Zlúčeniny dusíka. vlastnosti dusíka

Pôrodu dusičnanu - preložená z latinského slova Nitrogenium. Tento titul dusík - chemický prvok s atómovým číslom 7, hlava 15. skupiny v dlhej verzii periodickej tabuľky. Vo forme jednoduché látky, zložené zo zeme rozdelené airbagu - atmosféru. Rôzne dusíkatých zlúčenín nájdený v zemskej kôre a živé organizmy sú široko používané v priemysle, vojenstva, poľnohospodárstvo a zdravotníctvo.

Prečo je dusík nazýva "dusí" a "mŕtve"

Ako historici chémia naznačujú prvýkrát dostal túto jednoduchú látku Henry Cavendish (1777). Vedecké prechádza vzduch cez žeravé uhlíky pre absorpciu reakčných produktov za použitia alkálie. V dôsledku skúseností výskumníka nájdených bezfarebný plyn bez zápachu, nezreagovaný uhlie. Cavendish nazval "dusí air" pre neschopnosť udržať dýchanie a spaľovanie.

Moderné chemické byť vysvetlené, že kyslík sa nechá reagovať s uhlím, sa vytvorí oxid uhličitý. Zostávajúce "dusí" vzduchu bol z väčšej časti molekúl N _2. Cavendish a ďalší vedci v tej dobe o tejto záležitosti nie je doposiaľ známa, aj keď dusíka a dusičnanové zlúčeniny potom boli široko používané v ekonomike. Vedec povedal o neobvyklom plyne kolegovi vykonať podobné pokusy - Joseph Priestley.

Zároveň Carl Scheele upozornil na neznáme zložky vzduchu, ale nepodarilo správne vysvetliť jej pôvod. Iba Daniel Rutherford v roku 1772, si uvedomil, že týchto pokusoch "dusivé" "pokazené" plyn - dusík. Niektorí vedci sa domnievajú, jeho objaviteľ - stále je debata historikov vedy.

15 rokov po experimentoch Rutherfordovým slávny chemik Antuan Lavuaze navrhuje nahradiť termín vzduch "pokazené" odkazuje na dusík, na druhej strane - Nitrogenium. V čase, keď bolo preukázané, že táto látka nehorí, nepodporuje dýchanie. Potom tam boli ruský názov "dusík", ktorý je interpretovaný rôznymi spôsobmi. Často sa hovorí, že tento pojem znamená "bez života". Následné štúdie vyvracia rozšírené presvedčenie o vlastnostiach látok. Dusíkaté zlúčeniny - proteíny - hlavná makromolekuly v zložení živých organizmov. Pre konštrukciu rastliny absorbujú z pôdy minerálne výživy potrebné prvky - ^2- iónov NO ₃ a NH ^4+.

Dusík - chemický prvok

Porozumieť atómovej štruktúry a vlastností prispieva k periodickej sústavy (PS). Poloha chemického prvku v periodickej tabuľke, možno definovať nukleárna náboj, počet protónov a neutrónov (hmotnostné číslo). Treba dávať pozor na hodnotu atómovej hmotnosti - to je jedna z hlavných charakteristík prvku. obdobie sa počet zodpovedá počtu energetických hladín. Krátka verzia periodickej tabuľky číslo skupiny zodpovedá počtu elektrónov vo vonkajšom úrovni energaticheskom. Ak zhrnieme dáta v všeobecných charakteristík dusíka podľa svojej polohy v periodickej sústavy:

• To je nekovový prvok je v pravom hornom rohu SS.
• Chemická značka: N.
• Poradové číslo: 7.
• Relatívna atómová hmotnosť: 14,0067.
• Formula prchavé vodíkovej zlúčeniny: _NH3 (amoniak).
• Formy vyššia oxid N ₂ O _5, ktorá sa rovná mocnosťou dusíka V.

Štruktúra atóm dusíka:

• nukleárna poplatok 7.
• Počet protónov: 7; počet neutrónov: 7.
• Počet energetických hladín: 2.
• Celkový počet elektrónov: 7; e vzorec: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Podrobnosti študoval stabilné izotopy № prvok 7, ich hmotnostná čísla - 14 a 15. Obsah ľahkým atómov, z ktorých je 99,64%. Jadrá krátkotrvajícího rádioaktívny izotop je tiež 7 protóny, a množstvo neutrónov značne líši: 4, 5, 6, 9, 10.

