Els compostos de nitrogen. propietats de nitrogen

Donar a llum a nitrat - segons la traducció de la paraula llatina Nitrogenium. Aquest nitrogen títol - un element químic amb un nombre atòmic de 7, el cap 15 de grup en la versió llarga de la taula periòdica. En la forma d'una substància simple composta de la terra distribuïda bossa d'aire - atmosfera. Una varietat de compostos de nitrogen trobat en l'escorça terrestre, i els organismes vius es fan servir àmpliament en les indústries, militar, l'agricultura i la medicina.

Per què es diu nitrogen "asfíxia" i "sense vida"

Com historiadors de la química suggereixen van aconseguir per primera vegada aquesta substància simple Henry Cavendish (1777). Scientific passa aire sobre carbons calents per a l'absorció dels productes de reacció utilitzant àlcali. Com a resultat de l'experiència investigadora trobat gas incolor i inodor, el carbó sense reaccionar. Cavendish va dir "aire sufocant" de la incapacitat per mantenir la respiració i la combustió.

Química moderna s'explica que l'oxigen es fa reaccionar amb carbó, es forma diòxid de carboni. El restant "sufocant" de l'aire era en la seva major part de les molècules de N _2. Cavendish i altres científics en el temps sobre aquest assumpte encara no es coneix, encara que els compostos de nitrogen i nitrat a continuació, s'utilitzen àmpliament en l'economia. El científic va dir sobre el gas inusual a un col·lega per dur a terme experiments similars - Joseph Priestley.

Alhora Carl Scheele va cridar l'atenció sobre el component desconegut de l'aire, però no va explicar adequadament el seu origen. Només Daniel Rutherford en 1772 es va adonar que els presents experiments "asfixiant" "espatllat" gas - nitrogen. Alguns científics creuen que el seu descobridor - que encara es debat historiadors de la ciència.

15 anys després dels experiments de Rutherford famós químic Antuan Lavuaze proposa substituir l'aire terme "fet malbé" es refereix a nitrogen, de l'altra - Nitrogenium. En el moment en què es va comprovar que aquesta substància no es crema, no és compatible respiració. Després hi va haver el nom rus "nitrogen", que s'interpreta de diferents maneres. Sovint diuen que significa el terme "sense vida". Estudis posteriors han refutat la creença generalitzada sobre les propietats de les substàncies. Els compostos de nitrogen - proteïnes - les principals macromolècules en la composició dels organismes vius. Per tal de construir les plantes absorbeixen dels elements necessaris de nutrició mineral del sòl - ^2- ions NO ₃ i NH ^4+.

Nitrogen - un element químic

Per comprendre l'estructura i propietats atòmiques ajuda del sistema periòdic (PS). La posició del element químic en la taula periòdica pot definir càrrega nuclear, nombre de protons i neutrons (nombre de massa). Cal prestar atenció al valor de la massa atòmica - aquesta és una de les principals característiques de l'element. període, el nombre correspon al nombre de nivells d'energia. La versió curta del nombre de la taula periòdica de grup es correspon amb el nombre d'electrons en el nivell energaticheskom externa. Resumint les dades de les característiques generals de nitrogen per la seva posició en el sistema periòdic:

• Aquest és un element no metàl·lic es troba a la cantonada superior dreta de la SS.
• símbol químic: N.
• Nombre d'allotjaments: 7.
• Massa atòmica relativa: 14.0067.
• compostos d'hidrogen volàtils fórmula: NH ₃ (amoníac).
• Forma un òxid superior N ₂ O _5, que és igual a la valència de V. nitrogen

àtom de nitrogen Estructura:

• 7 càrrega nuclear.
• El nombre de protons: 7; el nombre de neutrons: 7.
• Nombre de nivells d'energia: 2.
• El nombre total d'electrons: 7; i fórmula: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Detalls estudiar isòtops estables № element 7, els seus números de massa - 14 i 15. El contingut d'un àtoms lleugers dels quals és 99,64%. Els nuclis de isòtop radioactiu de vida curta és 7 protons, i el nombre de neutrons varia enormement: 4, 5, 6, 9, 10.

