Stickstoffverbindungen.

geboren ist Nitrat - wie von dem lateinischen Wort Nitrogenium übersetzt.Dieser Name Oxid - ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 7, in Richtung der 15. Gruppe in der Langfassung des Periodensystems.In Form einer einfachen Substanz in der Zusammensetzung der Lufthülle der Erde verteilt - Atmosphäre.Verschiedene Stickstoffverbindungen in der Erdkruste gefunden und lebenden Organismen sind weit verbreitet in der Industrie, Militär, Landwirtschaft und Medizin.

Warum Stickstoff als "Ersticken" und "leblos»

Als Historiker der Chemie vorgeschlagen, hat die zuerst empfangen ist einfach eine Frage der Henry Cavendish (1777).Wissenschaftliche Pass Luft über glühende Kohlen, um die Reaktionsprodukte zu absorbieren unter Verwendung von Alkali.Als Ergebnis der Erfahrung der Forscher entdeckt das farblose und geruchloses Gas, nicht umgesetzten Kohle.Cavendish nannte es "erstickenden Luft" für die Unfähigkeit, Atmung und Verbrennung aufrecht zu erhalten.

modernen Chemiker würde, dass Sauerstoff zu erklären, umgesetzt mit Kohlenstoff gebildet Kohlendioxid.Der Rest der "ersticken" der Luft bestand hauptsächlich aus Molekülen N2.Cavendish und andere Wissenschaftler zu dem Zeitpunkt des Stoffes nicht kannte, obwohl die Verbindungen von Stickstoff und dann Nitrat ist weit verbreitet in der Wirtschaft eingesetzt.Der Wissenschaftler sagte über die ungewöhnliche Gas an einen Kollegen ähnliche Experimente durchführen - Joseph Priestley.

Gleichzeitig Karl Scheele verwies auf die unbekannte integraler Bestandteil der Luft, aber nicht zu seinem Ursprung richtig zu erklären.Nur Daniel Rutherford im Jahre 1772, dass die vorliegende Experimente "ersticken" "verwöhnt" Gas - Stickstoff.Was die Wissenschaftler halten es für ein Pionier - das ist noch Debatte Wissenschaftshistoriker.

15 Jahre nach Rutherfords Experimenten, der berühmte Chemiker Antoine Lavoisier vorgeschlagen, den Begriff zu ersetzen "verdorben" Luft bezieht sich auf Stickstoff, auf der anderen - Nitrogenium.Zu der Zeit, es ist erwiesen, dass diese Substanz nicht leuchtet, bietet keine Unterstützung für die Atmung.Dann gab es die russische Namen "Stickstoff" wird unterschiedlich interpretiert.In den meisten Fällen, sagen sie, dass der Begriff bedeutet "tot".Nachfolgende Studien haben den Volksglauben über die Eigenschaften der Substanzen widerlegt.Stickstoffverbindungen - Proteine ​​- die großen Makromolekülen von lebenden Organismen zusammengesetzt.Um zu konstruieren Pflanzen aus dem Boden aufnehmen notwendigen Elemente der Mineralstoffernährung - NO32- Ionen und NH4 +.

Stickstoff - ein chemisches Element

verstehen, die atomare Struktur und Eigenschaften macht Periodensystems (PS).Die Lage des chemischen Elements im Periodensystem können die Ladung des Kerns, die Zahl der Protonen und Neutronen (Massenzahl) zu bestimmen.Es ist notwendig, die Aufmerksamkeit auf den Wert des Atommasse zu ziehen - ist eine der wichtigsten Eigenschaften des Elements.Anzahl Periode entspricht der Anzahl von Energieniveaus.Die kurze Version des Periodensystems der Gruppennummer entspricht der Anzahl der Elektronen in der äußeren energaticheskom Ebene.Fassen Sie alle Daten in den allgemeinen Eigenschaften von Stickstoff durch seine Position im Periodensystem:

• Dies ist ein nicht-metallisches Element in der oberen rechten Ecke des SS ist.
• chemischen Symbol: N.
• Number: 7.
• Relative Atommasse: 14,0067.
• Formel flüchtige Wasserstoffverbindungen: NH3 (Ammoniak).
• Forms höchsten Oxid N2O5, die gleich der Valenz von Stickstoff V.