Dusík v prírode

V rámci molekúl vzduchu sú prítomné zemín plášť jednoduchá látka, ktorej vzorec - _N2. Obsah dusíka v atmosfére je asi 78,1% obj. Anorganické zlúčeniny chemický prvok v zemskej kôre - rôzne amónne soli a dusičnany (liadok). Zlúčeniny všeobecného vzorca a mená niektorých z najdôležitejších látok:

• _NH3, amoniak.
• _NO2, oxid dusičitý.
• NaNO ₃ Dusičnan sodný.
• (NH _{4) 2SO 4,} síran amónny.

Mocnosťou dusíka v posledných dvoch zlúčenín - IV. Uhlie, pôdy, živé organizmy tiež obsahovať atómy dusíka vo viazanej forme. Dusík je súčasťou aminokyselín makromolekúl, DNA a RNA nukleotidov, hormónov a hemoglobín. Celkový obsah chemického prvku v ľudskom tele dosiahne 2,5%.

jednoduchá substancie

Dusík vo forme diatomic molekúl - najväčší objem a hmotnosť atmosfére vzduchu. Látka, ktorej zloženie je N _2, nemá žiadny zápach, farbu a chuť. Tento plyn je viac ako 2/3 vzduch zemný plášť. Kvapalný dusík je bezfarebná látka, ako je voda. Vrie pri teplote -195,8 ° C M (N ₂₎ = 28 g / mol. Jednoduché látka niečo jednoduchšie kyslík, dusík, vzduch, jeho hustota je v blízkosti 1.

Atómy v molekule sa viažu pevne 3 zdieľané elektrónové páry. Zlúčenina podľa vynálezu vykazuje vysokú chemickú odolnosť, ktorá ju odlišuje od kyslíka a ďalších plynných látok. Pre molekuly dusíka, je rozdelený na jednotlivé atómy nevyhnutné vynakladať energie 942.9 kJ / mol. Kontakt z troch párov elektrónov je veľmi silná, začne rozkladať pri zahriatí nad 2000 ° C,

prakticky nedochádza, za normálnych podmienok, disociáciu molekúl na atómy. Chemická inertnosť je tiež spôsobené dusíka úplné absencia polarity v jeho molekule. Sú vzájomne veľmi slabo navzájom, čím sa pracovné plynné skupenstvo pri normálnom tlaku a pri teplote blízkej teplote miestnosti. Nízka chemická aktivita molekulárneho dusíka sa používa v rôznych postupov a zariadení, kde je nutné vytvoriť inertné prostredie.

Disociácia molekúl N ₂ môže dôjsť vplyvom slnečného žiarenia v hornej atmosfére. Atómový dusík je vytvorený, ktorý reaguje s určitými kovov a nekovov za normálnych podmienok (fosforu, síry, arzénu). Výsledkom je syntéza látky, ktoré sú pôdnych podmienkach získaných nepriamo.

dusík valencie

Vonkajší elektrónový obal atómu tvoria 2 y 3 a p elektrón. Tieto negatívne dusík môže poskytnúť častice pri interakcii s inými prvkami, ktoré zodpovedajú jeho schopností redukovať. Susedný chýbajúce oktet až 3 atómy elektrónov vykazuje oxidačné schopnosti. Elektronegativita dusíka nižšia ako jej kovové vlastnosti sú menej výrazné ako fluór, kyslík a chlór. Pri interakcii s týmito chemickými prvkami dusík dáva elektrónov (oxidujú). Redukcia na záporných iónov s následnou reakciou s inými kovmi a nekovov.

Typické dusík Valence - III. V tomto prípade sú chemické väzby sú tvorené vonkajším p-príťažlivosti elektrónov a vytvorenie spoločného (väzbové) páru. Dusík je schopná tvoriť donor-akceptorové väzby vzhľadom k jeho voľný elektrónový pár, ako je amónny ión NH ^4+.

Dostať sa do laboratória a priemysel

Jeden laboratórne metódy založené na oxidačných vlastností oxidu medi. Použitie zlúčeniny dusíka s vodíkom - amoniak _NH3. Tento nepríjemný voňajúce plyn vzaimoddeystvuet s práškovým oxidom medi čierne. Výsledná reakčná vytvára dusík a zdá sa, kovová meď (červený prášok). Nanesené na stenách trubiek waterdrops - ďalší reakčný produkt.

