Nitrogen: katangian, kemikal na katangian, pisikal na katangian, compound, lugar sa kalikasan. Gaseous na nitrogen

Mga katangian ng mga elemento ng V-A subgroup

Elemento	Nitrogen N	Posporus R	Arsenic Bilang	Antimony Sb	Bismuth Bi
Ari-arian
Elemento ordinal	7	15	33	51	83
Relatibong atomic mass	14,007	30,974	74,922	121,75	208,980
Punto ng pagkatunaw, С 0	-210	44,1 (Puti)	817 (4MPa)	631	271
Punto ng kumukulo, С 0	-196	280 (Puti)	613	1380	1560
Densidad g / cm 3	0,96 (solid)	1,82 (Puti)	5,72	6,68	9,80
Mga estado ng oksihenasyon	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3	+5, +3,-3

1. Ang istraktura ng mga atomo ng mga elemento ng kemikal

Pangalan kemikal elemento	Diagram ng istraktura ng atom	Elektronikong istraktura ng huling antas ng enerhiya	Mas mataas na oxide formula R 2 O 5	Volatile hydrogen compound formula RH 3
1. Nitrogen	N + 7) 2) 5	… 2s 2 2p 3	N 2 O 5	NH 3
2. Posporus	P + 15) 2) 8) 5	… 3s 2 3p 3	P 2 O 5	PH 3
3. Arsenic	Bilang + 33) 2) 8) 18) 5	… 4s 2 4p 3	Bilang 2 O 5	AsH 3
4. Antimony	Sb + 51) 2) 8) 18) 18) 5	… 5s 2 5p 3	Sb 2 O 5	SbH 3
5. Bismuth	Bi + 83) 2) 8) 18) 32) 18) 5	… 6s 2 6p 3	Bi 2 O 5	BiH 3

Ang pagkakaroon ng tatlong hindi magkapares na mga electron sa panlabas na antas ng enerhiya ay nagpapaliwanag sa katotohanan na sa normal, hindi nasasabik na estado, ang valence ng mga elemento ng nitrogen subgroup ay tatlo.

Ang mga atomo ng mga elemento ng nitrogen subgroup (maliban sa nitrogen - ang panlabas na antas ng nitrogen ay binubuo lamang ng dalawang sublevel - 2s at 2p) sa mga panlabas na antas ng enerhiya ay may mga bakanteng selula ng d-sublevel, kaya maaari nilang singaw ang isang elektron mula sa s-sublevel at ilipat ito sa d-sublevel ... Kaya, ang valency ng phosphorus, arsenic, antimony at bismuth ay 5.

Ang mga elemento ng nitrogen group ay bumubuo ng mga compound ng komposisyon ng RH 3 na may hydrogen, at mga oxide ng form na R 2 O 3 at R 2 O 5 na may oxygen. Ang mga acid HRO 2 at HRO 3 ay tumutugma sa mga oxide (at ang ortho acids H 3 PO 4, maliban sa nitrogen).

Ang pinakamataas na estado ng oksihenasyon ng mga elementong ito ay +5, at ang pinakamababa ay -3.

Dahil ang singil ng nucleus ng mga atom ay tumataas, ang bilang ng mga electron sa panlabas na antas ay pare-pareho, ang bilang ng mga antas ng enerhiya sa mga atomo ay tumataas at ang radius ng atom ay tumataas mula sa nitrogen hanggang bismuth, ang pagkahumaling ng mga negatibong electron sa positibong nucleus humihina at ang kakayahang mag-abuloy ng mga electron ay tumataas, at, samakatuwid, sa nitrogen subgroup na may pagtaas sa serial number, bumababa ang mga di-metal na katangian, at tumataas ang mga metal.

Ang nitrogen ay isang non-metal, ang bismuth ay isang metal. Mula sa nitrogen hanggang bismuth, ang lakas ng RH 3 compounds ay bumababa, habang ang lakas ng oxygen compounds ay tumataas.

Ang pinakamahalaga sa mga elemento ng nitrogen subgroup ay nitrogen at posporus .

Nitrogen, pisikal at kemikal na mga katangian, produksyon at paggamit

1. Ang nitrogen ay isang kemikal na elemento

N +7) 2) 5

1 s 2 2 s 2 2 p 3 hindi kumpletong panlabas na antas, p -elemento, di-metal

Ar (N) = 14

2. Mga posibleng estado ng oksihenasyon

Dahil sa pagkakaroon ng tatlong hindi magkapares na mga electron, ang nitrogen ay napaka-aktibo, ito ay matatagpuan lamang sa anyo ng mga compound. Ang nitrogen ay nagpapakita ng mga estado ng oksihenasyon sa mga compound mula "-3" hanggang "+5"

3. Ang nitrogen ay isang simpleng sangkap, istruktura ng molekular, mga katangiang pisikal

Azot (mula sa Greek ἀ ζωτος - walang buhay, lat. Nitrogenium), sa halip na ang mga naunang pangalan ("phlogistic", "mephitic" at "spoiled" air) na iminungkahi sa 1787 Antoine Lavoisier ... Tulad ng ipinakita sa itaas, alam na noong panahong iyon na ang nitrogen ay hindi sumusuporta sa pagkasunog o paghinga. Ang ari-arian na ito ay itinuturing na pinakamahalaga. Bagaman sa kalaunan ay lumabas na ang nitrogen, sa kabaligtaran, ay lubhang kailangan para sa lahat ng nabubuhay na bagay, ang pangalan ay napanatili sa Pranses at Ruso.

N 2 - covalent non-polar bond, triple (σ, 2π), molecular crystal lattice

Konklusyon:

1. Mababang reaktibiti sa ordinaryong temperatura

2. Gas, walang kulay, walang amoy, mas magaan kaysa hangin

Ginoo ( B hangin) / Ginoo ( N 2 ) = 29/28

4. Mga kemikal na katangian ng nitrogen

N - ahente ng oxidizing (0 → -3)	N - ahente ng pagbabawas (0 → +5)
1.Na may mga metal nabuo ang mga nitride Mx N y - kapag pinainit ng Mg at alkaline earth at alkaline: 3C a + N 2= Ca 3 N 2 (sa t) - c Li sa temperatura ng silid Ang mga nitride ay nabubulok ng tubig Ca 3 N 2 + 6H 2 O = 3Ca (OH) 2 + 2NH 3 2.Na may hydrogen 3 H 2 + N 2 ↔ 2 NH 3 (kondisyon - T, p, kat)	N 2 + O 2 ↔ 2 HINDI - Q (sa t = 2000 C) Ang nitrogen ay hindi tumutugon sa sulfur, carbon, phosphorus, silicon at ilang iba pang hindi metal.

5. Pagtanggap:

Sa industriya ang nitrogen ay nakukuha sa hangin. Upang gawin ito, ang hangin ay unang pinalamig, natunaw, at ang likidong hangin ay dinalisay (distilled). Ang kumukulo na punto ng nitrogen ay bahagyang mas mababa (–195.8 ° C) kaysa sa isa pang bahagi ng hangin, ang oxygen (–182.9 ° C), kaya ang nitrogen ang unang sumingaw kapag ang likidong hangin ay maingat na pinainit. Ang gaseous nitrogen ay ibinibigay sa mga mamimili sa compressed form (150 atm. O 15 MPa) sa mga itim na cylinder na may dilaw na inskripsiyon na "nitrogen". Mag-imbak ng likidong nitrogen sa Dewar.

Sa laboratoryoang purong ("kemikal") nitrogen ay nakukuha sa pamamagitan ng pagdaragdag, kapag pinainit, isang puspos na solusyon ng ammonium chloride NH 4 Cl sa solid sodium nitrite NaNO 2:

NaNO 2 + NH 4 Cl = NaCl + N 2 + 2H 2 O.

Maaari ka ring magpainit ng solid ammonium nitrite:

NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O. KARANASAN

6. Paglalapat:

Sa industriya, ang nitrogen gas ay pangunahing ginagamit para sa produksyon ng ammonia. Bilang isang chemically inert gas, ang nitrogen ay ginagamit upang magbigay ng inert na kapaligiran sa iba't ibang kemikal at metalurhiko na proseso, kapag nagbobomba ng mga nasusunog na likido. Ang likidong nitrogen ay malawakang ginagamit bilang isang nagpapalamig; ginagamit ito sa medisina, lalo na sa cosmetology. Ang mga nitrogen fertilizers ay may malaking kahalagahan sa pagpapanatili ng pagkamayabong ng lupa.

7. Biyolohikal na papel

Ang nitrogen ay isang elemento na kailangan para sa pagkakaroon ng mga hayop at halaman, ito ay bahagi ngprotina (16-18% sa timbang), amino acid, nucleic acid, nucleoproteins, chlorophyll, hemoglobin at iba pa Sa komposisyon ng mga buhay na selula sa pamamagitan ng bilang ng mga nitrogen atoms tungkol sa 2%, sa pamamagitan ng mass fraction - tungkol sa 2.5% (ika-apat na lugar pagkatapos ng hydrogen, carbon at oxygen). Kaugnay nito, ang malaking halaga ng nakagapos na nitrogen ay nakapaloob sa mga buhay na organismo, "patay na organikong bagay" at dispersed matter ng mga dagat at karagatan. Ang halagang ito ay tinatantya sa humigit-kumulang 1.9 · 10 11 tonelada. Bilang resulta ng mga proseso ng pagkabulok at pagkabulok ng nitrogen-containing organic matter, napapailalim sa paborableng mga salik sa kapaligiran, ang mga natural na deposito ng mga mineral na naglalaman ng nitrogen ay maaaring mabuo, halimbawa, "Chilean saltpeterN 2 → Li 3 N → NH 3

#2. Isulat ang mga equation para sa reaksyon ng pakikipag-ugnayan ng nitrogen sa oxygen, magnesium at hydrogen. Para sa bawat reaksyon, gumawa ng isang elektronikong balanse, ipahiwatig ang oxidizing agent at ang reducing agent.

No. 3. Ang isang silindro ay naglalaman ng nitrogen gas, ang isa ay naglalaman ng oxygen, at ang pangatlo ay naglalaman ng carbon dioxide. Paano makikilala ang mga gas na ito?

No. 4. Ang ilang mga nasusunog na gas ay naglalaman ng libreng nitrogen bilang isang karumihan. Maaari bang mabuo ang nitrogen oxide (II) sa panahon ng pagkasunog ng mga naturang gas sa ordinaryong gas stoves? Bakit?

MOBUSOSH # 2

Abstract sa kimika sa paksa:

"Pagsasalarawan ng mga elemento ng nitrogen subgroup"

Inihanda ni: K.

Sinuri:

Agidel-2008

2.1.1 Mga katangian ng nitrogen

2.1.2 Paglalapat ng nitrogen

2.2 Ammonia

2.2.1 Mga katangian ng ammonia

2.2.2 Paggamit ng ammonia

2.2.3 Nitrogen oxides

2.3 Nitric acid

2.3.3 Paggamit ng nitric acid at mga asin nito

2.4 Posporus

2.4.1 Mga compound ng posporus

2.4.2 Paglalapat ng phosphorus at mga compound nito

2.5 Mga mineral na pataba

Panitikan

1. Mga katangian ng mga elemento ng nitrogen subgroup

Ang nitrogen ay ang pinakamahalagang bahagi ng atmospera (78% ng dami nito). Ito ay natural na nangyayari sa mga protina, sa mga deposito ng sodium nitrate. Ang natural na nitrogen ay binubuo ng dalawang isotopes: 14 N (99.635% sa timbang) at 15 N (0.365% sa timbang).