Struktur Stickstoff ist:

• Ladung des Kerns +7.
• Anzahl der Protonen: 7;die Zahl der Neutronen: 7.
• Anzahl von Energieniveaus: 2.
• Gesamtzahl der Elektronen: 7;e Formel: 1s22s22p3.

stabile Isotope untersucht im Detail Artikelnummer 7, und ihre Massenzahlen - 14 und 15. Der Inhalt der Atome leichteren, ist 99,64%.Die Kerne sind kurzlebige radioaktive Isotop als 7 Protonen und Neutronen Zahl variiert stark: 4, 5, 6, 9, 10

Stickstoff

natürlich ein Teil der Lufthülle der Erde vorhandenen Moleküle auf den einfachen Stoff, dessen Formel - N2.Der Gehalt an Stickstoffgas in der Luft um etwa 78,1 Volumen-%.Anorganische Verbindungen des chemischen Elements in der Erdkruste - verschiedene Salze und Ammoniumnitrat (Salpeter).Die Formeln der Verbindungen und die Namen von einigen der wichtigsten Substanzen:

• NH3, Ammoniak.
• NO2 Stickstoffdioxid.
• NaNO3, Natriumnitrat.
• (NH4) 2SO4, Ammoniumsulfat.

Wertigkeit von Stickstoffverbindungen in der letzten zwei - IV.Kohle, enthalten Bodenorganismen auch N-Atome in gebundener Form.Stickstoff ist ein Bestandteil der Makromoleküle aus Aminosäuren, Nukleotiden, DNA und RNA, Hormone und Hämoglobin.Der Gesamtgehalt der chemischen Elemente in den menschlichen Körper bis zu 2,5%.

einfache Substanz

Stickstoff in Form von zweiatomigen Molekülen - dem größten Volumen und das Gewicht der Luftatmosphäre.Substanz, dessen Formel N2, geruchlos, farblos und geschmacklos.Dieses Gas ist mehr als 2/3 der Airbag der Erde.Der flüssige Stickstoff ist eine farblose Substanz, ähnlich wie Wasser.Siedet bei -195,8 ° CM (N2) = 28 g / mol.Einfache Dinge ein wenig leichter Stickstoff-Sauerstoff, die Dichte der Luft in der Nähe von 1.

Atome im Molekül ist fest verbunden 3 gemeinsame Elektronenpaare.Die Verbindung weist eine hohe chemische Beständigkeit, die aus Sauerstoff und anderen Gasen unterscheidet.Um das Stickstoffmolekül in seine konstituierenden Atome, die zur Energie 942,9 kJ / mol verbringen aufgeteilt.Kommunikation der drei Paare von Elektronen sehr stark ist, beginnt zu brechen, wenn über 2000 ° C aufgeheizt

Unter normalen Bedingungen wird die Dissoziation der Moleküle in Atome praktisch nicht auftritt.Chemische Inertheit wird auch durch Stickstoff vollständige Fehlen von Polarität im Molekül verursacht.Sie wirken sehr schwach miteinander als aufgrund eines gasförmigen Aggregatzustand bei Normaldruck und bei einer Temperatur nahe der Raumtemperatur.Geringe Reaktivität molekularem Stickstoff wird für verschiedene Prozesse und Vorrichtungen, bei denen es notwendig ist, eine inerte Umgebung angelegt.

Dissoziation von N2-Moleküle können unter dem Einfluss der Sonnenstrahlung in der oberen Atmosphäre auftreten.Atomare Stickstoff gebildet, der unter normalen Bedingungen mit bestimmten Metallen und Nichtmetallen (Phosphor, Schwefel, Arsen) reagiert.Das Ergebnis ist die Synthese von Stoffen, die in terrestrischen Bedingungen, die auf indirekte Weise.

Valence Stickstoff

äußeren Elektronenhülle des Atoms bilden eine 2 s und 3 p, Elektron.Diese negative Stickstoff können Partikeln bei der Interaktion mit anderen Elementen, die zu ihrer reduzierenden Eigenschaften entsprechen.Zusätzlich zu den fehlenden Oktett 3 Elektronen, Atome aufweisen oxidative Fähigkeit.Elektronegativität Stickstoff unterhalb seiner metallischen Eigenschaften weniger stark ausgeprägt sind als die von Fluor, Sauerstoff und Chlor.Das Zusammenspiel dieser chemischen Elemente Stickstoff verliert Elektronen (Oxidation).Reduktion, um negative Ionen, gefolgt von der Reaktion mit anderen Metallen und Nichtmetallen.

typischen Valenz des Stickstoff - III.In diesem Fall wird durch die Anziehungskraft der externen p-Elektronen gebildet die chemische Bindung und eine gemeinsame (verbindlich) Paaren.Stickstoff ist zur Bildung einer Donor-Akzeptor-Bindung durch die freien Elektronenpaar, wie das Ammoniumion NH4 +.

erhalten in Labor und Industrie

Ein Laborverfahren auf Oxidationseigenschaften auf Kupferoxidbasis.Eine Verbindung Stickstoff und Wasserstoff - Ammoniak NH3.Diese unangenehm riechenden Gas vzaimoddeystvuet mit pulverförmigen Kupferoxid schwarz.Die sich ergebende Reaktion erzeugt Stickstoff und erscheint metallisches Kupfer (rotes Pulver).An den Rohrwänden abgelagert Drops - ein weiteres Reaktionsprodukt.

weiterer Labormethode, die eine Stickstoffverbindung verwendet - Metallazid beispiels NaN3.Holen Sie sich Gas, das nicht braucht, um von Verunreinigungen gereinigt werden.

