Spojevi dušika. svojstva dušika

Rađanje nitrata - što prevedeno s latinskog Nitrogenium. Ovaj naslov dušik - kemijski element s atomskim brojem 7, glava 15. grupe u dugoj izvedbi periodičkog. U obliku jednostavnog tvar sastavljenu od zemlje distribuira zračni jastuk - atmosferu. Razne dušičnih spojeva nalaze u Zemljinoj kori, a živi organizmi su naširoko koristi u industriji, vojsci, poljoprivrede i medicine.

Zašto je dušik pod nazivom „gušenje” i „beživotna”

Kao povjesničari kemije predlažemo prvi put dobio ovu jednostavnu tvar Henry Cavendish (1777). Znanstvena prolazi zrak preko žeravice za apsorpciju reakcijskih produkata pomoću lužine. Kao rezultat iskustva istraživača pronašao bez boje i mirisa plina, koji nije reagirao ugljen. Cavendish je to nazvao „guši zrak” zbog nemogućnosti da se održi disanje i izgaranje.

Moderna Chemical biti objašnjeno da kisik reagira s ugljenom, ugljični dioksid formira. Preostala „gušenje” zraka je najvećim dijelom molekule _N2. Cavendish i drugi znanstvenici u to vrijeme o tome još nije poznat, iako dušik i nitrata spojevi tada široko se koristi u gospodarstvu. Znanstvenik je rekao o neobičnom plina kolegi provoditi slične eksperimente - Joseph Priestley.

Istovremeno Carl Scheele je skrenuo pozornost na nepoznate komponente zraku, ali nije uspio pravilno objasniti svoje porijeklo. Samo Daniel Rutherford 1772. shvatiti, da se eksperimenti „guše” „pokvaren” plin - dušik. Neki znanstvenici vjeruju da je otkrila - to je još uvijek raspravljaju povjesničari znanosti.

15 godina nakon što je Rutherford je eksperimenata poznati kemičar Antuan Lavuaze predložio zamijeniti pojam zrak „razmažen” odnosi se na dušik, s druge - Nitrogenium. Do trenutka kada je dokazano da je ta tvar ne gori, ne podržava disanje. Zatim tu su ruski naziv „dušik”, što se tumači na različite načine. Često kažu da izraz znači „beživotno”. Naknadne studije su opovrgnuo rašireno uvjerenje o svojstvima tvari. Dušikovi spojevi - proteini - glavni makromolekula u sastavu živih organizama. Kako bi se konstruiralo biljke apsorbiraju iz mineralne prehrane tla potrebnim elementima - ^2- ione NO ₃ i NH ^4+.

Dušik - kemijski element

Da bismo razumjeli atomske strukture i svojstva pomaže periodnog sustava (PS). Položaj kemijske elementa u periodnom sustavu može odrediti nuklearne naboj, broj protona i neutrona (masa broj). Potrebno je obratiti pozornost na vrijednost atomske mase - to je jedna od glavnih karakteristika elementa. razdoblje, broj odgovara broju razina energije. Kratka verzija periodičnog broj tablica grupa odgovara broju elektrona u vanjskoj razini energaticheskom. Sažetak podataka u opće karakteristike dušika po položaju u periodnog sustava:

• To je ne-metalni element u gornjem desnom uglu SS-a.
• Kemijski simbol: N.
• broj nekretnine: 7.
• Relativna atomska masa: 14,0067.
• Formula vodika hlapljivi spojevi: _NH3 (amonijak).
• Tvori veći oksid _N2 O _5, koji je jednak valenciji dušika V.

Struktura atom dušika:

• nuklearna punjenja 7.
• Broj protona: 7; broj neutrona: 7.
• Broj energetske razine: 2.
• Ukupan broj elektrona: 7; e formula: 1 s ² 2s ² 2p ^3.