Ďalšie laboratórne metóda, ktorá používa zlúčeniny dusíka s kovmi - azidom, napríklad _NaN3. Získané plynu, ktorý nemusí byť vyčistené od nečistôt.

Laboratórium sa vykonáva rozklad dusitanu amónneho na dusík a vodu. Pre zahájenie reakcie, je potreba vykurovanie, potom proces pokračuje za vývoja tepla (exotermickej). Dusík je kontaminovaný nečistotami, takže sa vyčistí a vysuší.

Príprava dusíka v priemysle:

• frakčnej destilácie kvapalného vzduchu - metóda, ktorá využíva fyzikálne vlastnosti dusíka a kyslíka (iný bod varu);
• chemická reakcia vzduchu s horúcim uhlím;
• adsorpčné separáciu plynov.

Interakcia s kovmi a vodíkových - oxidačné vlastnosti

Zotrvačnej trvanlivé molekuly neumožňuje nejakú priamu syntézu zlúčenín dusíka. Pre aktiváciu atómy nutné k silnému zahrievaniu alebo ožiarenia látky. Dusík môže reagovať s lítiom pri teplote miestnosti, s horčíka, vápnika a sodíka, reakcia prebieha iba ohrev. Zodpovedajúce nitridy kovov sú vytvorené.

Interakcia dusíka s vodíkom sa vykonáva pri vysokej teplote a tlaku. Aj tento proces vyžaduje katalyzátor. Amoniak získa - jedna z najdôležitejších chemickej syntézy. Dusík, ako oxidačné činidlo, ukazuje na ich tri negatívne oxidačných stavov:

• 3 (amoniak a ďalšie zlúčeniny dusíka, vodík - nitridy);
• -2 (hydrazín N ₂ H _4);
• -1 (hydroxylamín NH _2OH).

Najdôležitejšie nitrid - Amoniak - pripravujú vo veľkých množstvách v priemysle. Veľkým problémom po dlhú dobu zostávala chemická inertnosť dusíka. Jeho zdroje surovín boli dusičnan, ale nerastov začal rýchlo klesá s rastom výroby.

Veľkým úspechom chemické vedy a praxe bolo vytvorenie amoniakálneho dusíka fixácia technika v priemyselnom meradle. V špeciálnych stĺpcov je priamou syntézou - reverzibilný proces medzi dusíkom, získané zo vzduchu a vodíka. Pri vytvorení optimálnych podmienok, posúva rovnováhu tejto reakcie na strane výrobku, za použitia katalyzátora výťažok amoniaku je 97%.

Interakcia s kyslíkom - redukčné vlastnosti

Za účelom začatia reakcie dusíka a kyslíka, musia byť silné zahrievanie. Majú dostatočnú energiou elektrický oblúk a blesk vypúšťanie do atmosféry. Medzi najdôležitejšie anorganické zlúčeniny, v ktorých je dusík v jej pozitívnych oxidačných stavoch:

• 1 (oxid dusíka (I), N ₂ O);
• 2 (NO oxidu dusnatého);
• 3 (oxid dusíka (III), N ₂ O _3, HNO ₂ kyselina dusitá, ich dusičnanové soli);
• 4 (oxid dusičitý (IV) NO _2);
• 5 (dusík oxid (V) N ₂ O _{5, HNO3} kyselina dusičná, dusičnany).

Hodnota prirodzene sa vyskytujúce

Rastliny absorbujú amóniové ióny a dusičnanových aniónov z pôdy použitej pre syntézu chemických reakcií organických molekúl v bunkách stále beží. Atmosférický dusík uzlík baktérie môžu asimilovať - mikroskopické subjekty, ktoré sú uzlíky na koreňoch strukovín. V dôsledku toho sa táto skupina rastlín dostal požadovanú batériu, obohacuje pôdu.