Labor durchgeführt, die Zersetzung von Ammoniumnitrit zu Stickstoff und Wasser.Zum Start der Reaktion wird das Erhitzen erforderlich ist, schreitet der Prozess dann unter Wärmeentwicklung (exotherm).Stickstoff wird mit Verunreinigungen so wurde gereinigt und getrocknet.

Vorbereitung Stickstoffindustrie:

• fraktionierte Destillation von flüssiger Luft - eine Methode, die die physikalischen Eigenschaften von Stickstoff und Sauerstoff (anderen Siedepunkt) verwendet;
• chemische Reaktion von Luft mit einer heißen Kohle;
• adsorptiven Gastrennung.

Wechselwirkung mit Metallen und Wasserstoff - oxidierende Eigenschaften

Inertia starken Moleküle nicht produzieren einige Stickstoffverbindungen durch direkte Synthese.So aktivieren Sie die Atome brauchen starke Erhitzen oder Bestrahlen des Stoffes.Stickstoff kann mit Lithium bei Raumtemperatur reagieren gelassen, mit Magnesium, Calcium und Natrium, schreitet die Reaktion nur durch Erhitzen.Gebildeten Nitriden der jeweiligen Metalle.

Reaktion von Stickstoff und Wasserstoff erfolgt bei hoher Temperatur und Druck.Auch erfordert dieses Verfahren den Katalysator.Es stellt sich Ammoniak - eines der wichtigsten Produkte der chemischen Synthese.Stickstoff als Oxidationsmittel in ihren Verbindungen eine Negativ drei Oxidationsstufen:

• -3 (Wasserstoff, Ammoniak und andere Stickstoffverbindungen - Nitride);
• -2 (Hydrazin N2H4);
• -1 (Hydroxylamin NH 2 OH).

wichtigsten Nitrid - Ammoniak - in der Industrie produziert große Mengen.Ein großes Problem für eine lange Zeit blieb die chemische Inertheit von Stickstoff.Seine Rohstoffquellen waren Ammoniumnitrat, aber Aktien von Mineralien begann schnell zu sinken mit dem Wachstum der Produktion.

große Leistung der chemischen Wissenschaft und Praxis war die Schaffung der Ammoniakstickstofffixierung Technik im industriellen Maßstab.In speziellen Spalten durch direkte Synthese - ein reversibler Prozess zwischen dem von der Luft und Wasserstoff erhalten Stickstoff.Bei der Erstellung von optimalen Bedingungen, verschiebt dies die Gleichgewichtsreaktion in Richtung auf die Produktausbeute von Ammoniak unter Verwendung eines Katalysators erreicht 97%.

Reaktion mit Sauerstoff - reduzierenden Eigenschaften

Um die Reaktion von Stickstoff und Sauerstoff zu initiieren, müssen starke Erwärmung.Genug Energie, um einen Lichtbogen und eine Blitzentladung in die Atmosphäre.Haupt anorganische Verbindung in denen der Stickstoff in seiner positiven Oxidationsstufen: +1

• (Stickoxide (I) N 2 O);
• +2 (Stickstoffmonoxid, NO);
• +3 (Stickoxid (III) N2O3, salpetrige Säure, HNO2, Nitritsalze davon);
• +4 (Stickstoffdioxid (IV) NO2);
• +5 (Stickstoff-Pentoxid (V) N2O5, HNO3 Salpetersäure, Nitrat).

Wert in der Natur

Pflanzen nehmen Ammoniumionen und Nitrationen aus dem Boden, wird für die Synthese von chemischen Reaktionen von organischen Molekülen in Zellen verwendet werden ständig auf Reisen.Mikroskopische Lebewesen, die Knötchen an den Wurzeln von Leguminosen bilden - Luftstickstoff kann Knöllchenbakterien zu assimilieren.Dadurch bekommt dieser Pflanzengruppe ein notwendiges Element der Macht, reichert den Boden ihnen.

während tropische Stürme auftreten Oxidation von atmosphärischem Stickstoff.Die Oxide werden gelöst, um Säuren, diese Stickstoffverbindungen in dem Wasser, das in den Boden zu bilden.Dank Zyklus der Elemente in der Natur ständig seine Reserven in der Erdkruste, die Luft wieder aufgefüllt.Komplexen organischen Molekülen, die Stickstoff in seiner Zusammensetzung zu zersetzen Bakterien in anorganische Bestandteile.