El nitrogen en la naturalesa

Com a part de les molècules d'aire són substància present funda de terra simple, la fórmula - _N2. El contingut de gas nitrogen en l'atmosfera és d'aproximadament 78,1% en volum. Els compostos inorgànics de l'element químic en l'escorça terrestre - diverses sals d'amoni i nitrats (nitro). Els compostos de la fórmula i els noms d'algunes de les substàncies més importants:

• NH _3, amoníac.
• NO diòxid de _2, nitrogen.
• _NaNO3 nitrat de sodi.
• _{(NH4) 2 SO4,} sulfat d'amoni.

La valència del nitrogen en els dos últims compostos - IV. Carbó, el sòl, els organismes vius també contenen àtoms de N en forma lligada. El nitrogen és un component d'aminoàcids macromolècules, ADN i nucleòtids d'ARN, hormones i hemoglobina. El contingut total de l'element químic en el cos humà aconsegueix 2,5%.

substància simple

El nitrogen en forma de molècules diatòmiques - el major volum i pes de l'aire ambient. Substàncies, la fórmula és N _2, no té olor, color i sabor. Aquest gas és més de 2/3 funda de terra aire. El nitrogen líquid és una substància incolora, s'assembla a aigua. Bull a una temperatura de -195,8 ° C. M (N ₂₎ = 28 g / mol. Simple substància poc més fàcil d'oxigen, nitrogen, aire, la seva densitat és propera a 1.

Els àtoms en la molècula s'uneixen fermament 3 comparteixen parells d'electrons. El compost exhibeix una alta resistència química, que el distingeix d'oxigen i altres substàncies gasoses. Per a una molècula de nitrogen es divideix en els seus àtoms constituents necessaris per gastar energia 942,9 kJ / mol. Contacte dels tres parells d'electrons és molt fort, comença a descompondre quan s'escalfa per sobre de 2.000 ° C.

pràcticament no es produeix sota condicions normals, la dissociació de les molècules en àtoms. inèrcia química també és causada per nitrogen completa absència de polaritat en la seva molècula. Ells interactuen molt feblement entre si, treballant d'aquesta manera l'estat gasós de la matèria a pressió normal i a una temperatura pròxima a la temperatura ambient. activitat química sota de nitrogen molecular s'utilitza en diferents procediments i dispositius en què és necessari per crear un ambient inert.

La dissociació de les molècules de N ₂ es pot produir sota la influència de la radiació solar en l'atmosfera superior. es forma nitrogen atòmic, que reacciona amb certs metalls i no metalls en condicions normals (fòsfor, sofre, arsènic). El resultat és la síntesi de les condicions del terreny substàncies que són obtinguts indirectament.

valència de nitrogen

La capa d'electrons exterior de l'àtom de formar un electró 2 s 3 i p. Aquests negatiu de nitrogen pot donar partícules en interactuar amb altres elements que corresponen a les seves propietats reductores. Al costat de la octet que falta per àtom d'electrons 3 exhibeix capacitat oxidativa. La electronegativitat de nitrogen per sota de les seves propietats metàl·liques són menys pronunciada que la de fluor, oxigen i clor. En interactuar amb aquests elements químics del nitrogen dóna electrons (oxiden). Reducció de ions negatius seguit per reacció amb altres metalls i no metalls.

valència nitrogen Típica - III. En aquest cas, els enllaços químics es formen per la p-atracció exterior d'electrons i la creació de bat comú (unió). El nitrogen és capaç de formar enllaç donador-acceptor causa de la seva parell d'electrons, com és el ió amoni NH ^4+.

El aconseguir en el laboratori i la indústria

mètodes Un laboratori basats en les propietats oxidatives de òxid de coure. Utilitza compost de nitrogen amb hidrogen - amoníac NH _3. Aquesta desagradable olor vzaimoddeystvuet gas amb pols negra òxid de coure. La reacció resultant produeix nitrogen i apareix coure metàl·lic (pols vermella). Diposita sobre les parets del tub Waterdrops - un altre producte de reacció.

