Spojine dušika. Lastnosti dušika

Porodu v nitrat - kot prevedena iz latinske besede Nitrogenium. Ta naslov dušik - kemijski element z atomskim številom 7, glave 15. skupina v dolgi različici periodnega sistema. V obliki preprostega snovi sestavljen iz zemlje razdeli blazino - atmosfero. Različne dušikovih spojin najdemo v zemeljski skorji, in živi organizmi se pogosto uporabljajo v industriji, vojski, kmetijstva in medicine.

Zakaj je dušik imenuje "davljenje" in "brez življenja"

Kot zgodovinarji kemije Predlagamo prvič dobil to preprosto snov Henry Cavendish (1777). Znanstveno prehaja zrak skozi vroče oglje za absorpcijo reakcijskih produktov z uporabo alkalije. Zaradi izkušenj raziskovalca ugotovila, brezbarvna in brez vonja plin, nezreagiran premoga. Cavendish se imenuje "duši zrak" za nezmožnost za ohranitev dihanje in gorenje.

Sodobna Kemijsko pojasniti, da se kisik reagira s premogom, se ogljikov dioksid tvori. Preostala "Zagušljiv" zraka je v večjem delu molekul _N2. Cavendish in drugi znanstveniki v času, ko o tej zadevi še ni znan, čeprav je dušikove in nitratne spojine so potem pogosto uporablja v gospodarstvu. Znanstvenik povedal o nenavadnem plina kolega izvajanje podobnih poskusov - Joseph Priestley.

Hkrati Carl Scheele opozoril na neznano komponento zraku, vendar ni pravilno razložiti njen izvor. Samo Daniel Rutherford leta 1772, ugotovil, da je sedanji preizkušanje "duši" "razvajen" plin - dušik. Nekateri znanstveniki verjamejo, najditelju - to je še vedno razpravljajo zgodovinarji znanosti.

15 let po poskusih Rutherford slavni kemik Antuan Lavuaze predlagala, da se izraz zrak "pokvaril" se nanaša na dušik, na drugi - Nitrogenium. Do takrat, ko se je izkazalo, da ta snov ne gori, ne podpira dihanje. Potem je bilo rusko ime "dušik", ki se razlagajo na različne načine. Pogosto pravijo, da izraz pomeni "brez življenja". Kasnejše študije so ovrgli razširjeno prepričanje o lastnostih snovi. Dušikove spojine - proteini - glavni makromolekul v sestavi živih organizmov. Da izdelamo rastline absorbirajo iz elementov, potrebnih mineralnih prehranskih tal - ^2- ionov NO ₃ in NH ^4+.

Dušik - kemijski element

Da bi razumeli atomske strukture in lastnosti pomaga periodnega sistema (PS). Položaj kemijskega elementa v periodnem lahko določite jedrsko stroške, število protonov in nevtronov (masa število). Treba je paziti na vrednost atomske mase - to je ena od glavnih značilnosti elementa. Obdobje, število ustreza številu ravni energije. Kratka različica periodičnega števila miza skupine ustreza številu elektronov v zunanji ravni energaticheskom. Če povzamemo podatke v splošnih lastnostih dušiku s svojim položajem v periodnem sistemu:

• To je nekovinski element v zgornjem desnem kotu SS.
• Kemijski simbol: N.
• Številka nepremičnine: 7.
• Relativna atomska masa: 14,0067.
• Formula hlapne vodikove spojine: _NH3 (amoniak).
• Oblike višja oksid N ₂ O _5, ki je enako valence dušika V.

Struktura atom dušika:

• jedrska naboj 7.
• Število protonov: 7; število nevtronov: 7.
• Število lupin: 2.
• Skupno število elektronov: 7; E formulo: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Podrobnosti raziskano stabilne izotope № elementa 7, njihove masne številke - 14 in 15. Vsebina svetlo atomi, od katerih je 99,64%. Jedrih kratkotrajnega radioaktivni izotop tudi 7 protonov in število nevtronov močno razlikuje: 4, 5, 6, 9, 10.