Praktische Anwendung

wichtigsten Stickstoffverbindungen für die Landwirtschaft - eine sehr gut lösliche Salz.Pflanzenharnstoffnitrat (Natrium, Kalium, Calcium), Ammoniumverbindungen (Ammoniak Wasser, Chlorid, Sulfat, Ammoniumnitrat) absorbiert.
inerten Eigenschaften der Stickstoff, die Unfähigkeit von Pflanzen, um sie von der Luft auf das Bedürfnis absorbieren jedes Jahr zu hohen Dosen von Nitraten zu machen.Teile des pflanzlichen Organismus in der Lage, Lebensmittel Makro-Element "im Geschäft", die die Qualität der Produkte verschlechtert speichern.Überschüssige Nitrate in Gemüse und Obst können Vergiftungen beim Menschen, das Wachstum von bösartigen Neubildungen verursachen.Für Arzneimittel

• ;: Neben der Landwirtschaft sind die Stickstoffverbindungen in anderen Branchen
• für die chemische Synthese von hochmolekularen Verbindungen;
• bei der Herstellung von Sprengstoffen Trinitrotoluol (TNT);
• zur Herstellung von Farbstoffen.

Oxid NO wird in der Chirurgie verwendet wird, hat die Substanz, schmerzstillende Wirkung.Verlust der Empfindung in der Inhalation des Gases aufgefallen, auch die ersten Entdecker chemischen Eigenschaften von Stickstoff.So gab es einen gemeinsamen Namen "Lachgas".

Problem der Nitrate landwirtschaftlichen Erzeugnissen

Die Salze der Salpetersäure - Nitrat - gefunden einzeln Anion NO3- belastet.Bisher verwendet die alte Name dieser Gruppe von Substanzen - Ammoniumnitrat.Nitrate werden verwendet, um die Felder zu düngen, in Gewächshäusern, Gärten.Bringt sie im Frühjahr vor dem Einpflanzen, im Sommer - in Form von Flüssigfütterungen.Mit sich selbst, wird die Substanz nicht stellen eine große Gefahr für den Menschen, aber im Körper werden sie in Nitrit in Nitrosamine umgewandelt und dann.Nitrit-Ion NO2 - giftige Partikel, in den Hämoglobin-Moleküle in den dreiwertigen Ionen verursachen sie die Oxidation von Eisen.In diesem Zustand ist der Hauptbestandteil des menschlichen Blutes und Tiere nicht, Sauerstoff zu transportieren und Kohlendioxid zu entfernen aus dem Gewebe in der Lage.

Die gefährlichen Nitrat Kontamination von Lebensmitteln für die menschliche Gesundheit:

• bösartigen Tumoren, die bei der Umwandlung von Nitraten in Nitrosamine (Karzinogene) ergeben;
• Entwicklung von Colitis ulcerosa,
• Hypotonie oder Hypertonie;
• Herzinsuffizienz;
• Blutungsstörungen
• Läsionen der Leber, der Bauchspeicheldrüse, die Entwicklung von Diabetes;
• Entwicklung von Nierenversagen;
• Anämie, Gedächtnisstörungen, Aufmerksamkeit und Intelligenz.

gleichzeitige Verwendung von verschiedenen Produkten mit großen Dosen von Nitraten führt zu einer akuten Vergiftung.Die Quellen können Pflanzen, Wasser in Flaschen, Fertigfleischgerichte werden.Eintauchen in reines Wasser und kochte können Nährstoffgehalt von Nitrat reduziert werden.Die Forscher fanden heraus, dass höhere Dosen von gefährlichen Verbindungen in unreifen und Gewächshaus-Gemüseproduktion beobachtet.

Phosphorus - Element der Untergruppe

Stickstoffatome von chemischen Elementen, die in einer vertikalen Spalte des Periodensystems sind, die die allgemeinen Eigenschaften.Phosphor ist in der dritten Periode, bezieht er sich auf eine Gruppe von 15 sowie Stickstoff.Die Struktur der Atome ähnliche Elemente, aber es gibt Unterschiede in den Eigenschaften.Stickstoff und Phosphor aufweisen negativen Wertigkeit und Oxidationsstufe III in ihren Verbindungen mit Metallen und Wasserstoff.

Viele Reaktionen sind Phosphor bei gewöhnlichen Temperaturen, chemisch aktive Element.Reagiert mit Sauerstoff, um ein Oxid mit höherer P2O5 bilden.Eine wässrige Lösung aus diesem Material besitzt saure Eigenschaften (Metaphosphorsäure).Unter Erhitzen von Orthophosphorsäure erhalten.Es definiert eine Vielzahl von Arten von Salzen, von denen viele chemische Düngemittel, beispielsweise Superphosphate.Stickstoff- und Phosphorverbindungen bilden einen wichtigen Teil des Zyklus von Materie und Energie auf dem Planeten, in Industrie, Landwirtschaft und anderen Bereichen eingesetzt.