Ang posporus ay bahagi ng lahat ng nabubuhay na organismo. Ito ay natural na nangyayari sa anyo ng mga mineral. Ang posporus ay malawakang ginagamit sa medisina, agrikultura, abyasyon, at sa pagkuha ng mahahalagang metal.

Ang arsenic, antimony at bismuth ay laganap, pangunahin sa anyo ng mga sulfide ores. Ang arsenic ay isa sa mga elemento ng buhay na nagtataguyod ng paglago ng buhok. Ang mga arsenic compound ay nakakalason, ngunit sa maliliit na dosis maaari silang magkaroon ng mga nakapagpapagaling na katangian. Ang arsenic ay ginagamit sa gamot ng tao at beterinaryo.

2. Ang istraktura at katangian ng mga atomo

Ang mga miyembro ng subgroup sa panlabas na electrolayer ay may limang electron. Maaari nilang ibigay ang mga ito, at maaari silang makaakit ng tatlong higit pang mga electron sa kanilang sarili mula sa iba pang mga atomo. Samakatuwid, ang kanilang estado ng oksihenasyon ay mula - 3 hanggang +5. Ang kanilang volatile hydrogen at mas mataas na oxygen compound ay acidic sa kalikasan at itinalaga ng mga pangkalahatang formula: RH 3 at R 2 O 5.

Ang mga elemento ng subgroup ay may mga di-metal na katangian, at sa parehong oras, ang kakayahang makaakit ng mga electron ay mas mababa kaysa sa mga elemento ng halogens at oxygen subgroups.

Sa nitrogen subgroup sa periodic table, kapag ang mga elemento ay pumunta mula sa itaas hanggang sa ibaba, ang mga katangian ng metal ay tumataas.

Ang nitrogen at posporus ay hindi metal, ang arsenic at antimony ay may mga katangian ng mga metal, ang bismuth ay isang metal.

Pangalan ng sangkap	Molecular Formula	Istruktura	Mga katangiang pisikal	Densidad, g / cm 3	Tempera tura, o C
Nitrogen	N 2	Molekular	Walang kulay, walang amoy, walang lasa na gas, natutunaw sa tubig	0.81 (w)	plv		bale
					-210		-195,8
Puti ng posporus	P 4	Molekyul ng Tetrahedral. Molecular crystal lattice.	Matigas na malambot na sangkap, walang kulay, bahagyang natutunaw sa tubig, natutunaw sa carbon sulfur	1,82	44 (sa ilalim ng tubig)		257
Arsenic gray	Bilang 4	Gayundin.	Malutong na mala-kristal na substansiya na may metal. lumiwanag sa isang sariwang bali. Hindi matutunaw sa tubig. Napakahina ng konduktor ng kuryente	5,72	Nag-sublimate, pumasa mula sa isang solidong estado hanggang sa isang gas na estado (singaw) sa 615 о С
Antimony	Sb 4	--	Pilak-puting mala-kristal na substansiya, marupok, mahinang konduktor ng init at kuryente	6,68	630,5	1634
Bismuth	Bi n	Isang molekular na kristal kung saan ang bawat atom ay nakagapos sa tatlong magkakalapit.	Ang pink-white, malutong na mala-kristal na substance na mukhang metal, ang electrical conductivity ay bale-wala	9,8	271,3	1550

Talaan ng mga katangian ng mga simpleng sangkap ng mga elemento ng nitrogen subgroup.

2.1 Nitrogen

Ang nitrogen ay ang una at pinakamahalagang elemento ng subgroup. Ang nitrogen ay isang tipikal na di-metal na elemento. Hindi tulad ng iba pang mga elemento ng subgroup, ang nitrogen ay walang kakayahang pataasin ang valence nito. Ang elektronikong istraktura ay kinakatawan ng pitong electron na matatagpuan sa dalawang antas ng enerhiya. Electronic formula: 1s 2 2s 2 2p 3. Isinasaad ng nitrogen oxidation: - 3, + 5, -2, -1, + 1, + 2, + 3, + 4. Ang nitrogen atom ay may mataas na aktibidad ng kemikal, nakakabit ito ng mga electron nang mas aktibo kaysa sa sulfur at phosphorus atoms.

2.1.1 Mga katangian ng nitrogen

Ang nitrogen sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay isang molecular, gaseous, inactive substance, isang molekula ay binubuo ng dalawang atoms; walang kulay na gas, walang amoy, bahagyang natutunaw sa tubig, bahagyang mas magaan kaysa sa hangin, hindi tumutugon sa oxygen, sa - 196 о С ito compresses, sa - 210 о С ito ay nagiging isang snow-like mass.

Ang nitrogen ay hindi aktibo sa kemikal. Hindi nito sinusuportahan ang paghinga o pagkasunog. Sa temperatura ng silid, ito ay tumutugon lamang sa lithium, na bumubuo ng Li 3 N. Upang masira ang isang molekula ng nitrogen, 942 kJ / mol ng enerhiya ang dapat gamitin. Ang mga reaksyon na pinapasok ng nitrogen ay mga reaksyong redox, kung saan ang nitrogen ay nagpapakita ng mga katangian ng parehong ahente ng oxidizing at isang ahente ng pagbabawas.

Sa mataas na temperatura, ang nitrogen ay pinagsama sa maraming mga metal, sa temperatura ng silid - sa lithium lamang. Nakikipag-ugnayan ang nitrogen sa mga di-metal sa mas mataas na temperatura. Dahil dito, posible ang buhay sa ating planeta, dahil kung ang nitrogen ay tutugon sa mababang temperatura, ito ay tutugon sa oxygen, kasama na kung saan ito ay bahagi ng hangin, at ang mga nabubuhay na bagay ay hindi makahinga sa pinaghalong mga gas na ito.

2.1.2 Paglalapat ng nitrogen

Ang nitrogen sa industriya ay nakuha mula sa hangin gamit ang pagkakaiba sa pagitan ng mga kumukulong punto ng nitrogen at oxygen.

Ang nitrogen ay ginagamit sa industriya ng kemikal upang makagawa ng ammonia, urea, atbp. sa electrical engineering kapag lumilikha ng mga electric lamp, pumping ng mga nasusunog na likido, pagpapatuyo ng mga pampasabog, atbp.

2.2 Ammonia

Ang ammonia ay isa sa pinakamahalagang compound ng hydrogen nitrogen. Ito ay may malaking praktikal na kahalagahan. Malaki ang utang ng buhay sa Earth sa ilang partikular na bacteria, na maaaring mag-convert ng nitrogen sa hangin sa ammonia.

2.2.1 Mga katangian ng ammonia

Ang molekula ng ammonia ay nabuo sa pamamagitan ng pagpapares ng tatlong p-electron ng isang nitrogen atom na may tatlong s-electron ng hydrogen atoms. Katayuan ng oksihenasyon: - 3. Ang molekula ng ammonia ay malakas na polar.

Ang ammonia ay isang walang kulay na gas na may masangsang na amoy, halos dalawang beses na mas magaan kaysa sa hangin. Kapag pinalamig hanggang -33 ° C, lumiliit ito. Ang ammonia ay lubos na natutunaw sa tubig.

Ang ammonia ay isang chemically active compound na tumutugon sa maraming substance. Kadalasan ang mga ito ay oksihenasyon at tambalang reaksyon. Sa mga reaksiyong redox, ang ammonia ay gumaganap lamang bilang isang ahente ng pagbabawas. Ang ammonia ay nasusunog sa oxygen, aktibong pinagsama sa tubig at mga acid.

2.2.2 Paggamit ng ammonia

Ang ammonia ay ginagamit para sa paggawa ng nitric acid at nitrogen-containing mineral fertilizers, salts, at soda. Sa likidong anyo, ginagamit ito sa pagpapalamig. Ammonia ay ginagamit sa gamot upang lumikha ng ammonia; sa pang-araw-araw na buhay bilang bahagi ng mga pantanggal ng mantsa, gayundin sa mga laboratoryo ng kemikal. Ang mga ammonium salt ay ginagamit para sa paggawa ng mga pampasabog, mga pataba, mga de-kuryenteng baterya, para sa pagproseso at hinang ng mga metal.

2.2.3 Nitrogen oxides

Para sa nitrogen, kilala ang mga oxide na tumutugma sa lahat ng positibong estado ng oksihenasyon nito (+ 1, + 2, + 3, + 4, + 5): N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 4, N 2 O 5 . Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang nitrogen ay hindi nakikipag-ugnayan sa oxygen, kapag ang isang electric discharge ay dumaan sa kanilang pinaghalong.

Talaan ng mga katangian ng nitrogen oxides.

2.3 Nitric acid

2.3.1 Mga katangian ng nitric acid

Ang molekula ng nitric acid na HNO 3 ay binubuo ng tatlong elemento na konektado ng mga covalent bond. Ito ay isang molekular na sangkap na naglalaman ng isang mataas na oxidized nitrogen atom. Gayunpaman, ang valence ng nitrogen sa acid ay apat sa halip na ang karaniwang estado ng oksihenasyon ng nitrogen.

Ang purong nitric acid ay isang walang kulay na likidong umuusok sa hangin na may masangsang na amoy. Ang puro nitric acid ay dilaw. Ang density ng nitric acid ay 1.51 g / cm 3, ang kumukulo na punto ay 86 ° C, at sa temperatura na 41.6 ° C ito ay nagpapatibay sa anyo ng isang transparent na mala-kristal na masa. Ang acid ay natutunaw sa tubig at ang may tubig na solusyon ay ang electrolyte.

Ang diluted na nitric acid ay nagpapakita ng mga katangian na karaniwan sa lahat ng mga acid. Ito ay isang malakas na ahente ng oxidizing. Sa temperatura ng silid, ang acid ay nabubulok sa nitric oxide (IV), oxygen at tubig, kaya ito ay nakaimbak sa madilim na mga bote sa malamig na paraan. Tumutugon ito sa mga metal (maliban sa ginto at platinum), kapwa sa mga aktibo at hindi aktibo.

Maraming hindi metal ang na-oxidized sa nitric acid. Nitric acid, lalo na puro, oxidizes organic matter. Ang mga tisyu ng hayop at halaman ay mabilis na nasisira kapag tumama sa kanila ang nitric acid.

2.3.2 Nitric acid salts at ang kanilang mga katangian

Nitric acid salts, nitrates, ay nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng acid sa mga metal, metal oxides, bases, ammonia, at gayundin sa ilang mga asing-gamot.

Ang nitrates ay mga solidong mala-kristal na sangkap, madaling natutunaw sa tubig, malakas na electrolytes. Kapag pinainit, nabubulok sila sa ebolusyon ng oxygen. May ilang partikular na katangian bilang isang ahente ng oxidizing. Depende sa likas na katangian ng metal, ang reaksyon ng agnas ay nagpapatuloy sa iba't ibang paraan.

Ang isang husay na reaksyon sa nitrate ion (mga solusyon ng nitric acid at mga asing-gamot nito) ay isinasagawa tulad ng sumusunod: ang mga shaving ng tanso ay idinagdag sa test tube na may sangkap ng pagsubok, ang sulfuric acid concentrate ay idinagdag at pinainit. Ang paglabas ng brown gas ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng isang nitrate ion.