Dušik v naravi

Kot del zračne molekule so prisotne ozemljitveni oklop preprosta snov, katere formule - _N2. Vsebnost dušika plina v atmosferi je približno 78,1% prostornine. Anorganske spojine kemijskega elementa v zemeljski skorji - razne amonijeve soli in nitrati (niter). Spojine s formulo in imena nekaterih najpomembnejših snovi:

• _NH3, amoniak.
• NO _2, dušikov dioksid.
• NaNO ₃ natrijev nitrat.
• _{(NH4) 2} SO _4, amonijevega sulfata.

Valenci dušikom v zadnjih dveh spojin - IV. Premoga, prsti, živih organizmov vsebujejo tudi N-atoma v vezani obliki. Dušik je sestavni del aminokisline makromolekul, DNA in RNA nukleotidov, hormonov in hemoglobina. Skupna vsebnost kemijskega elementa v človeškem telesu doseže 2,5%.

preprosta snov

Dušik v obliki dvoatomarnih molekul - največji obseg in težo zunanjim zrakom. Snov, katere formula je _N2, nima vonja, barvo in okus. Ta plin je več kot 2/3 zrak zemlja plašč. Tekoči dušik je brezbarvna snov, ki spominja vodo. Vre pri temperaturi -195,8 ° C. M _(N2) = 28 g / mol. Enostavno snov nekoliko lažje kisik, dušik, zrak, njegova gostota blizu 1.

Atomov v molekule vežejo trdno 3 skupna elektronskimi pari. Spojina kaže visoko kemično obstojnost, ki se razlikuje od kisika in drugih plinastih snovi. K molekule dušika je razdeljena na sestavne atome, ki so potrebni porabljati energijo 942.9 kJ / mol. Kontakt od treh parov elektronov je zelo močna, začne razpadati pri segrevanju nad 2000 ° C.

praktično ne pride v normalnih pogojih, disociacijo molekul v atome. Kemijsko inertnost je z dušikovim popolna odsotnost polarnostjo v svoji molekuli povzroča tudi. Ti medsebojno zelo šibko seboj, s čimer se delovni plinastega agregatnega stanja pri normalnem tlaku in pri temperaturi blizu sobne temperature. Nizka kemijska aktivnost molekularnega dušika uporabimo v različnih postopkih in napravah, kjer je to potrebno za ustvarjanje inertne okolje.

Disociacija molekul _N2 lahko pride pod vplivom sončnega sevanja v zgornji atmosferi. Atomska dušik tvorjen, ki reagira z določenimi kovinami in nekovin pri normalnih pogojih (fosfor, žveplo, arzen). Rezultat je sinteza snovi čemer talnih pogojih se pridobiva posredno.

dušik valenca

Zunanja elektronov lupina atomom tvorita 2S 3 in p elektron. To negativno dušik lahko dobimo delce pri interakciji z drugimi elementi, ki ustrezajo reduktivnih lastnostih. Meji manjkajočo oktet 3 elektronov atoma kaže oksidativno sposobnost. Elektronegativnost dušik pod svojimi kovinskimi lastnostmi manj izrazito kot iz fluora, kisika in klora. Pri stiku s temi kemijskih elementov dušika daje elektroni (oksidacijo). Zmanjšanje negativnih ionov čemur sledi reakcija z drugimi kovinami in nekovin.

Tipična dušik valenca - III. V tem primeru so kemijske vezi tvori zunanja p-privlačnosti elektronov in ustvarjanje skupnega (vezava) para. Dušik je sposobna tvoriti donor-akceptor vez zaradi sam par elektronov, kot je amonijev ion NH ^{4 ali novejšim.}

Kako v laboratoriju in industriji

Ena laboratorijske metode na osnovi oksidacije lastnosti bakrovega oksida. Uporaba dušika spojine z vodikovim - amoniak NH _3. Ta neprijeten vonj vzaimoddeystvuet plin prahu črno bakrovega oksida. Nastalo reakcijsko proizvaja dušik in prikaže bakra (rdeč prah). Deponirane na cevnih sten waterdrops - drugega reakcijskega produkta.