Pojedinosti proučavali stabilne izotope № element 7, njihov maseni broj 14 i 15. - Sadržaj svijetlo atoma od kojih je 99,64%. Jezgre kratkotrajnog radioaktivni izotop je 7 protona, neutrona i broj uvelike varira: 4, 5, 6, 9, 10,

Dušik u prirodi

Kao dio molekula zraka prisutna zemlja omotač jednostavna tvar, čija formula - _N2. Sadržaj plinovitog dušika u atmosferi oko 78,1% volumena. Anorganski spojevi kemijski element u Zemljinoj kori - različite amonijeve soli i nitrati (salitra). Spojevi formule i imena nekih od najvažnijih tvari:

• _{NH3 amonijak.}
• _NO2, dušikov dioksid.
• Nano ₃ natrij nitrat.
• _{(NH4) 2} SO _4, amonij sulfat.

Valencija dušika u posljednjih dvaju spojeva - IV. Ugljena, tlo, živi organizmi sadrže N atoma u vezanom obliku. Dušika je dio amino kiseline makromolekula, DNA i RNA nukleotida, hormona i hemoglobina. Ukupni sadržaj kemijskih elemenata u ljudskom tijelu postiže 2,5%.

jednostavna tvar

Dušik u obliku dvoatomski molekula - najveći volumen i masa atmosferi zraka. Tvari, čija je formula _N2, nema mirisa, boje i okusa. Ovaj plin je više od dvije trećine zraka zemlja plašt. Tekući dušik je bezbojna supstanca nalik vode. Vrije na temperaturi od -195,8 ° C. M _(N2) = 28 g / mol. Jednostavan tvari malo lakše kisik, dušik, zrak, njegova gustoća je blizu 1.

Atomi u molekuli vežu čvrsto 3 zajednički elektronske para. Spoj pokazuje visoku otpornost na kemikalije, koji se razlikuje od kisika i drugih plinovitih tvari. Na molekulu dušika je podijeljen u sastavnih atoma potrebne trošiti energiju 942.9 kJ / mol. Kontakt od tri para elektrona je vrlo jaka, počinje break down, kada se zagriju iznad 2000 ° C

praktički ne pojavljuje u normalnim uvjetima, disocijacija molekula u atoma. Kemijske inertnosti također uzrokovana dušika potpunoj odsutnosti polarnosti u svojoj molekuli. Oni djeluju vrlo slabo jedni s drugima, što radi u plinovito stanje materije pri normalnom tlaku i temperaturi blizu sobne temperature. Slaba kemijska aktivnost molekularnog dušika se koristi u različitim procesima i uređaje kojima je potrebno stvoriti inertnoj okolini.

Disocijacije molekula _N2 može doći pod utjecajem sunčevog zračenja u gornjoj atmosferi. Atomski dušika formira, koji reagira s nekim metala i nemetala u normalnim uvjetima (fosfora, sumpora, arsena). Rezultat je sinteza tvari koje tlo uvjetima dobiveni neizravno.

dušik valencija

Vanjska ljuska elektrona atoma tvore elektron 2s 3 i str. Te negativne dušik može dati čestice u interakciji s drugim elementima koji se podudaraju sa svojim svojstvima smanjuju. Susjedni nedostaje oktet 3 elektrona atoma pokazuje oksidativnu sposobnost. Elektronegativnost dušika ispod njegovih metalnim svojstvima manje izražen nego fluora, kisika i klor. U interakciji s tim kemijskih elemenata dušika daje elektrona (oksidira). Smanjenje negativnih iona nakon čega slijedi reakcija s drugim metalima i nemetala.

Tipično valencija dušik - III. U ovom slučaju, da se kemijske veze oblikovana vanjskom p-privlačenja elektrona i stvaranja zajedničkog (veznog para). Dušik može tvoriti vezu davaoc-primaoc zbog osamljeni par elektrona, kao što je amonijev ion NH ^4+.

Uzimajući u laboratoriju i industriji

Jedan laboratorijske metode koje se temelje na oksidativne svojstva bakar oksida. Korištenje dušika spoja s vodikovim - amonijakom _NH3. Ova neugodna mirisa vzaimoddeystvuet plin s bakrenim oksidom crnom u prahu. Dobivena reakcijska proizvodi dušik i pojavi metalnog bakra (crveni prašak). Taloži na stijenke cijevi waterdrops - drugi reakcijski produkt.