Ang mga compound ng nitrogen - nitrate, nitric acid, ammonia - ay kilala nang matagal bago nakuha ang nitrogen sa isang libreng estado. Noong 1772, ipinakita ni D. Rutherford, na nagsusunog ng posporus at iba pang mga sangkap sa isang kampanilya ng salamin, na ang gas na natitira pagkatapos ng pagkasunog, na tinawag niyang "nakasusugpo na hangin", ay hindi sumusuporta sa paghinga at pagkasunog. Noong 1787, itinatag ni A. Lavoisier na ang "vital" at "suffocating" na mga gas na bumubuo sa hangin ay mga simpleng sangkap, at iminungkahi ang pangalang "Nitrogen". Noong 1784 ipinakita ni G. Cavendish na ang nitrogen ay bahagi ng saltpeter; mula dito nagmula ang Latin na pangalang Azot (mula sa huling Latin na nitrum - saltpeter at ang Griyego na gennao - Nanganak ako, gumagawa ako), iminungkahi noong 1790 ni J. A. Chaptal. Sa simula ng ika-19 na siglo, nilinaw ang chemical inertness ng nitrogen sa libreng estado at ang eksklusibong papel nito sa mga compound na may iba pang elemento bilang nakagapos na nitrogen. Simula noon, ang "pagbubuklod" ng nitrogen sa hangin ay naging isa sa pinakamahalagang teknikal na problema ng kimika.

Pamamahagi ng nitrogen sa kalikasan. Ang nitrogen ay isa sa pinakamaraming elemento sa Earth, at ang pangunahing masa nito (mga 4 · 10 15 tonelada) ay puro sa isang libreng estado sa atmospera. Sa hangin, ang libreng nitrogen (sa anyo ng mga N 2 molecule) ay 78.09% sa dami (o 75.6% sa timbang), hindi binibilang ang mga menor de edad na impurities nito sa anyo ng ammonia at oxides. Ang karaniwang nilalaman ng nitrogen sa lithosphere ay 1.9 · 10 -3% ayon sa timbang. Natural nitrogen compounds - ammonium chloride NH 4 Cl at iba't ibang nitrates. Ang malalaking akumulasyon ng saltpeter ay katangian ng tuyong klima ng disyerto (Chile, Central Asia). Sa mahabang panahon, ang nitrate ang pangunahing tagapagtustos ng nitrogen para sa industriya (ngayon ang pang-industriyang synthesis ng ammonia mula sa nitrogen ng hangin at hydrogen ay may malaking kahalagahan para sa pagbubuklod ng nitrogen). Ang maliit na halaga ng nakagapos na nitrogen ay matatagpuan sa karbon (1-2.5%) at langis (0.02-1.5%), gayundin sa tubig ng mga ilog, dagat at karagatan. Naiipon ang nitrogen sa mga lupa (0.1%) at sa mga buhay na organismo (0.3%).

Bagama't ang pangalang "Nitrogen" ay nangangahulugang "hindi nagbibigay-buhay," ito ay talagang isang mahalagang elemento para sa buhay. Ang protina ng mga hayop at tao ay naglalaman ng 16-17% nitrogen. Sa mga organismo ng mga carnivores, ang protina ay nabuo dahil sa natupok na mga sangkap ng protina na naroroon sa mga organismo ng mga herbivores at sa mga halaman. Ang mga halaman ay nag-synthesize ng protina sa pamamagitan ng pag-asimilasyon ng mga nitrogenous na sangkap na nakapaloob sa lupa, pangunahin ang mga hindi organiko. Nangangahulugan ito na ang dami ng nitrogen ay pumapasok sa lupa dahil sa nitrogen-fixing microorganism na may kakayahang gawing nitrogen compound ang libreng nitrogen sa hangin.

Sa kalikasan, ang nitrogen cycle ay isinasagawa, ang pangunahing papel na ginagampanan ng mga microorganism - nitrifying, denitrophying, nitrogen-fixing at iba pa. Gayunpaman, bilang isang resulta ng pagkuha ng isang malaking halaga ng nakagapos na nitrogen mula sa lupa ng mga halaman (lalo na sa panahon ng masinsinang pagsasaka), ang mga lupa ay nauubos sa nitrogen. Ang kakulangan sa nitrogen ay katangian ng agrikultura sa halos lahat ng mga bansa, ang kakulangan sa nitrogen ay sinusunod din sa pag-aalaga ng hayop ("pagkagutom sa protina"). Mahina ang pag-unlad ng mga halaman sa mga lupang kulang sa magagamit na nitrogen. Ang mga nitrogen fertilizers at pagpapakain ng protina ng mga hayop ay ang pinakamahalagang paraan ng pagpapalakas ng agrikultura. Ang aktibidad ng ekonomiya ng tao ay nakakagambala sa siklo ng nitrogen. Kaya, ang pagkasunog ng gasolina ay nagpapayaman sa kapaligiran ng Nitrogen, at ang mga halaman ng pataba ay nagbubuklod ng Nitrogen mula sa hangin. Ang transportasyon ng mga pataba at produktong pang-agrikultura ay muling namamahagi ng Nitrogen sa ibabaw ng lupa. Ang nitrogen ay ang ikaapat na pinaka-masaganang elemento sa solar system (pagkatapos ng hydrogen, helium at oxygen).

Nitrogen isotopes, atom at molekula. Ang natural na nitrogen ay binubuo ng dalawang matatag na isotopes: 14 N (99.635%) at 15 N (0.365%). Ang 15 N isotope ay ginagamit sa kemikal at biochemical na pananaliksik bilang isang naka-tag na atom. Sa mga artipisyal na radioactive isotopes ng nitrogen, 13 N ang may pinakamahabang kalahating buhay (T ½ = 10.08 min), ang iba ay napakaikli ang buhay. Sa itaas na mga layer ng atmospera, sa ilalim ng pagkilos ng cosmic radiation neutrons, ang 14 N ay binago sa isang radioactive isotope ng carbon 14 C. Ginagamit din ang prosesong ito sa mga reaksyong nuklear upang makakuha ng 14 C. Ang panlabas na shell ng elektron ng nitrogen atom ay binubuo ng 5 electron (isang nag-iisang pares at tatlong walang paired - configuration 2s 2 2p 3. Kadalasan, ang nitrogen sa mga compound ay 3-covalent dahil sa hindi magkapares na mga electron (tulad ng sa ammonia NH 3). Ang pagkakaroon ng isang solong pares ng mga electron ay maaaring humantong sa pagbuo ng isa pang covalent bond, at ang nitrogen ay nagiging 4-covalent (tulad ng sa ammonium ion NH 4). Ang mga estado ng nitrogen oxidation ay nag-iiba mula +5 (sa N 2 O 5) hanggang -3 (sa NH 3). Sa ilalim ng normal na kondisyon , sa isang malayang estado, ang nitrogen ay bumubuo ng isang molekula N 2, kung saan ang mga atomo ng N ay nakaugnay sa pamamagitan ng tatlong covalent bond. matatag: ang enerhiya ng paghihiwalay nito sa mga atom ay 942.9 kJ / mol (225.2 kcal / mol), samakatuwid, kahit na sa t tungkol sa 3300 ° C, ang antas ng dissociation ng nitrogen ay halos 0.1% lamang.

Mga pisikal na katangian ng Nitrogen. Ang nitrogen ay bahagyang mas magaan kaysa sa hangin; density 1.2506 kg / m 3 (sa 0 ° C at 101325 n / m 2 o 760 mm Hg), punto ng pagkatunaw -209.86 ° C, temperatura ng bale -195.8 ° C. Ang nitrogen ay natutunaw nang may kahirapan: ang kritikal na temperatura nito ay medyo mababa (-147.1 ° C) at ang kritikal na presyon nito ay mataas na 3.39 MN / m 2 (34.6 kgf / cm 2); density ng likido nitrogen 808 kg / m 3. Ang nitrogen ay hindi gaanong natutunaw sa tubig kaysa sa oxygen: sa 0 ° C, 23.3 g ng nitrogen ay natunaw sa 1 m 3 H 2 O. Mas mahusay kaysa sa tubig, ang Nitrogen ay natutunaw sa ilang hydrocarbon.

Mga kemikal na katangian ng Nitrogen. Tanging sa mga aktibong metal tulad ng lithium, calcium, magnesium, nitrogen ay nakikipag-ugnayan kapag pinainit sa medyo mababang temperatura. Ang nitrogen ay tumutugon sa karamihan ng iba pang mga elemento sa mataas na temperatura at sa pagkakaroon ng mga katalista. Ang mga compound ng nitrogen na may oxygen N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2 at N 2 O 5 ay mahusay na pinag-aralan. Sa mga ito, sa panahon ng direktang pakikipag-ugnayan ng mga elemento (4000 ° C), ang oxide NO ay nabuo, na, sa paglamig, ay madaling na-oxidize sa oxide (IV) NO 2. Sa hangin, ang mga nitrogen oxide ay nabuo sa panahon ng paglabas ng atmospera. Maaari din silang makuha sa pamamagitan ng pagkilos ng ionizing radiation sa pinaghalong nitrogen at oxygen. Kapag natunaw sa tubig nitrogenous N 2 O 3 at nitrogen N 2 O 5 anhydride, ayon sa pagkakabanggit, nitrous acid HNO 2 at nitric acid HNO 3 ay nakuha, na bumubuo ng mga asing-gamot - nitrites at nitrates. Ang nitrogen ay pinagsama sa hydrogen lamang sa mataas na temperatura at sa pagkakaroon ng mga catalyst, kaya bumubuo ng ammonia NH 3. Bilang karagdagan sa ammonia, maraming iba pang mga nitrogen-hydrogen compound ang kilala, halimbawa, hydrazine H 2 N-NH 2, diimide HN = NH, hydrazoic acid HN 3 (H-N = N≡N), octazone N 8 H 14 at iba pa; ang karamihan ng mga nitrogen compound na may hydrogen ay nakahiwalay lamang sa anyo ng mga organikong derivatives. Ang nitrogen ay hindi direktang nakikipag-ugnayan sa mga halogens, samakatuwid, ang lahat ng nitrogen halides ay nakukuha lamang nang hindi direkta, halimbawa, nitrogen fluoride NF 3 - kapag ang fluorine ay nakikipag-ugnayan sa ammonia. Bilang isang tuntunin, ang nitrogen halides ay mga low-stable na compound (maliban sa NF 3); mas matatag na nitrogen oxyhalides - NOF, NOCl, NOBr, NO 2 F at NO 2 Cl. Nitrogen ay hindi direktang pinagsama sa asupre alinman; Ang nitrogenous sulfur N 4 S 4 ay nagagawa ng reaksyon ng likidong asupre na may ammonia. Kapag ang mainit na coke ay nakikipag-ugnayan sa nitrogen, ang cyanogen (CN) 2 ay nabuo. Sa pamamagitan ng pag-init ng nitrogen na may acetylene C 2 H 2 hanggang 1500 ° C, maaaring makuha ang hydrogen cyanide HCN. Ang pakikipag-ugnayan ng nitrogen sa mga metal sa mataas na temperatura ay humahantong sa pagbuo ng mga nitride (eg Mg 3 N 2).

Sa ilalim ng pagkilos ng mga electric discharges sa ordinaryong nitrogen [pressure 130-270 n / m 2 (1-2 mm Hg)] o sa panahon ng agnas ng nitride B, Ti, Mg at Ca, pati na rin sa panahon ng mga electric discharges sa hangin, maaaring mabuo ang aktibong nitrogen, na pinaghalong mga molekula ng nitrogen at mga atomo na may mas mataas na reserbang enerhiya. Hindi tulad ng molecular nitrogen, ang aktibong nitrogen ay nakikipag-ugnayan nang napakalakas sa oxygen, hydrogen, sulfur vapor, phosphorus, at ilang mga metal.