Druga laboratorijska metoda, ki uporablja spojino dušika s kovinami - azidom, npr _NaN3. Dobljeni s plinom, ki ga ni treba očistiti nečistoč.

Laboratorijski izvedemo razkroj amonijevega nitrata za dušik in vodo. Za zagon reakcije, je potrebno segrevanje, se postopek nadaljuje z razvojem toplote (eksotermno). Dušik je kontaminiran z nečistotami, tako da se očisti in posušimo.

Priprava dušika v industriji:

• frakcijsko destilacijo tekočega zraka - metoda, ki uporablja fizikalne lastnosti dušika in kisika (drugačno vrelišče);
• kemijska reakcija zraku z vročo premoga;
• adsorpcijski ločevanje plina.

Interakcija s kovinami in vodikovih - oksidativne lastnosti

Vztrajnostne dnevne molekule ne dovoljuje neko direktno sintezo dušikovih spojin. Za aktiviranje atome, potrebne za močno segrevanje ali obsevanje snovi. Dušik lahko reagirajo z litijem pri sobni temperaturi, s magnezija, kalcija in natrija, reakcijsko sledijo le s segrevanjem. Ustrezne kovinskih nitridov oblikovani.

Interakcija dušiku z vodikom poteka pri visoki temperaturi in tlaku. Tudi ta postopek zahteva katalizator. Amoniak pridobljeni - eden od najpomembnejših kemijske sinteze. Dušik, kot oksidacijskim sredstvom, kaže v njihovih tribarvne negativen oksidacijskih stopnjah:

• 3 (amoniaka in druge dušikove spojine, vodikov - nitridov);
• -2 (hidrazin N _{2H 4);}
• -1 (hidroksilamin _NH2 OH).

Najpomembnejši nitrid - amoniaka - pripravili v velikih količinah v industriji. Velik problem za dolgo časa ostala kemično inertnost dušika. Njeni viri surovin so nitrat, vendar zaloge rudnin, začela hitro upadati z rastjo proizvodnje.

Velik dosežek kemijske znanosti in prakse je bila ustanovitev dušika amoniak fiksacije v industrijskem merilu. V posebnih stolpcev z direktno sintezo - reverzibilen proces med dušikom, pridobljenega iz zraka in vodika. Pri ustvarjanju optimalnih pogojev, premakne ravnotežje te reakcije proti proizvoda, ob upoštevanju donosa Katalizator amoniaka je 97%.

Interakcija s kisikom - zmanjšanje lastnosti

Za zagon reakcijo dušika in kisika, mora biti močna ogrevanje. Imajo dovolj energije električnega obloka in odvajanje strele v atmosfero. Najpomembnejše anorganske spojine, v katerih je dušik v njenih pozitivnih oksidacijskih stopnjah:

• 1 (dušikov oksid (I) N ₂ O);
• 2 (NI dušikovega monoksida);
• 3 (dušikov oksid (III) N ₂ O _3, HNO ₂ dušikovo kislino, njene nitritne soli);
• 4 (dušikov dioksid (IV) NO _2);
• 5 (dušik pentoksid (V) N ₂ O _5, HNO ₃ dušikove kisline, nitrati).

Vrednost naravnega

Rastline absorbirajo amonijeve ione in anione nitrata iz tal, ki se uporablja za sintezo kemijskih reakcij organskih molekul v celicah stalno teče. Vremenski nodule bakterije dušik lahko asimilirati - mikroskopske subjekti tvorbo gomoljev na korenine stročnic. Kot rezultat, je ta skupina rastlin, ki je prejela zahtevano baterijo, da obogati tla.