Drugi laboratorij metoda koja koristi dušika spoja s metalima - azidom, na primjer _NaN3. Dobiveni plin koji ne mora biti očišćena od nečistoća.

Laboratorij se provodi raspadanje amonijevog nitrita u dušik i vodu. Za početak reakcije, grijanje je potrebno, onda se proces nastavlja s razvojem topline (egzotermno). Dušik je kontaminiran nečistoća, tako da se čisti i suši.

Priprava dušika u industriji:

• frakcijska destilacija tekućeg zraka - metoda koja koristi fizikalna svojstva dušik i kisik (različiti vrelišta);
• Kemijska reakcija zraka s vrućim ugljen;
• odvajanje adsorptivni plina.

Interakciju sa metala i vodika - oksidacijom svojstva

Inercija široku molekula ne dopuštaju neku izravnu sintezu spojeva dušika. Aktivirati atoma potrebne jake grijanje ili ozračivanja tvari. Dušik mogu reagirati s litij pri sobnoj temperaturi, uz magnezij, kalcij i natrij, reakcija se odvija samo zagrijavanjem. Odgovarajući metalni nitridi nastaju.

Interakcija dušika s vodikom odvija pri visokoj temperaturi i tlaku. Također, ovaj proces zahtijeva katalizator. Amonijak dobiti - jedan od najvažnijih kemijske sinteze. Dušik, kao sredstvo za oksidaciju, koji se nalazi u njihovim u tri negativno oksidacijskih stanja:

• 3 (amonijak i drugi dušikovi spojevi, vodik - nitridi);
• -2 (hidrazin _{N2 H4);}
• 1 (hidroksilamin _NH2 OH).

Najvažniji nitrid - Amonijak - pripremljeni u velikim količinama u industriji. Veliki problem za dugo vremena ostao kemijske inertnosti dušika. Njegovi izvori sirovina su nitrati, ali mineralne rezerve počela naglo opadati s rastom proizvodnje.

Veliki uspjeh kemijske znanosti i prakse je stvaranje učvršćivanje tehnike dušika amonijaka na industrijskoj razini. U posebnim stupaca izravnom sintezom - reverzibilni proces između dušika dobivene iz zraka i vodika. Prilikom izrade optimalne uvjete rada se ravnotežu reakcije na ovu stranu produkta, uz korištenje katalizatora iskorištenje amonijak je 97%.

Interakcija s kisikom - smanjenje svojstva

Da bi se započela reakcija dušika i kisika, mora biti jako zagrijavanje. Posjeduju dovoljno energije električni luk i munje iscjedak u atmosferi. Najvažnije anorganske spojeve u kojima je dušik u svojim pozitivnim oksidacijskim:

• 1 (dušični oksid (I), _N-2 O);
• +2 (NO dušik monoksid);
• 3 (dušičnog oksida (III) _N-2 O _{3, 2} HNO dušičasta kiselina, njihove soli nitrita);
• 4 (dušikov dioksid (IV) NO _2);
• 5 (dušik pentoksid (V) N ₂ O _{5, HNO3} dušična kiselina, nitrati).

Vrijednost u prirodi

Biljke apsorbiraju amonijeve ione i anione nitrata iz tla koji se koristi za sintezu organskih kemijskih reakcija molekula u stanicama stalno sustavom. Atmosferski dušik kvržične bakterije mogu asimilirati - mikroskopske subjekti oblikovanje čvorova na korijenima mahunarki. Kao rezultat toga, ova skupina biljaka dobila potrebnu bateriju, ona obogaćuje tlo.