Ang nitrogen ay bahagi ng maraming mahahalagang organikong compound (amines, amino acids, nitro compounds, at iba pa).

Pagkuha ng Nitrogen. Sa laboratoryo, madaling makuha ang nitrogen sa pamamagitan ng pag-init ng isang puro solusyon ng ammonium nitrite: NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O. Ang teknikal na paraan para sa paggawa ng nitrogen ay batay sa paghihiwalay ng pre-liquefied air, na kung saan ay pagkatapos distilled.

Paglalapat ng Nitrogen. Ang pangunahing bahagi ng na-extract na libreng nitrogen ay ginagamit para sa pang-industriyang produksyon ng ammonia, na pagkatapos ay pinoproseso sa makabuluhang dami sa nitric acid, fertilizers, explosives, atbp. Bilang karagdagan sa direktang synthesis ng ammonia mula sa mga elemento, ang cyanamide method ay binuo sa Ang 1905 ay may kahalagahan sa industriya para sa pagbubuklod ng nitrogen sa hangin. batay sa katotohanan na sa 1000 ° C calcium carbide (nakuha sa pamamagitan ng pag-init ng pinaghalong dayap at karbon sa isang electric furnace) ay tumutugon sa libreng nitrogen: CaC 2 + N 2 = CaCN 2 + C. Ang nagreresultang calcium cyanamide ay nabubulok sa paglabas ng ammonia: CaCN 2 + 3H 2 O = CaCO 3 + 2NH 3.

Ang Libreng Nitrogen ay ginagamit sa maraming industriya: bilang isang inert medium sa iba't ibang kemikal at metalurhiko na proseso, upang punan ang libreng espasyo sa mga mercury thermometer, kapag nagbobomba ng mga nasusunog na likido, atbp. Ang Liquid Nitrogen ay ginagamit sa iba't ibang halaman sa pagpapalamig. Ito ay naka-imbak at dinadala sa bakal na mga sisidlan ng Dewar, naka-compress na nitrogen gas - sa mga cylinder. Maraming mga nitrogen compound ang malawakang ginagamit. Ang produksyon ng nakagapos na nitrogen ay nagsimulang umunlad nang mabilis pagkatapos ng 1st World War at ngayon ay umabot na sa napakalaking sukat.

Nitrogen sa katawan... Ang nitrogen ay isa sa mga pangunahing biogenic na elemento na bumubuo sa pinakamahalagang sangkap ng mga buhay na selula - mga protina at nucleic acid. Gayunpaman, ang halaga ng nitrogen sa katawan ay maliit (1-3% sa isang dry weight na batayan). Ang molecular nitrogen sa atmospera ay maaaring ma-assimilated ng ilang microorganism at blue-green algae.

Ang mga makabuluhang reserba ng nitrogen ay puro sa lupa sa anyo ng iba't ibang mineral (ammonium salts, nitrates) at mga organikong compound (nitrogen ng mga protina, nucleic acid at ang kanilang mga produkto ng pagkabulok, iyon ay, ang mga labi ng mga halaman at hayop na hindi pa ganap na nabubulok). . Ang mga halaman ay sumisipsip ng nitrogen mula sa lupa kapwa sa anyo ng hindi organiko at ilang mga organikong compound. Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang mga microorganism sa lupa (ammonifiers) ay may malaking kahalagahan para sa nutrisyon ng halaman, na nagmi-mineralize ng organic nitrogen ng lupa sa mga ammonium salts. Ang nitrate nitrogen ng lupa ay nabuo bilang isang resulta ng mahalagang aktibidad ng nitrifying bacteria na natuklasan ni S. N. Vinogradskii noong 1890, na nag-oxidize ng ammonia at ammonium salts sa nitrates. Nawawala ang bahagi ng nitrate nitrogen na na-asimilasyon ng mga mikroorganismo at halaman, na nagiging molecular nitrogen sa ilalim ng pagkilos ng denitrifying bacteria. Ang mga halaman at mikroorganismo ay mahusay na nag-asimilasyon ng ammonium at nitrate nitrogen, na binabawasan ang huli sa ammonia at ammonium salts. Ang mga mikroorganismo at halaman ay aktibong nagko-convert ng inorganic na ammonium nitrogen sa mga organic nitrogen compound - amides (asparagine at glutamine) at amino acids. Tulad ng ipinakita ng D. N. Pryanishnikov at V. S. Butkevich, ang nitrogen sa mga halaman ay iniimbak at dinadala sa anyo ng asparagine at glutamine. Sa panahon ng pagbuo ng mga amide na ito, ang ammonia ay hindi nakakapinsala, ang mataas na konsentrasyon nito ay nakakalason hindi lamang sa mga hayop, kundi pati na rin sa mga halaman. Ang Amides ay matatagpuan sa maraming protina sa mga mikroorganismo at halaman, gayundin sa mga hayop. Ang synthesis ng glutamine at asparagine sa pamamagitan ng enzymatic amidation ng glutamvic at aspartic acid ay isinasagawa hindi lamang sa mga microorganism at halaman, ngunit sa loob ng ilang mga limitasyon sa mga hayop.

Ang mga amino acid ay synthesized sa pamamagitan ng reductive amination ng isang bilang ng mga aldehyde acid at keto acid na nagmumula sa oksihenasyon ng mga carbohydrates, o sa pamamagitan ng enzymatic transamination. Ang mga huling produkto ng asimilasyon ng ammonia ng mga microorganism at halaman ay mga protina na bahagi ng protoplasm at nucleus ng mga selula, pati na rin idineposito sa anyo ng mga protina ng imbakan. Ang mga hayop at tao ay nakakapag-synthesize lamang ng mga amino acid sa limitadong lawak. Hindi nila ma-synthesize ang walong mahahalagang amino acid (valine, isoleucine, leucine, phenylalanine, tryptophan, methionine, threonine, lysine), at samakatuwid ang pangunahing pinagmumulan ng nitrogen para sa kanila ay mga protina na natupok sa pagkain, iyon ay, sa huli, mga protina ng halaman at microorganism.

Ang mga protina sa lahat ng mga organismo ay sumasailalim sa enzymatic degradation, ang mga huling produkto nito ay mga amino acid. Sa susunod na yugto, bilang resulta ng deamination, ang organikong nitrogen ng mga amino acid ay muling binago sa inorganic na ammonium nitrogen. Sa mga microorganism at lalo na sa mga halaman, ang ammonium nitrogen ay maaaring gamitin para sa isang bagong synthesis ng amides at amino acids. Sa mga hayop, ang neutralisasyon ng ammonia na nabuo sa panahon ng pagkasira ng mga protina at nucleic acid ay isinasagawa sa pamamagitan ng synthesis ng uric acid (sa mga reptilya at ibon) o urea (sa mga mammal, kabilang ang mga tao), na pagkatapos ay excreted mula sa katawan. Mula sa pananaw ng pagpapalitan ng nitrogen, ang mga halaman, sa isang banda, at mga hayop (at mga tao), sa kabilang banda, ay naiiba sa mga hayop na ang paggamit ng nagresultang ammonia ay isinasagawa lamang sa isang mahinang lawak - karamihan sa mga ito ay inalis mula sa katawan; sa mga halaman, ang palitan ng nitrogen ay "sarado" - ang nitrogen na pumasok sa halaman ay bumalik lamang sa lupa kasama ng halaman mismo.

Nitrogen- elemento ng 2nd period ng V A-group ng Periodic system, serial number 7. Ang electronic formula ng atom [2 He] 2s 2 2p 3, ang mga katangian ng oxidation states ay 0, -3, +3 at + 5, hindi gaanong madalas ang +2 at +4 at iba pang estado na N v ay itinuturing na medyo matatag.

Nitrogen oxidation scale:
+5 - N 2 O 5, NO 3, NaNO 3, AgNO 3

3 - N 2 O 3, NO 2, HNO 2, NaNO 2, NF 3

3 - NH 3, NH 4, NH 3 * H 2 O, NH 2 Cl, Li 3 N, Cl 3 N.

Ang nitrogen ay may mataas na electronegativity (3.07), ang pangatlo pagkatapos ng F at O. Ito ay nagpapakita ng tipikal na non-metallic (acidic) na mga katangian, habang bumubuo ng iba't ibang oxygen-containing acids, salts at binary compounds, pati na rin ang ammonium cation NH 4 at mga asin nito .

Sa kalikasan - ikalabing pito sa pamamagitan ng elemento ng kasaganaan ng kemikal (ika-siyam sa mga hindi metal). Isang mahalagang elemento para sa lahat ng organismo.

N 2

Simpleng substance. Binubuo ito ng mga non-polar molecule na may napakatatag na ˚σππ-bond N≡N, na nagpapaliwanag ng kemikal na inertness ng elemento sa ilalim ng normal na mga kondisyon.

Isang walang kulay, walang amoy at walang lasa na gas na namumuo sa isang walang kulay na likido (hindi katulad ng O 2).

Ang pangunahing sangkap ng hangin ay 78.09% sa dami, 75.52% sa masa. Ang nitrogen ay kumukulo mula sa likidong hangin nang mas maaga kaysa sa oxygen. Ito ay bahagyang natutunaw sa tubig (15.4 ml / 1 L H 2 O sa 20 ˚C), ang solubility ng nitrogen ay mas mababa kaysa sa oxygen.

Sa temperatura ng silid, ang N 2 ay tumutugon sa fluorine at, sa isang napakaliit na lawak, na may oxygen:

N 2 + 3F 2 = 2NF 3, N 2 + O 2 ↔ 2NO

Ang nababaligtad na reaksyon para sa paggawa ng ammonia ay nagaganap sa temperatura na 200˚C, sa ilalim ng presyon na hanggang 350 atm at palaging nasa presensya ng isang katalista (Fe, F 2 O 3, FeO, sa laboratoryo sa Pt)

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + 92 kJ

Alinsunod sa prinsipyo ng Le Chatelier, ang pagtaas sa ani ng ammonia ay dapat mangyari sa pagtaas ng presyon at pagbaba ng temperatura. Gayunpaman, ang rate ng reaksyon sa mababang temperatura ay napakababa, samakatuwid ang proseso ay isinasagawa sa 450-500 ˚C, na umaabot sa 15% na ani ng ammonia. Ang hindi na-react na N 2 at H 2 ay nire-recycle sa reactor at sa gayon ay tumataas ang rate ng reaksyon.

Ang nitrogen ay chemically passive patungo sa mga acid at alkalis at hindi sumusuporta sa pagkasunog.

Pagtanggap v industriya- fractional distillation ng likidong hangin o pag-alis ng oxygen mula sa hangin sa pamamagitan ng kemikal na paraan, halimbawa, sa pamamagitan ng reaksyong 2C (coke) + O 2 = 2CO kapag pinainit. Sa mga kasong ito, ang nitrogen ay nakuha, na naglalaman din ng mga admixture ng mga marangal na gas (pangunahin ang argon).