Med tropska neurja pojavijo oksidaciji atmosferskega dušika. Oksidov raztopijo, tako da tvorijo kisline te spojine dušika vstop v zemljo v vodi. Zaradi ciklusa elementov v naravi neprestano polnijo svoje rezerve v zemeljski skorji, v zraku. Kompleksne organske molekule, ki vsebujejo dušik, v svoji sestavi, ki razgradijo bakterije anorganskih sestavin.

praktična uporaba

Najpomembnejše dušikove spojine Kmetijski - zelo topna sol. Absorbira v rastline sečninskega nitrata (natrij, kalij, kalcij), amonijeve spojine (amoniakalno vodo, klorida, sulfata, amonijevega nitrata).
Inertni lastnosti dušika rastline nezmožnost, da se absorbira od zunaj vodi do potrebe po velikih odmerkov letno nitrati. Deli rastlin organizma lahko shranite makrocelica moči "za prihodnost", zato je kakovost izdelka. Presežek nitratov v zelenjavi in sadju lahko povzroči zastrupitev pri ljudeh, rast malignih tumorjev. Poleg kmetijstva so dušikove spojine uporabljajo v drugih industrijah:

• za pripravo zdravil;
• za kemijsko sintezo visoko molekularne spojine;
• pri izdelavi eksplozivov iz trinitrotoluena (TNT);
• za proizvodnjo barvil.

ŠT oksid najde uporabo v kirurgiji, snov ima analgetični učinek. Izguba občutka pri vdihavanju plina opazil, da celo prvi raziskovalci dušika kemijske lastnosti. Tako je bilo skupno ime "smeje plin".

Problem nitratov v kmetijskih pridelkih

Soli dušikove kisline - Nitratne - vseboval enkrat napolnjeno anion ŠT ^3-. Še vedno uporabljajo staro ime za skupino snovi - amonijevega nitrata. Nitrati se uporabljajo za oploditev polja, v rastlinjakih, vrtove. Prinesite jih zgodaj spomladi pred sajenjem, v poletnih mesecih - v obliki tekočih krmljenja. Sami, snov ne predstavlja veliko nevarnost za ljudi, ampak v telesu, se pretvorijo v nitrite, nato pa v nitrozaminov. Nitrit NO ^2- ionov - strupeni delci, ki jih povzročijo oksidacijo dvovalentnega železa v molekulah hemoglobina v trivalentni ioni. V tem stanju je glavna vsebina človeško in živalsko kri ne more transport kisika in odstranjevanje ogljikovega dioksida iz tkiv.

bolj nevarno onesnaženje nitrat hrane za zdravje ljudi:

• maligni tumorji, ki nastanejo pri pretvorbi nitrate nitrozamini (rakasta obolenja);
• razvoj ulcerozni kolitis,
• hipotenzija ali hipertenzija;
• srčno popuščanje;
• motnje strjevanja krvi
• poškodbe jeter, trebušne slinavke in razvojem sladkorne bolezni;
• Razvoj odpovedi ledvic;
• anemija, motnje spomina, pozornosti in inteligenca.

Hkratna uporaba različnih izdelkov z velikimi odmerki nitratov privede do akutne zastrupitve. Viri so lahko rastline, pitne vode, pripravljene mesne jedi. Namakanje v čisto vodo in kuhanje lahko zmanjša hranilni izdelkov nitratov. Raziskovalci so ugotovili, da višji odmerki nevarnih spojin opazili pri nezrelega in toplogrednih rastlin proizvodnje.

Fosfor - element dušikova skupina

Atomi kemijskih elementov, ki so v isti navpični stolpcu periodnega sistema, kažejo skupne lastnosti. Fosfor se nahaja v tretjem obdobju, se nanaša na skupino 15, kot tudi dušika. Struktura elementi podobni ogljika, vendar obstajajo razlike v lastnostih. Dušika in fosforja kažejo negativno valenca in oksidacijsko stanje III v njihove spojine s kovinami in vodika.

Veliko fosfornih reakcij se pojavlja pri običajnih temperaturah, to je kemično aktiven element. Vzajemno s kisikom tvori višji oksid P ₂ O ₅ . Vodna raztopina te snovi ima lastnosti kisline (metafosforjeva kislina). Ko se segreva, dobimo ortofosforno kislino. Oblikuje več vrst soli, od katerih jih veliko služi kot mineralna gnojila, na primer superfosfati. Spojine dušika in fosforja so pomemben del cikla snovi in energije na našem planetu, uporabljajo se na industrijskih, kmetijskih in drugih področjih dejavnosti.