Un altre mètode de laboratori que utilitza un compost de nitrogen amb metalls - azida, per exemple NaN _3. S'obté d'un gas que no necessita ser netejat dels contaminants.

El laboratori es porta a la descomposició de nitrit d'amoni a nitrogen i aigua. Per iniciar la reacció, es requereix escalfament, a continuació, el procés prossegueix amb despreniment de calor (exotèrmica). El nitrogen està contaminat amb impureses, per la qual cosa es neteja i seca.

Preparació del nitrogen en la indústria:

• destil·lació fraccionada de l'aire líquid - un mètode, que utilitza les propietats físiques de nitrogen i oxigen (diferent punt d'ebullició);
• reacció química de l'aire amb un carbó calent;
• separació de gas per adsorció.

Interacció amb els metalls i d'hidrogen - propietats oxidants

molècules duradors inèrcia no permet alguns síntesi directa de compostos de nitrogen. Per activar els àtoms necessaris per un fort escalfament o substància irradiació. El nitrogen pot reaccionar amb liti a temperatura ambient, amb el magnesi, el calci i el sodi, la reacció procedeix únicament per escalfament. es formen corresponents nitrurs metàl·lics.

La interacció de nitrogen amb hidrogen es porta a terme a alta temperatura i pressió. També aquest procés requereix el catalitzador. L'amoníac obtingut - un de la síntesi química més important. El nitrogen, com un agent oxidant, mostra en els seus tri negatiu estats d'oxidació:

• 3 (compostos d'amoníac i una altra nitrogen, hidrogen - nitrurs);
• -2 (hidrazina N ₂ H _4);
• -1 (hidroxilamina NH ₂ OH).

El nitrur més important - Amoníac - preparat en grans quantitats en la indústria. El gran problema durant molt de temps es va mantenir la inèrcia química de nitrogen. Les seves fonts de matèries primeres eren nitrat, però les reserves de minerals van començar a declinar ràpidament amb el creixement de la producció.

El gran assoliment de la ciència i la pràctica química ha estat la creació de la tècnica de la fixació de nitrogen d'amoníac a escala industrial. En les columnes especials és per síntesi directa - un procés reversible entre el nitrogen obtingut a partir de l'aire i d'hidrogen. En crear condicions òptimes, desplaça l'equilibri d'aquesta reacció per al costat del producte, usant el rendiment d'amoníac del catalitzador és 97%.

Interacció amb oxigen - propietats reductores

Per tal d'iniciar la reacció de nitrogen i oxigen, ha de ser fort escalfament. Posseeixen suficient energia arc elèctric i una descàrrega de llamp a l'atmosfera. Els més importants de compostos inorgànics en què el nitrogen està en els seus estats d'oxidació positius:

• 1 (òxid de nitrogen (I) N ₂ O);
• 2 (NO de monòxid de nitrogen);
• 3 (òxid de nitrogen (III) N àcid nitrós ₂ O _3, HNO _2, sals de nitrit dels mateixos);
• 4 (diòxid de nitrogen (IV) _NO2);
• 5 (pentòxid de nitrogen (V) N ₂ O _5, àcid nítric HNO _3, nitrats).

El valor d'origen natural

Les plantes absorbeixen ions d'amoni i anions nitrat del sòl utilitzat per a la síntesi de les reaccions químiques de molècules orgàniques en les cèl·lules en constant funcionament. bacteris dels nòduls de nitrogen atmosfèrics poden assimilar - entitats microscòpiques formació de nòduls a les arrels de les lleguminoses. Com a resultat, aquest grup de plantes va rebre la bateria requerida, s'enriqueix el sòl.

Durant les tempestes tropicals ocórrer reacció d'oxidació del nitrogen atmosfèric. Els òxids es dissolen per formar àcids, aquests compostos de nitrogen entren a terra a l'aigua. A causa del cicle dels elements en la naturalesa es reposen constantment les seves reserves en l'escorça de la terra, l'aire. molècules orgàniques complexes que contenen nitrogen en la seva composició, són degradats pels bacteris en els components inorgànics.