Sa laboratoryo, ang maliit na halaga ng kemikal na purong nitrogen ay maaaring makuha sa pamamagitan ng reaksyon ng kontaminasyon na may katamtamang pag-init:

N -3 H 4 N 3 O 2 (T) = N 2 0 + 2H 2 O (60-70)

NH 4 Cl (p) + KNO 2 (p) = N 2 0 + KCl + 2H 2 O (100˚C)

Ginagamit ito para sa synthesis ng ammonia. Nitric acid at iba pang mga produktong naglalaman ng nitrogen bilang isang inert medium para sa mga kemikal at metalurhiko na proseso at pag-iimbak ng mga nasusunog na sangkap.

NH 3

Isang binary compound, ang oxidation state ng nitrogen ay - 3. Walang kulay na gas na may masangsang na katangian ng amoy. Ang molekula ay may istraktura ng isang hindi kumpletong tetrahedron [: N (H) 3] (sp 3 -hybridization). Ang pagkakaroon ng isang pares ng donor ng mga electron sa molekula ng NH 3 sa nitrogen sa sp 3 -hybrid orbital ay tumutukoy sa katangian ng reaksyon ng pagdaragdag ng isang hydrogen cation, na may pagbuo ng isang cation ammonium NH 4. Ito ay natutunaw sa ilalim ng labis na presyon sa temperatura ng silid. Sa likidong estado, nauugnay ito dahil sa mga bono ng hydrogen. Hindi matatag ang init. Matunaw tayong mabuti sa tubig (higit sa 700 l / 1 l H 2 O sa 20˚C); ang proporsyon sa isang puspos na solusyon ay 34% sa timbang at 99% sa dami, pH = 11.8.

Lubos na reaktibo, madaling kapitan ng mga reaksyon sa karagdagan. Nasusunog sa oxygen, tumutugon sa mga acid. Nagpapakita ng pagbabawas (dahil sa N -3) at pag-oxidizing (dahil sa H +1) na mga katangian. Pinatuyo lamang ng calcium oxide.

Mga de-kalidad na reaksyon - ang pagbuo ng puting "usok" sa contact na may gas na HCl, pag-blackening ng isang piraso ng papel na moistened sa isang solusyon ng Hg 2 (NO3) 2.

Isang intermediate na produkto sa synthesis ng HNO 3 at ammonium salts. Ginagamit ito sa paggawa ng soda, nitrogen fertilizers, dyes, explosives; Ang likidong ammonia ay isang nagpapalamig. nakakalason.
Mga equation ng pinakamahalagang reaksyon:

2NH 3 (g) ↔ N 2 + 3H 2
NH 3 (g) + H 2 O ↔ NH 3 * H 2 O (p) ↔ NH 4 + + OH -
NH 3 (g) + HCl (g) ↔ NH 4 Cl (g) puting "usok"
4NH 3 + 3O 2 (hangin) = 2N 2 + 6 H 2 O (pagkasunog)
4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6 H 2 O (800˚C, cat.Pt / Rh)
2 NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3 H 2 O (500˚C)
2 NH 3 + 3Mg = Mg 3 N 2 +3 H 2 (600 ˚C)
NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O = NH 4 HCO 3 (temperatura ng silid, presyon)
Pagtanggap. V mga laboratoryo- pag-aalis ng ammonia mula sa mga ammonium salt kapag pinainit ng soda lime: Ca (OH) 2 + 2NH 4 Cl = CaCl 2 + 2H 2 O + NH 3
O pagpapakulo ng may tubig na solusyon ng ammonia na sinusundan ng pagpapatuyo ng gas.
Sa industriya ang ammonia ay nakuha mula sa nitrogen na may hydrogen. Ginawa ng industriya alinman sa liquefied form o sa anyo ng isang concentrated aqueous solution sa ilalim ng teknikal na pangalan tubig ng ammonia.

Ammonia hydrateNH 3 * H 2 O. Intermolecular compound. Puti, sa kristal na sala-sala mayroong mga molekula ng NH 3 at H 2 O na nakagapos ng isang mahina na bono ng hydrogen. Naroroon sa may tubig na ammonia solution, mahinang base (mga produkto ng dissociation - NH 4 cation at OH anion). Ang ammonium cation ay may regular na tetrahedral na istraktura (sp 3 -hybridization). Ang thermally hindi matatag, ganap na nabubulok kapag ang solusyon ay pinakuluan. Neutralized na may malakas na acids. Nagpapakita ng pagbabawas ng mga katangian (dahil sa N -3) sa isang puro solusyon. Ito ay pumapasok sa reaksyon ng pagpapalitan ng ion at pagkakumplikado.

Kwalitatibong reaksyon- pagbuo ng puting "usok" sa pakikipag-ugnay sa gaseous HCl. Ito ay ginagamit upang lumikha ng isang bahagyang alkaline medium sa solusyon, sa panahon ng pag-ulan ng amphoteric hydroxides.
Ang 1 M ammonia solution ay naglalaman ng pangunahing NH 3 * H 2 O hydrate at 0.4% lamang ng NH 4 OH ions (dahil sa dissociation ng hydrate); kaya, ang ionic na "ammonium hydroxide NH 4 OH" ay halos hindi nakapaloob sa solusyon, at walang ganoong tambalan sa solid hydrate.
Mga equation ng pinakamahalagang reaksyon:
NH 3 H 2 O (conc.) = NH 3 + H 2 O (kumukulo na may NaOH)
NH 3 H 2 O + HCl (dil.) = NH 4 Cl + H 2 O
3 (NH 3 H 2 O) (conc.) + CrCl 3 = Cr (OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl
8 (NH 3 H 2 O) (conc.) + 3Br 2 (p) = N 2 + 6 NH 4 Br + 8H 2 O (40-50˚C)
2 (NH 3 H 2 O) (conc.) + 2KMnO 4 = N 2 + 2MnO 2 ↓ + 4H 2 O + 2KOH
4 (NH 3 H 2 O) (conc.) + Ag 2 O = 2OH + 3H 2 O
4 (NH 3 H 2 O) (conc.) + Cu (OH) 2 + (OH) 2 + 4H 2 O
6 (NH 3 H 2 O) (conc.) + NiCl 2 = Cl 2 + 6H 2 O
Ang diluted ammonia solution (3-10%) ay madalas na tinatawag ammonia(ang pangalan ay naimbento ng mga alchemist), at ang puro solusyon (18.5 - 25%) ay isang ammonia solution (ginawa ng industriya).

Mga nitrogen oxide

Nitrogen monoxideHINDI

Oksido na hindi bumubuo ng asin. Walang kulay na gas. Ang isang radical, ay naglalaman ng isang covalent σπ-bond (N꞊O), sa solid state ay isang N 2 O 2 dimer na may N-N bond. Lubhang thermally stable. Sensitibo sa oxygen sa hangin (nagiging kayumanggi). Ito ay bahagyang natutunaw sa tubig at hindi tumutugon dito. Chemically passive patungo sa mga acid at alkalis. Tumutugon sa mga metal at di-metal kapag pinainit. mataas na reaktibong pinaghalong NO at NO 2 ("nitrous gases"). Isang intermediate sa synthesis ng nitric acid.
Mga equation ng pinakamahalagang reaksyon:
2NO + O 2 (gas) = ​​​​2NO 2 (20˚C)
2NO + C (graphite) = N 2 + CO 2 (400-500˚C)
10NO + 4P (pula) = 5N 2 + 2P 2 O 5 (150- 200˚C)
2NO + 4Cu = N 2 + 2 Cu 2 O (500 - 600˚C)
Mga reaksyon sa pinaghalong NO at NO 2:
HINDI + HINDI 2 + H 2 O = 2HNO 2 (p)
HINDI + HINDI 2 + 2KOH (dil.) = 2KNO 2 + H 2 O
NO + NO 2 + Na 2 CO 3 = 2Na 2 NO 2 + CO 2 (450- 500˚C)
Pagtanggap v industriya: oksihenasyon ng ammonia na may oxygen sa isang katalista, in mga laboratoryo- pakikipag-ugnayan ng dilute na nitric acid sa mga nagpapababang ahente:
8HNO 3 + 6Hg = 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2 HINDI+ 4 H 2 O
o pagbabawas ng nitrates:
2NaNO 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI = 2 HINDI + I 2 ↓ + 2 H 2 O + 2Na 2 SO 4

Nitrogen dioxideHINDI 2

Acidic oxide, conventionally tumutugma sa dalawang acids - HNO 2 at HNO 3 (acid para sa N 4 ay hindi umiiral). Brown gas, isang monomer ng NO 2 sa temperatura ng silid, sa malamig, isang likidong walang kulay na dimer ng N 2 O 4 (dinitrogen tetroxide). Ganap na tumutugon sa tubig, alkalis. Napakalakas na ahente ng oxidizing, kinakaing unti-unti sa mga metal. Ginagamit ito para sa synthesis ng nitric acid at anhydrous nitrates, bilang isang oxidizing agent para sa rocket fuel, isang oil purifier mula sa sulfur at isang catalyst para sa oksihenasyon ng mga organic compound. nakakalason.
Equation ng pinakamahalagang reaksyon:
2NO 2 ↔ 2NO + O 2
4NO 2 (l) + H 2 O = 2HNO 3 + N 2 O 3 (syn.) (Sa lamig)
3 NO 2 + H 2 O = 3HNO 3 + NO
2NO 2 + 2NaOH (dil.) = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
4NO 2 + O 2 + 2 H 2 O = 4 HNO 3
4NO 2 + O 2 + KOH = KNO 3 + 2 H 2 O
2NO 2 + 7H 2 = 2NH 3 + 4 H 2 O (cat.Pt, Ni)
HINDI 2 + 2HI (p) = HINDI + I 2 ↓ + H 2 O
NO 2 + H 2 O + SO 2 = H 2 SO 4 + NO (50- 60˚C)
NO 2 + K = KNO 2
6NO 2 + Bi (NO 3) 3 + 3NO (70-110˚C)
Pagtanggap: v industriya - oksihenasyon ng NO na may atmospheric oxygen, in mga laboratoryo- pakikipag-ugnayan ng concentrated nitric acid sa mga nagpapababang ahente:
6HNO 3 (conc., Horizontal) + S = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
5HNO 3 (conc., Horizontal) + P (pula) = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
2HNO 3 (conc., Hot.) + SO 2 = H 2 SO 4 + 2 NO 2

Dinitrogen oxideN 2 O

Isang walang kulay na gas na may kaaya-ayang amoy ("laughing gas"), N꞊N꞊O, ang pormal na estado ng oksihenasyon ng nitrogen ay +1, mahinang natutunaw sa tubig. Sinusuportahan ang pagkasunog ng graphite at magnesium:

2N 2 O + C = CO 2 + 2N 2 (450˚C)
N 2 O + Mg = N 2 + MgO (500˚C)
Natanggap sa pamamagitan ng thermal decomposition ng ammonium nitrate:
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2 H 2 O (195 - 245˚C)
ginagamit sa medisina bilang pampamanhid.

Dinitrogen trioxideN 2 O 3

Sa mababang temperatura, asul na likido, ON꞊NO 2, pormal na estado ng nitrogen oxidation +3. Sa 20 ˚C, nabubulok ito ng 90% sa pinaghalong walang kulay na NO at kayumangging NO 2 ("nitrous gases", industrial smoke - "fox's tail"). Ang N 2 O 3 ay isang acidic oxide, sa malamig na may tubig ito ay bumubuo ng HNO 2, kapag pinainit ay naiiba ang reaksyon nito:
3N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 3 + 4NO
Sa alkalis ay nagbibigay ng HNO 2 salts, halimbawa NaNO 2.
Nakuha sa pamamagitan ng interaksyon ng NO sa O 2 (4NO + 3O 2 = 2N 2 O 3) o sa NO 2 (NO 2 + NO = N 2 O 3)
na may malakas na paglamig. Ang "nitrous gases" at mapanganib sa kapaligiran, ay kumikilos bilang mga katalista para sa pagkasira ng ozone layer ng atmospera.

