth, ang hangin. Complex organic molecules na naglalaman ng nitrogen sa kanyang komposisyon, ay nagpapasama sa pamamagitan ng bakterya sa tulagay sangkap.

praktikal na paggamit

Ang pinaka-mahalagang nitrogen compounds para sa agrikultura - isang lubos na natutunaw asin. Nasisipsip ng mga halaman yurya nitrayd (sosa, potasa, kaltsyum), ammonium compounds (amonya tubig, klorido, sulpate, ammonium nitrayd).
Tining properties nitrogen halaman kawalan ng kakayahan upang absorb ito mula sa labas humantong sa ang kailangan upang gumawa ng malaking dosis taun-taon nitrates. Mga bahagi ng halaman organismo ay magagawang upang mag-imbak macrocell power "para sa hinaharap", na nagpapababa sa kalidad ng mga produkto. Labis nitrates sa gulay at prutas ay maaaring maging sanhi ng pagkalason sa mga tao, ang paglago ng mapagpahamak tumors. Bilang karagdagan sa agrikultura, nitrogen compounds ay ginagamit sa iba pang mga industriya:

• para sa paghahanda ng medicaments;
• para kemikal synthesis ng mataas na molekular compounds;
• sa paggawa ng mga paputok mula trinitrotoluene (TNT);
• para sa produksyon ng mga tina.

NO oxide hahanap gamitin sa surgery, ang sangkap ay may analgesic epekto. Pagkawala ng pang-amoy kapag inhaled gas napansin na kahit na ang unang mananaliksik nitrogen katangian ng kemikal. Kaya nangyaring nagkaroon ng mga karaniwang pangalan "tumatawa gas."

Ang problema ng nitrates sa agrikultura mga produkto

Ang mga asing-gamot ng nitrik acid - Nitrate - naglalaman ng isa-isa sisingilin anion NO ^3-. Still ginamit ang lumang pangalan ng grupo ng mga sangkap - ammonium nitrayd. Nitrates ay ginagamit upang lagyan ng pataba patlang, sa greenhouses, mga hardin. Dalhin ang mga ito sa unang bahagi ng tagsibol bago planting, sa tag-init - sa anyo ng mga likidong feedings. Sa pamamagitan ng kanilang sarili, ang mga sangkap ay hindi magpose isang mahusay na panganib sa mga tao, kundi sa katawan, ang mga ito ay convert sa nitrites, at pagkatapos ay sa nitrosamines. Nitrat NO ^2- ions - nakakalason particle, sila ay maging sanhi ng oksihenasyon ng ferrous iron sa mga molekula ng hemoglobin sa ions trivalent. Sa ganitong estado, ang pangunahing sangkap ng tao at hayop dugo ay hindi able sa transportasyon ng oxygen at alisin ang carbon dioxide mula sa tisyu.

Ang mas maraming mga mapanganib na nitrayd contamination ng pagkain para sa kalusugan ng tao:

• mapagpahamak tumor na sanhi sa conversion ng nitrates sa nitrosamines (carcinogenic);
• pag-unlad ng ulcerative kolaitis,
• hypotension o Alta-presyon;
• heart failure;
• dumudugo disorder
• lesyon ng atay, pancreas at pag-unlad ng diyabetis;
• pag-unlad ng kabiguan ng bato;
• anemia, kapansanan sa memory, pansin at katalinuhan.

Ang sabay-sabay na paggamit ng iba't ibang mga produkto na may malaking dosis ng nitrates ay humantong sa talamak na pagkalason. Ang mga pinagmumulan ay maaaring maging halaman, inuming tubig, yari meat dish. Pambabad sa malinis na tubig at pagluluto ay maaaring mabawasan ang nutritional nilalaman ng mga produkto nitrayd. Ang mga mananaliksik natagpuan na ang mas mataas na dosis ng mga mapanganib na compounds na-obserbahan sa wala pa sa gulang at greenhouse halaman produksyon.

Phosphorus - elemento Pnictogen

Atom ng mga elemento kemikal na nasa parehong vertical haligi ng pana-panahong sistema, nagpapakita ng mga karaniwang mga katangian. Posporus ay matatagpuan sa third period, ito ay tumutukoy sa mga grupo ng 15, pati na rin ang nitrogen. Istraktura elemento atom katulad na, ngunit may mga pagkakaiba sa mga properties. Nitrogen at posporus nagpapakita ng negatibong valency at oksihenasyon estado III sa kanilang mga compounds na may metal at hydrogen.

Maraming posporus reaksyon magpatuloy sa ordinaryong temperatura, isang chemically aktibong elemento. Ay reacted na may oxygen upang bumuo ng P ₂ O ₅ mas mataas oxide. Ang isang may tubig solusyon ng materyal na ito ay may mga katangian ng acid (metaphosphoric). Habang pag-init orthophosphoric acid ay nakuha. Ito ay tumutukoy sa isang mayorya ng mga uri ng mga asing-gamot, marami sa mga ito ay ang mga mineral fertilizers, halimbawa superphosphates. Nitrogen at posporus compounds bumubuo ng isang mahalagang bahagi ng ikot ng matter at enerhiya sa ating planeta, na ginagamit sa industriya, agrikultura at iba pang mga patlang.