Za tropske oluje pojaviti oksidacijske reakcije atmosferskog dušika. Oksidi se otopi da se dobije kiselina, ovi spojevi dušika ući tlo u vodi. Zbog ciklusu elemenata u prirodi stalno puniti svoje rezerve u Zemljinoj kori, zrak. Složene organske molekule koje sadrže dušik u svom sastavu, razgrađuju bakterijama na anorganske komponente.

praktična primjena

Najvažniji dušikovi spojevi za poljoprivredu - visoko topljive soli. Apsorbiraju biljke uree nitrata (natrij, kalij, kalcij), amonijeve spojeve (amonijakom voda, klorid, sulfat, amonijev nitrat).
Inertni svojstva dušika biljke nesposobnost da ga apsorbira izvana dovesti do potrebe da velike doze godišnje nitrati. Dijelovi biljaka organizma su u stanju pohranjivati makroćelija snage „za budućnost”, koji degradira kvalitetu proizvoda. Višak nitrata u povrću i voću može dovesti do trovanja kod ljudi, rast malignih tumora. Osim poljoprivredi, dušikovi spojevi se koriste u drugim industrijama:

• za pripravu lijekova;
• kemijske sinteze visoko molekularne spojeve;
• u proizvodnji eksploziva trinitrotoluen (TNT);
• za proizvodnju boja.

NO oksida nalazi primjenu u kirurgiji, supstanca ima analgetski učinak. Gubitak osjeta kada se udiše plin primijetio da čak i prvi istraživači dušika kemijska svojstva. Dakle, bilo je zajednički naziv „smijući plin”.

Problem nitrate poljoprivrednih proizvoda

Soli dušične kiseline - Nitrat - sadržavao jednostruko nabijen anion NO ^3-. Još uvijek koristi stari naziv grupe tvari - amonijev nitrat. Nitrati se koriste za gnojenje polja, u staklenicima, vrtove. Dovedite ih u rano proljeće prije sadnje, u ljeto - u obliku tekućih obroka. Po sebi, tvar ne predstavljaju veliku opasnost za ljude, ali u tijelu, oni se pretvaraju u nitrite, zatim u nitrozamina. Nitrit NO ^2- ione - toksične čestice uzrokuju oksidaciju željeznog željeza u molekulama hemoglobina u trovalentne ione. U tom stanju, glavni sastojak ljudske i životinjske krvi nije u mogućnosti transportirati kisik i ukloniti ugljični dioksid iz tkiva.

Više opasno zagađenje nitrat hrane za ljudsko zdravlje:

• maligni tumori koji nastaju u reakciji pretvorbe nitrata u nitrozamina (kancerogene);
• razvoj ulceroznog kolitisa,
• hipotenzije ili hipertenzije;
• zastoj srca;
• poremećaje krvarenja
• lezije jetre, gušterače i razvoj dijabetesa;
• Razvoj zatajenja bubrega;
• anemija, oslabljeno pamćenje, pažnja i inteligencije.

Istovremena primjena različitih proizvoda s visokim dozama nitrata dovodi do akutnog trovanja. Izvori mogu biti biljke, pitke vode, gotove jela od mesa. Namakanje u čistu vodu i kuhanje može smanjiti prehrambene sadržaj nitrata proizvoda. Istraživači su otkrili da su više doze opasnih spojeva promatrati u nezrelom i staklenika biljnoj proizvodnji.

Fosfor - Element Pnictogen

Atomi kemijskih elemenata koji se nalaze u istoj okomitoj stupcu periodnog sustava, pokazuju zajedničke osobine. Fosfora smješten u trećem periodu, odnosi se na skupinu 15, kao i dušika. Struktura elemenata sličnih atoma, ali postoje razlike u svojstvima. Dušik i fosfor pokazuju negativne valencijom a oksidacijsko stanje III u njihovim spojevima s metalima i vodika.

Mnogi fosfor reakcije odvija na običnim temperaturama, kemijski aktivni element. Reagira s kisikom kako bi se dobilo ₂ P O ₅ veći oksid. Vodena otopina tog materijala ima svojstva kiseline (meta). A zagrijavanje ortofosforne kiseline je dobiveno. Ona definira više vrsta soli, od kojih su mnoge su mineralna gnojiva, primjerice superfosfata. Dušika i fosfora spojevi čine važan dio ciklusa materije i energije na našem planetu, koji se koristi u industrijskim, poljoprivrednim i drugim područjima.