Dinitrogen pentoxide N 2 O 5

Walang kulay, solid, O 2 N - O - NO 2, ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen ay +5. Sa temperatura ng silid, nabubulok ito sa NO 2 at O ​​2 sa loob ng 10 oras. Tumutugon sa tubig at alkalis bilang acidic oxide:
N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3
N 2 O 5 + 2NaOH = 2NaNO 3 + H 2
Natanggap sa pamamagitan ng dehydration ng fuming nitric acid:
2HNO 3 + P 2 O 5 = N 2 O 5 + 2HPO 3
o oksihenasyon ng NO 2 na may ozone sa -78˚C:
2NO 2 + O 3 = N 2 O 5 + O 2

Nitrite at nitrate

Potassium nitriteKNO 2 ... Puti, hygroscopic. Natutunaw nang walang agnas. Lumalaban sa tuyong hangin. Napakahusay na matunaw natin sa tubig (bumubuo ng walang kulay na solusyon), na na-hydrolyzed ng anion. Karaniwang oxidizing at reducing agent sa acidic na kapaligiran, napakabagal na reaksyon sa alkaline na kapaligiran. Pumapasok ito sa mga reaksyon ng pagpapalitan ng ion. Kwalitatibong mga reaksyon para sa NO 2 ion - pagkawalan ng kulay ng isang violet MnO 4 na solusyon at ang hitsura ng isang itim na namuo kapag idinagdag ang I ions. Ginagamit ito sa paggawa ng mga tina, bilang isang analytical reagent para sa mga amino acid at iodide, isang bahagi ng photographic reagents.
equation ng pinakamahalagang reaksyon:
2KNO 2 (s) + 2HNO 3 (conc.) = NO 2 + NO + H 2 O + 2KNO 3
2KNO 2 (dil.) + O 2 (gas) → 2KNO 3 (60-80 ˚C)
KNO 2 + H 2 O + Br 2 = KNO 3 + 2HBr
5NO 2 - + 6H + + 2MnO 4 - (phiol.) = 5NO 3 - + 2Mn 2+ (bts.) + 3H 2 O
3 NO 2 - + 8H + + CrO 7 2- = 3NO 3 - + 2Cr 3+ + 4H 2 O
NO 2 - (sat.) + NH 4 + (sat.) = N 2 + 2H 2 O
2NO 2 - + 4H + + 2I - (bts.) = 2NO + I 2 (itim) ↓ = 2H 2 O
NO 2 - (pinalawak) + Ag + = AgNO 2 (light yellow) ↓
Pagtanggap vindustriya- pagbawi ng potassium nitrate sa mga proseso:
KNO 3 + Pb = KNO 2+ PbO (350-400˚C)
KNO 3 (conc.) + Pb (sponge) + H 2 O = KNO 2+ Pb (OH) 2 ↓
3 KNO 3 + CaO + SO 2 = 2 KNO 2+ CaSO 4 (300 ˚C)

H itrat potasa KNO 3
Teknikal na pangalan potash, o indian asin , saltpeter. Puti, natutunaw nang walang agnas sa karagdagang pag-init ay nabubulok. Lumalaban sa hangin. Matunaw tayong mabuti sa tubig (na may mataas na endo-effect, = -36 kJ), walang hydrolysis. Malakas na ahente ng oxidizing sa panahon ng pagsasanib (dahil sa paglabas ng atomic oxygen). Sa solusyon, ito ay nababawasan lamang ng atomic hydrogen (sa isang acidic medium sa KNO 2, sa isang alkaline medium sa NH 3). Ginagamit ito sa paggawa ng salamin bilang isang pang-imbak ng pagkain, isang bahagi ng mga pinaghalong pyrotechnic at mga mineral na pataba.

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 (400- 500 ˚C)

KNO 3 + 2H 0 (Zn, dil. HCl) = KNO 2 + H 2 O

KNO 3 + 8H 0 (Al, conc. KOH) = NH 3 + 2H 2 O + KOH (80 ˚C)

KNO 3 + NH 4 Cl = N 2 O + 2H 2 O + KCl (230- 300 ˚C)

2 KNO 3 + 3C (graphite) + S = N 2 + 3CO 2 + K 2 S (pagkasunog)

KNO 3 + Pb = KNO 2 + PbO (350 - 400 ˚C)

KNO 3 + 2KOH + MnO 2 = K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O (350 - 400 ˚C)

Pagtanggap: sa industriya
4KOH (mainit) + 4NO 2 + O 2 = 4KNO 3 + 2H 2 O

at sa laboratoryo:
KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl ↓

Ang nilalaman ng artikulo

NITROGEN, N (nitrogenium), elemento ng kemikal (sa. Numero 7) VA subgroups ng periodic table ng mga elemento. Ang kapaligiran ng Earth ay naglalaman ng 78% (vol.) Nitrogen. Upang ipakita kung gaano kalaki ang mga reserbang ito ng nitrogen, tandaan natin na napakaraming nitrogen sa atmospera sa itaas ng bawat kilometro kuwadrado ng ibabaw ng lupa na hanggang 50 milyong tonelada ng sodium nitrate o 10 milyong tonelada ng ammonia (isang compound ng nitrogen. na may hydrogen) ay maaaring makuha mula dito, ngunit ito ay bumubuo ng isang maliit na bahagi ng nitrogen na nasa crust ng lupa. Ang pagkakaroon ng libreng nitrogen ay nagpapahiwatig ng inertness nito at ang kahirapan ng pakikipag-ugnayan sa iba pang mga elemento sa ordinaryong temperatura. Ang nakagapos na nitrogen ay bahagi ng parehong organiko at di-organikong bagay. Ang flora at fauna ay naglalaman ng nitrogen na nakagapos sa carbon at oxygen sa mga protina. Bilang karagdagan, ang nitrogen-containing inorganic compound ay kilala at maaaring makuha sa malalaking dami, tulad ng nitrates (NO 3 -), nitrite (NO 2 -), cyanides (CN -), nitride (N 3–) at azides (N 3 - ).

Sanggunian sa kasaysayan.

Ang mga eksperimento ng A. Lavoisier, na nakatuon sa pag-aaral ng papel ng atmospera sa pagpapanatili ng buhay at mga proseso ng pagkasunog, ay nakumpirma ang pagkakaroon ng isang medyo hindi gumagalaw na sangkap sa atmospera. Ang pagkakaroon ng bigong itatag ang elemental na katangian ng gas na natitira pagkatapos ng pagkasunog, tinawag itong azote ni Lavoisier, na nangangahulugang "walang buhay" sa sinaunang Griyego. Noong 1772, itinatag ni D. Rutherford mula sa Edinburgh na ang gas na ito ay isang elemento at tinawag itong "nakakapinsalang hangin". Ang Latin na pangalan para sa nitrogen ay nagmula sa mga salitang Griyego na nitron at gen, na nangangahulugan ng saltpeter-forming.

Nitrogen fixation at nitrogen cycle.

Ang terminong "nitrogen fixation" ay nangangahulugang ang proseso ng pag-aayos ng atmospheric nitrogen N 2. Sa kalikasan, ito ay maaaring mangyari sa dalawang paraan: alinman sa mga legume, tulad ng mga gisantes, klouber at soybeans, ay nag-iipon ng mga nodule sa kanilang mga ugat, kung saan ang bacteria na nag-aayos ng nitrogen ay na-convert ito sa nitrates, o ang atmospheric nitrogen ay na-oxidize ng oxygen sa ilalim ng mga kondisyon ng isang kidlat. discharge. Nalaman ni S. Arrhenius na sa ganitong paraan hanggang sa 400 milyong tonelada ng nitrogen ay naayos taun-taon. Sa atmospera, ang mga nitrogen oxide ay pinagsama sa tubig-ulan upang bumuo ng nitric at nitrous acids. Bilang karagdagan, natagpuan na may ulan at niyebe, humigit-kumulang. 6700 g nitrogen; na umaabot sa lupa, nagiging nitrite at nitrates. Ang mga halaman ay gumagamit ng nitrates upang bumuo ng mga protina ng halaman. Ang mga hayop, na nagpapakain sa mga halaman na ito, ay sinisimila ang mga sangkap ng protina ng mga halaman at ginagawang mga protina ng hayop. Matapos ang pagkamatay ng mga hayop at halaman, ang kanilang pagkabulok ay nangyayari, ang mga nitrogen compound ay na-convert sa ammonia. Ang ammonia ay ginagamit sa dalawang paraan: ang mga bakterya na hindi bumubuo ng mga nitrates ay sinisira ito sa mga elemento, naglalabas ng nitrogen at hydrogen, at ang iba pang mga bakterya ay bumubuo ng mga nitrite mula dito, na na-oxidize ng ibang mga bakterya sa mga nitrates. Kaya, ang nitrogen cycle ay nangyayari sa kalikasan, o ang nitrogen cycle.

Ang istraktura ng nucleus at mga shell ng elektron.

Mayroong dalawang matatag na isotopes ng nitrogen sa kalikasan: na may mass na bilang na 14 (naglalaman ng 7 proton at 7 neutron) at may mass na bilang na 15 (naglalaman ng 7 proton at 8 neutron). Ang kanilang ratio ay 99.635: 0.365, kaya ang atomic mass ng nitrogen ay 14.008. Ang hindi matatag na nitrogen isotopes 12 N, 13 N, 16 N, 17 N ay nakuha sa artipisyal na paraan. Sa eskematiko, ang elektronikong istruktura ng nitrogen atom ay ang mga sumusunod: 1 s 2 2s 2 2p x 1 2p y 1 2p z isa. Dahil dito, mayroong 5 mga electron sa panlabas (pangalawang) shell ng elektron, na maaaring lumahok sa pagbuo ng mga bono ng kemikal; Ang mga nitrogen orbital ay maaari ding tumanggap ng mga electron, i.e. ang pagbuo ng mga compound na may estado ng oksihenasyon mula (–III) hanggang (V) ay posible, at kilala ang mga ito.

Molekular na nitrogen.

Ito ay itinatag mula sa mga kahulugan ng densidad ng gas na ang molekula ng nitrogen ay diatomic, i.e. ang molecular formula ng nitrogen ay Nє N (o N 2). Dalawang nitrogen atoms ay may tatlong panlabas na 2 p-Ang mga electron ng bawat atom ay bumubuo ng isang triple bond: N ::: N:, na bumubuo ng mga pares ng elektron. Ang sinusukat na interatomic N - N na distansya ay 1.095 Å. Tulad ng sa kaso ng hydrogen ( cm... HYDROGEN), may mga nitrogen molecule na may iba't ibang nuclear spins - simetriko at antisymmetric. Sa normal na temperatura, ang ratio ng simetriko sa mga antisymmetric na anyo ay 2: 1. Dalawang pagbabago ng nitrogen ang kilala sa solid state: a- kubiko at b- heksagonal na may temperatura ng paglipat a ® b–237.39 ° C. Pagbabago b natutunaw sa -209.96 ° C at kumukulo sa -195.78 ° C sa 1 atm ( cm... tab. isa).