V tropických búrok nastať oxidačné reakcie atmosférického dusíka. Oxidy sa rozpustí za vzniku kyselín, tieto zlúčeniny dusíka vstúpiť do pôdy vo vode. Vzhľadom k kolobehu prvkov v prírode sú neustále doplňované svoje zásoby v zemskej kôre, vo vzduchu. Komplexné organické molekuly, ktoré obsahujú dusík vo svojom zložení, sú degradované baktérií na anorganických zložiek.

praktické využitie

Najdôležitejšie zlúčeniny dusíka pre poľnohospodárstvo - vysoko rozpustná soľ. Absorbovaný rastliny močoviny dusičnanu (sodík, draslík, vápnik), amónne zlúčeniny (čpavková voda, chlorid, síran, dusičnan amónny).
Inertný vlastnosti dusík rastliny neschopnosť absorbovať z vonkajšieho viesť k potrebe, aby veľké dávky ročne dusičnanmi. Časti rastlín organizmu sú schopné ukladať makrobuňku silu "pre budúcnosť", čo znižuje kvalitu výrobku. Prebytočné dusičnanmi v zelenine a ovocí môže spôsobiť otravu u ľudí, rast zhubných nádorov. Okrem poľnohospodárstva, dusíkaté zlúčeniny sa používajú v iných priemyselných odvetviach:

• na prípravu liekov;
• Pre chemické syntézy vysokomolekulárnych zlúčenín;
• pre výrobu výbušnín z trinitrotoluénu (TNT);
• pre výrobu farbív.

NO oxid nájde použitie v chirurgii, látka má analgetický účinok. Strata citlivosti pri vdychovaní plynu si všimol, že aj prvé výskumníci dusík chemické vlastnosti. Takže tam bol spoločný názov "rajský plyn".

Problém dusičnanov v poľnohospodárskych výrobkoch

Soli kyseliny dusičnej - Dusičnany - obsahoval raz nabitý anión NO ^3. Stále používa starý názov skupiny látok - dusičnanu amónneho. Dusičnany sa používajú na hnojenie polí, v skleníkoch, záhradách. Priviesť ich na jar pred výsadbou, v lete - v podobe tekutej kŕmenie. Samy o sebe, táto látka nie veľké nebezpečenstvo pre ľudí, ale v tele, ktoré sú premenené na dusitany, potom do nitrozamíny. Dusitan NO ^2- iónov - toxické častice, ktoré spôsobujú oxidáciu dvojmocného železa v molekulách hemoglobínu v trojmocných iónov. V tomto stave, je hlavná podstata ľudskej a zvieracej krvi nie je schopný prenášať kyslík a odstraňovanie oxidu uhličitého z tkanív.

Čím nebezpečnejšie dusičnan kontaminácie potravín pre ľudské zdravie:

• malígne tumory vznikajúce pri konverzii dusičnanov na nitrozamíny (karcinogénne);
• Vývoj ulceróznej kolitídy,
• hypotenzia alebo hypertenzia;
• zlyhanie srdca;
• s poruchami zrážania krvi
• lézie pečene, pankreasu a rozvoju cukrovky;
• Vývoj zlyhanie obličiek;
• chudokrvnosť, poruchy pamäti, pozornosti a inteligencie.

Súčasné použitie rôznych produktov s veľkými dávkami dusičnanov vedie k akútnej otravy. Zdroje môžu byť rastliny, pitná voda, hotové jedlá z mäsa. Namočením v čistej vode a varenie môže viesť k zníženiu nutričný obsah dusičnanov produktov. Výskumní pracovníci zistili, že vyššie dávky nebezpečných zlúčenín pozorované v nezrelých a skleníkových rastlinnej výroby.

Fosfor - element pniktogeny

Atómy chemických prvkov, ktoré sú v rovnakej zvislej stĺpca periodickej sústavy, majú spoločné vlastnosti. Fosfor sa nachádza v tretej tretine, sa vzťahuje na skupinu 15, ako aj dusík. Štruktúra prvky podobné atómy, ale existujú rozdiely vo vlastnostiach. Dusík a fosfor vykazujú negatívne valenčné a oxidačné stav III v ich zlúčenín s kovmi a vodíka.

Mnoho fosforu reakcie prebiehajú pri bežných teplotách, chemicky aktívny prvok. Sa nechá reagovať s kyslíkom za vzniku P ₂ O ₅ vyššia oxid. Vodný roztok tohto materiálu má vlastnosti kyseliny (metafosforečnej). Kým zahrievania kyseliny ortofosforečnej sa získa. To definuje množstvo typov solí, z ktorých mnohé sú minerálne hnojivá, napríklad superfosfát. Zlúčeniny dusíka a fosforu sú dôležitou súčasťou cyklu hmoty a energie na našej planéte, používané v priemysle, poľnohospodárstve a ďalších odboroch.