ús pràctic

Els compostos de nitrogen més importants per a l'agricultura - una sal altament soluble. Absorbit per les plantes urea nitrat (sodi, potassi, calci), compostos d'amoni (aigua d'amoníac, clorur, sulfat, nitrat d'amoni).
Inert propietats nitrogen plantes incapacitat per absorbir des del plom fora a la necessitat de fer grans dosis anualment nitrats. Parts de l'organisme vegetal són capaços d'emmagatzemar energia macrocelda "per al futur", que degrada la qualitat del producte. L'excés de nitrats en les verdures i fruites poden causar enverinament en humans, el creixement de tumors malignes. A més de l'agricultura, els compostos de nitrogen s'utilitzen en altres indústries:

• per a la preparació de medicaments;
• per a la síntesi química dels compostos d'alt pes molecular;
• en la fabricació d'explosius de trinitrotoluè (TNT);
• per a la producció de colorants.

NO òxid troba ús en la cirurgia, la substància té un efecte analgèsic. La pèrdua de sensibilitat quan el gas inhalat es va adonar que fins i tot els primers investigadors de nitrogen propietats químiques. Pel que no era un nom comú "gas del riure".

El problema dels nitrats en els productes agrícoles

Les sals d'àcid nítric - Nitrat - contenien un anió amb una sola càrrega NO ^3-. Encara s'utilitza l'antic nom del grup de substàncies - nitrat d'amoni. Els nitrats s'utilitzen per fertilitzar els camps, en els hivernacles, jardins. Portar-los a principis de primavera abans de la sembra, a l'estiu - en la forma d'alimentació de líquid. Per si mateixos, la substància no representa un gran perill per a les persones, sinó en el cos, que es converteixen en nitrits i després en nitrosamines. El nitrit NO ^2- ions - partícules tòxiques, que causen l'oxidació de ferro ferrós en les molècules d'hemoglobina en els ions trivalents. En aquest estat, la substància principal de la sang humana i animal no és capaç de transportar oxigen i eliminar diòxid de carboni dels teixits.

La contaminació per nitrats dels aliments més perillosos per a la salut humana:

• tumors malignes que sorgeixen en la conversió de nitrats a les nitrosamines (cancerígens);
• el desenvolupament de la colitis ulcerosa,
• hipotensió o hipertensió;
• insuficiència cardíaca;
• trastorns de la coagulació
• lesions del fetge, el pàncrees i el desenvolupament de la diabetis;
• desenvolupament de la insuficiència renal;
• anèmia, alteracions de la memòria, l'atenció i la intel·ligència.

L'ús simultani de diferents productes amb grans dosis de nitrats condueix a la intoxicació aguda. Les fonts poden ser plantes, aigua potable, plats de carn preparats. El remull en aigua neta i cuinar pot reduir el contingut nutricional dels productes de nitrat. Els investigadors van trobar que dosis més altes de compostos perillosos van observar en la producció immadurs i planta d'hivernacle.

Fòsfor - element pnictógeno

Els àtoms d'elements químics que estan en la mateixa columna vertical del sistema periòdic, exhibeixen propietats comunes. El fòsfor es troba en el tercer període, es refereix al grup 15, així com nitrogen. elements d'estructura àtoms similars, però hi ha diferències en les propietats. El nitrogen i el fòsfor exhibeixen valència i l'oxidació estat negatiu III en els seus compostos amb metalls i d'hidrogen.

Moltes reaccions de fòsfor procedeixen a temperatures ordinàries, un element químicament actiu. Es fa reaccionar amb l'oxigen per formar P ₂ O ₅ superior d'òxid. La solució aquosa d'aquest material té les propietats d'àcid (metafosfórico). Si bé l'escalfament d'àcid ortofosfòric s'obté. Es defineix una pluralitat de tipus de sals, molts dels quals són els fertilitzants minerals, per exemple superfosfats. Els compostos de nitrogen i fòsfor formen una part important del cicle de matèria i energia al nostre planeta, que s'utilitza en els camps industrials, agrícoles i altres.