Ang dissociation energy ng mole (28.016 g o 6.023X 10 23 molecules) ng molecular nitrogen sa atoms (N 2 2N) ay humigit-kumulang –225 kcal. Samakatuwid, ang atomic nitrogen ay maaaring mabuo sa panahon ng isang tahimik na electric discharge at mas aktibo sa kemikal kaysa sa molekular na nitrogen.

Pagtanggap at pag-aaplay.

Ang paraan ng pagkuha ng elemental nitrogen ay depende sa kinakailangang kadalisayan. Ang nitrogen ay nakukuha sa napakalaking dami para sa synthesis ng ammonia, habang ang maliliit na admixtures ng mga noble gas ay pinapayagan.

Nitrogen mula sa atmospera.

Sa ekonomiya, ang paglabas ng nitrogen mula sa atmospera ay dahil sa mura ng paraan ng pagtunaw ng purified air (singaw ng tubig, CO 2, alikabok, at iba pang mga impurities ay inalis). Ang sunud-sunod na mga siklo ng compression, paglamig at pagpapalawak ng naturang hangin ay humahantong sa pagkatunaw nito. Ang likidong hangin ay sumasailalim sa fractional distillation na may mabagal na pagtaas ng temperatura. Ang mga noble gas ay unang inilabas, pagkatapos ay nitrogen, at ang likidong oxygen ay nananatili. Ang paglilinis ay nakakamit sa pamamagitan ng maramihang mga proseso ng fractionation. Ang pamamaraang ito ay gumagawa ng maraming milyon-milyong tonelada ng nitrogen taun-taon, pangunahin para sa synthesis ng ammonia, na siyang feedstock sa teknolohiya para sa paggawa ng iba't ibang mga compound na naglalaman ng nitrogen para sa industriya at agrikultura. Bilang karagdagan, ang isang purified nitrogen na kapaligiran ay kadalasang ginagamit kapag ang pagkakaroon ng oxygen ay hindi katanggap-tanggap.

Mga pamamaraan sa laboratoryo.

Ang maliit na halaga ng nitrogen ay maaaring makuha sa laboratoryo sa iba't ibang paraan, sa pamamagitan ng pag-oxidize ng ammonia o ammonium ion, halimbawa:

Ang proseso ng oksihenasyon ng ammonium ion ng nitrite ion ay napaka-maginhawa:

Ang iba pang mga pamamaraan ay kilala - agnas ng azides sa pag-init, agnas ng ammonia na may tanso (II) oxide, pakikipag-ugnayan ng mga nitrite na may sulfamic acid o urea:

Sa panahon ng catalytic decomposition ng ammonia sa mataas na temperatura, maaari ding makuha ang nitrogen:

Mga katangiang pisikal.

Ang ilan sa mga pisikal na katangian ng nitrogen ay ibinibigay sa talahanayan. isa.

Talahanayan 1. ILANG PISIKAL NA KATANGIAN NG NITROGEN
Densidad, g / cm 3	0.808 (likido)
Punto ng pagkatunaw, ° С	–209,96
Punto ng kumukulo, ° С	–195,8
Kritikal na temperatura, ° С	–147,1
Kritikal na presyon, atm a	33,5
Kritikal na density, g / cm 3 a	0,311
Tukoy na init, J / (molChK)	14.56 (15 ° C)
Pauling electronegativity	3
Covalent radius,	0,74
Kristal na radius,	1.4 (M 3–)
Potensyal ng ionization, V b
una	14,54
pangalawa	29,60
a Temperatura at presyon kung saan ang mga densidad ng likido at gas na nitrogen ay pareho. b Ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang alisin ang unang panlabas at ang mga sumusunod na electron, bawat 1 mole ng atomic nitrogen.

Mga katangian ng kemikal.

Tulad ng nabanggit na, ang nangingibabaw na pag-aari ng nitrogen sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng temperatura at presyon ay ang inertness nito, o mababang aktibidad ng kemikal. Ang elektronikong istraktura ng nitrogen ay naglalaman ng isang pares ng elektron para sa 2 s-level at tatlong kalahating napuno 2 R-orbitals, kaya ang isang nitrogen atom ay maaaring magbigkis ng hindi hihigit sa apat na iba pang mga atom, i.e. ang numero ng koordinasyon nito ay apat. Nililimitahan din ng maliit na sukat ng isang atom ang bilang ng mga atomo o grupo ng mga atomo na maaaring iugnay dito. Samakatuwid, maraming mga compound ng iba pang mga miyembro ng VA subgroup ay alinman ay walang analogues sa mga nitrogen compound sa lahat, o mga analogous nitrogen compound ay hindi matatag. Kaya, ang PCl 5 ay isang matatag na tambalan, habang ang NCl 5 ay hindi umiiral. Ang isang nitrogen atom ay kayang magbigkis sa isa pang nitrogen atom, na bumubuo ng ilang medyo matatag na compound, tulad ng hydrazine N 2 H 4 at metal azides MN 3. Ang ganitong uri ng bono ay hindi karaniwan para sa mga elemento ng kemikal (maliban sa carbon at silikon). Sa mataas na temperatura, ang nitrogen ay tumutugon sa maraming mga metal upang bumuo ng bahagyang ionic nitride M x N y... Sa mga compound na ito, ang nitrogen ay negatibong sisingilin. mesa Ang 2 ay nagpapakita ng mga estado ng oksihenasyon at mga halimbawa ng mga kaukulang compound.

Nitride.

Ang mga nitrogen compound na may mas maraming electropositive na elemento, mga metal at non-metal - nitride - ay katulad ng mga carbides at hydride. Maaari silang hatiin, depende sa likas na katangian ng M - N na bono, sa ionic, covalent, at may isang intermediate na uri ng bono. Bilang isang patakaran, ito ay mga kristal na sangkap.

Ionic nitride.

Ang bono sa mga compound na ito ay nagsasangkot ng paglipat ng mga electron mula sa metal patungo sa nitrogen na may pagbuo ng N 3– ion. Kasama sa mga nitride na ito ang Li 3 N, Mg 3 N 2, Zn 3 N 2 at Cu 3 N 2. Bilang karagdagan sa lithium, ang ibang mga alkali metal na IA ay hindi bumubuo ng nitride subgroup. Ang mga ionic nitride ay may mataas na mga punto ng pagkatunaw at tumutugon sa tubig upang bumuo ng NH 3 at metal hydroxides.

Covalent nitride.

Kapag ang mga nitrogen electron ay lumahok sa pagbuo ng isang bono kasama ang mga electron ng isa pang elemento nang hindi inililipat ang mga ito mula sa nitrogen patungo sa isa pang atom, ang mga nitride na may isang covalent bond ay nabuo. Ang hydrogen nitrides (hal. ammonia at hydrazine) ay ganap na covalent, tulad ng nitrogen halides (NF 3 at NCl 3). Kasama sa mga covalent nitride, halimbawa, ang Si 3 N 4, P 3 N 5 at BN - mga mataas na matatag na puting substance, at ang BN ay may dalawang allotropic modification: hexagonal at parang brilyante. Ang huli ay nabuo sa mataas na presyon at temperatura at may katigasan na malapit sa diyamante.

Nitride na may isang intermediate na uri ng bono.

Ang mga elemento ng paglipat ay tumutugon sa NH 3 sa mataas na temperatura upang bumuo ng isang hindi pangkaraniwang klase ng mga compound kung saan ang mga nitrogen atom ay ipinamamahagi sa pagitan ng regular na pagitan ng mga atomo ng metal. Walang malinaw na pag-aalis ng mga electron sa mga compound na ito. Ang mga halimbawa ng naturang nitride ay Fe 4 N, W 2 N, Mo 2 N, Mn 3 N 2. Ang mga compound na ito sa pangkalahatan ay ganap na hindi gumagalaw at may magandang electrical conductivity.

Hydrogen compounds ng nitrogen.

Ang nitrogen at hydrogen ay nakikipag-ugnayan upang bumuo ng mga compound na malabo na kahawig ng mga hydrocarbon. Bumababa ang katatagan ng hydrogen nitrogen sa pagtaas ng bilang ng mga atomo ng nitrogen sa kadena, kabaligtaran sa mga hydrocarbon, na matatag din sa mahabang kadena. Ang pinakamahalagang hydrogen nitride ay ammonia NH 3 at hydrazine N 2 H 4. Kasama rin sa mga ito ang hydrazoic acid HNNN (HN 3).

Ammonia NH3.

Ang ammonia ay isa sa pinakamahalagang produktong pang-industriya ng modernong ekonomiya. Sa pagtatapos ng ika-20 siglo. Ang USA ay gumawa ng humigit-kumulang. 13 milyong tonelada ng ammonia taun-taon (sa mga tuntunin ng anhydrous ammonia).

Istraktura ng molekula.

Ang molekula ng NH 3 ay may halos pyramidal na istraktura. Ang anggulo ng bono ng H - N - H ay 107 °, na malapit sa anggulo ng tetrahedral na 109 °. Ang isang hindi nakabahaging pares ng electron ay katumbas ng isang nakakabit na grupo; bilang resulta, ang bilang ng koordinasyon ng nitrogen ay 4 at ang nitrogen ay matatagpuan sa gitna ng tetrahedron.

Mga katangian ng ammonia.

Ang ilan sa mga pisikal na katangian ng ammonia kung ihahambing sa tubig ay ibinibigay sa talahanayan. 3.

Ang kumukulo at natutunaw na mga punto ng ammonia ay mas mababa kaysa sa tubig, sa kabila ng pagkakalapit ng mga molekular na timbang at ang pagkakapareho ng istruktura ng molekular. Ito ay dahil sa medyo mas mataas na lakas ng intermolecular bond sa tubig kaysa sa ammonia (ang intermolecular bond na ito ay tinatawag na hydrogen).

Ammonia bilang isang solvent.

Ang mataas na dielectric na pare-pareho at dipole na sandali ng likidong ammonia ay ginagawa itong angkop para sa paggamit bilang isang solvent para sa polar o ionic na mga inorganic na sangkap. Ang ammonia solvent ay intermediate sa pagitan ng tubig at organic solvents tulad ng ethyl alcohol. Ang mga alkali at alkaline na metal na lupa ay natutunaw sa ammonia, na bumubuo ng madilim na asul na mga solusyon. Maaaring ipagpalagay na ang solvation at ionization ng valence electron ay nangyayari sa solusyon ayon sa scheme

Ang asul ay nauugnay sa solvation at paggalaw ng mga electron, o sa mobility ng "mga butas" sa isang likido. Sa isang mataas na konsentrasyon ng sodium sa likidong ammonia, ang solusyon ay kumukuha ng kulay na tanso at may mataas na electrical conductivity. Ang hindi nakatali na alkali metal ay maaaring makuha mula sa naturang solusyon sa pamamagitan ng pagsingaw ng ammonia o pagdaragdag ng sodium chloride. Ang mga solusyon ng mga metal sa ammonia ay mahusay na mga ahente ng pagbabawas. Ang autoionization ay nangyayari sa likidong ammonia

katulad ng prosesong nagaganap sa tubig:

Ang ilang mga kemikal na katangian ng parehong mga sistema ay inihambing sa talahanayan. 4.

Ang likidong ammonia bilang isang solvent ay kapaki-pakinabang sa ilang mga kaso kapag imposibleng magsagawa ng mga reaksyon sa tubig dahil sa mabilis na pakikipag-ugnayan ng mga bahagi sa tubig (halimbawa, oksihenasyon at pagbawas). Halimbawa, sa likidong ammonia, ang calcium ay tumutugon sa KCl upang bumuo ng CaCl 2 at K, dahil ang CaCl 2 ay hindi matutunaw sa likidong ammonia, at ang K ay natutunaw, at ang reaksyon ay nagpapatuloy nang buo. Sa tubig, ang gayong reaksyon ay imposible dahil sa mabilis na pakikipag-ugnayan ng Ca sa tubig.

Pagkuha ng ammonia.

Ang gaseous NH 3 ay inilabas mula sa ammonium salts sa ilalim ng pagkilos ng isang malakas na base, halimbawa, NaOH:

Ang pamamaraan ay naaangkop sa mga kondisyon ng laboratoryo. Ang maliit na produksyon ng ammonia ay nakabatay din sa hydrolysis ng nitride, halimbawa Mg 3 N 2, na may tubig. Ang Calcium cyanamide CaCN 2, kapag nakikipag-ugnayan sa tubig, ay bumubuo rin ng ammonia. Ang pangunahing pang-industriya na paraan para sa paggawa ng ammonia ay ang catalytic synthesis nito mula sa atmospheric nitrogen at hydrogen sa mataas na temperatura at pressures:

Ang hydrogen para sa synthesis na ito ay nakukuha sa pamamagitan ng thermal cracking ng mga hydrocarbon, ang pagkilos ng singaw ng tubig sa karbon o bakal, pagkabulok ng mga alkohol na may singaw ng tubig, o electrolysis ng tubig. Maraming mga patent ang nakuha para sa synthesis ng ammonia, naiiba sa mga kondisyon ng proseso (temperatura, presyon, katalista). Mayroong isang paraan ng pang-industriyang produksyon sa pamamagitan ng thermal distillation ng karbon. Ang mga pangalan ng F. Gaber at K. Bosch ay nauugnay sa teknolohikal na pag-unlad ng ammonia synthesis.

Talahanayan 4. PAGHAHAMBING NG MGA REAKSYON SA AQUEOUS AT AMMONIA MEDIA
Kapaligiran ng tubig	kapaligiran ng ammonia
Neutralisasyon
OH - + H 3 O + ® 2H 2 O	NH 2 - + NH 4 + ® 2NH 3
Hydrolysis (protolysis)
PCl 5 + 3H 2 O POCl 3 + 2H 3 O + + 2Cl -	PCl 5 + 4NH 3 PNCl 2 + 3NH 4 + + 3Cl -
Pagpapalit
Zn + 2H 3 O + ® Zn 2+ + 2H 2 O + H 2	Zn + 2NH 4 + ® Zn 2+ + 2NH 3 + H 2
Solvation (pagiging kumplikado)
Al 2 Cl 6 + 12H 2 O 2 3+ + 6Cl -	Al 2 Cl 6 + 12NH 3 2 3+ + 6Cl -
Amphotericity
Zn 2+ + 2OH - Zn (OH) 2	Zn 2+ + 2NH 2 - Zn (NH 2) 2
Zn (OH) 2 + 2H 3 O + Zn 2+ + 4H 2 O	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–

Mga kemikal na katangian ng ammonia.

Bilang karagdagan sa mga reaksyon na binanggit sa talahanayan. 4, ang ammonia ay tumutugon sa tubig upang mabuo ang tambalang NH 3 CH H 2 O, na kadalasang napagkakamalang ammonium hydroxide NH 4 OH; sa katunayan, ang pagkakaroon ng NH 4 OH sa solusyon ay hindi pa napatunayan. Ang isang may tubig na solusyon ng ammonia ("ammonia") ay pangunahing binubuo ng NH 3, H 2 O at maliliit na konsentrasyon ng NH 4 + at OH - mga ion na nabuo sa panahon ng paghihiwalay

Ang pangunahing katangian ng ammonia ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng nag-iisang pares ng elektron ng nitrogen: NH 3. Samakatuwid, ang NH 3 ay isang base ng Lewis, na may mas mataas na aktibidad ng nucleophilic, na ipinakita sa anyo ng isang kaugnayan sa isang proton, o ang nucleus ng isang hydrogen atom:

Anumang ion o molekula na may kakayahang tumanggap ng isang pares ng elektron (electrophilic compound) ay magre-react sa NH 3 upang bumuo ng isang coordination compound. Halimbawa:

Simbolo M n+ kumakatawan sa isang transition metal ion (B-subgroups ng periodic table, halimbawa, Cu 2+, Mn 2+, atbp.). Anumang protic (i.e. H-containing) acid ay tumutugon sa ammonia sa may tubig na solusyon upang bumuo ng mga ammonium salt tulad ng ammonium nitrate NH 4 NO 3, ammonium chloride NH 4 Cl, ammonium sulfate (NH 4) 2 SO 4, phosphate ammonium (NH 4) 3 PO 4. Ang mga asin na ito ay malawakang ginagamit sa agrikultura bilang mga pataba para sa pagpasok ng nitrogen sa lupa. Ginagamit din ang ammonium nitrate bilang isang murang pampasabog; ito ay unang ginamit sa langis ng gasolina (diesel oil). Ang isang may tubig na solusyon ng ammonia ay direktang ginagamit para sa pagpapakilala sa lupa o sa tubig ng irigasyon. Ang Urea NH 2 CONH 2, na nakuha sa pamamagitan ng synthesis mula sa ammonia at carbon dioxide, ay isa ring pataba. Ang ammonia gas ay tumutugon sa mga metal tulad ng Na at K upang bumuo ng mga amide:

Ang ammonia ay tumutugon sa mga hydride at nitride upang bumuo ng mga amide:

Ang alkali metal amides (hal. NaNH 2) ay tumutugon sa N 2 O kapag pinainit upang bumuo ng azides:

Binabawasan ng gas na NH 3 ang mga oxide ng mabibigat na metal sa mga metal sa mataas na temperatura, tila dahil sa hydrogen na nabuo bilang resulta ng pagkabulok ng ammonia sa N 2 at H 2:

Ang mga atomo ng hydrogen sa molekula ng NH 3 ay maaaring mapalitan ng halogen. Ang Iodine ay tumutugon sa puro NH 3 na solusyon upang bumuo ng isang halo na naglalaman ng NI 3. Ang sangkap na ito ay napaka hindi matatag at sumasabog sa kaunting epekto sa makina. Kapag ang NH 3 ay tumutugon sa Cl 2, ang mga chloramines NCl 3, NH HCl 2 at NH 2 Cl ay nabuo. Kapag ang ammonia ay nalantad sa sodium hypochlorite NaOCl (nabuo mula sa NaOH at Cl 2), ang huling produkto ay hydrazine:

Hydrazine.

Ang mga reaksyon sa itaas ay kumakatawan sa isang paraan para sa paggawa ng hydrazine monohydrate na may komposisyon N 2 H 4 CH H 2 O. Ang anhydrous hydrazine ay nabuo sa pamamagitan ng espesyal na distillation ng monohydrate na may BaO o iba pang mga dehydrating substance. Sa mga tuntunin ng mga katangian, ang hydrazine ay bahagyang kahawig ng hydrogen peroxide H 2 O 2. Ang purong anhydrous hydrazine ay isang walang kulay na hygroscopic na likido na kumukulo sa 113.5 ° C; mahusay na natutunaw sa tubig, na bumubuo ng isang mahinang base

Sa isang acidic medium (H +) hydrazine forms natutunaw hydrazonium salts ng + X - type. Ang kadalian ng reaksyon ng hydrazine at ang ilan sa mga derivative nito (halimbawa, methylhydrazine) sa oxygen ay nagpapahintulot na magamit ito bilang isang bahagi ng likidong propellant. Ang hydrazine at lahat ng mga derivatives nito ay lubhang nakakalason.

Mga nitrogen oxide.

Sa mga compound na may oxygen, ipinapakita ng nitrogen ang lahat ng estado ng oksihenasyon, na bumubuo ng mga oxide: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2 (N 2 O 4), N 2 O 5. Mayroong kaunting impormasyon sa pagbuo ng nitrogen peroxides (NO 3, NO 4). 2HNO 2. Ang purong N 2 O 3 ay maaaring makuha bilang isang asul na likido sa mababang temperatura (-20

Sa temperatura ng silid, ang NO 2 ay isang maitim na kayumangging gas na may mga magnetic na katangian dahil sa pagkakaroon ng isang hindi pares na elektron. Sa mga temperaturang mas mababa sa 0 ° C, ang NO 2 molecule ay nagdimerize sa dinitrogen tetroxide, at sa -9.3 ° C ang dimerization ay ganap na nagpapatuloy: 2NO 2 N 2 O 4. Sa estado ng likido, 1% lamang ang NO 2 ay undimerized, at sa 100 ° C ito ay nananatili sa anyo ng isang dimer na 10% N 2 O 4.

Ang NO 2 (o N 2 O 4) ay tumutugon sa maligamgam na tubig upang bumuo ng nitric acid: 3NO 2 + H 2 O = 2HNO 3 + NO. Ang teknolohiyang NO 2 kung gayon ay napakahalaga bilang isang intermediate na yugto sa paggawa ng isang mahalagang produkto sa industriya - nitric acid.

Nitric oxide (V)

N 2 O 5 ( lipas na sa panahon... nitric acid anhydride) - isang puting mala-kristal na substansiya, na nakuha sa pamamagitan ng pag-aalis ng tubig ng nitric acid sa pagkakaroon ng phosphorus oxide P 4 O 10:

2MX + H 2 N 2 O 2. Ang pagsingaw ng solusyon ay gumagawa ng puting paputok na may ipinapalagay na istraktura H – O – N = N – O – H.

Nitrous acid

Ang HNO 2 ay hindi umiiral sa dalisay nitong anyo, gayunpaman, ang mga may tubig na solusyon sa mababang konsentrasyon nito ay nabuo kapag ang sulfuric acid ay idinagdag sa barium nitrite:

Nabubuo din ang nitrous acid sa pamamagitan ng pagtunaw ng equimolar mixture ng NO at NO 2 (o N 2 O 3) sa tubig. Ang nitrous acid ay bahagyang mas malakas kaysa sa acetic acid. Ang estado ng oksihenasyon ng nitrogen sa loob nito ay +3 (ang istraktura nito ay H - O - N = O); maaari itong maging parehong oxidizing agent at reducing agent. Sa ilalim ng pagkilos ng pagbabawas ng mga ahente, ito ay karaniwang nabawasan sa NO, at kapag nakikipag-ugnayan sa mga oxidant, ito ay na-oxidized sa nitric acid.

Ang rate ng pagkatunaw ng ilang mga sangkap, halimbawa mga metal o iodide ion, sa nitric acid ay nakasalalay sa konsentrasyon ng nitrous acid na naroroon bilang isang karumihan. Ang mga asin ng nitrous acid - nitrite - ay madaling natutunaw sa tubig, maliban sa silver nitrite. Ang NaNO 2 ay ginagamit sa paggawa ng mga tina.

Nitric acid

Ang HNO 3 ay isa sa pinakamahalagang inorganikong produkto ng pangunahing industriya ng kemikal. Ginagamit ito sa mga teknolohiya ng maraming iba pang mga di-organikong at organikong sangkap, halimbawa, mga eksplosibo, pataba, polimer at mga hibla, tina, parmasyutiko, atbp.

Panitikan:

Handbook ni Azotchik... M., 1969
B.V. Nekrasov Mga Batayan ng Pangkalahatang Chemistry... M., 1973
Mga problema sa pag-aayos ng nitrogen. Inorganic at pisikal na kimika... M., 1982



Bumalik