נולד הוא חנקתי - כפי שתורגם מהמילה הלטינית Nitrogenium.זה שם תחמוצת - יסוד כימי עם מספר אטומי 7, עומדת בראש קבוצת ה -15 בגרסה הארוכה של הטבלה המחזורית.בצורה של חומר פשוט המופץ בהרכב של פגז האוויר של כדור הארץ - האווירה.תרכובות חנקן שונות הנמצאות בקרום כדור הארץ ויצורים חיים נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות, צבאית, חקלאות ורפואה.
למה חנקן בשם "נחנק" ו- "חסר חיים»
כפי שהוצע על ידי היסטוריונים של כימיה, קיבל הראשון הוא פשוט עניין של הנרי קוונדיש (1777).אוויר עוברים מדעי על גחלים לוהטות, כדי לספוג את תוצרי התגובה באמצעות אלקלי.כתוצאה מניסיונו של החוקר גילה את הגז חסר הצבע, ריח, פחם unreacted.קוונדיש בשמו "נחנק אוויר" לחוסר היכולת לשמור על נשימה ובעירה.
כימאי מודרני יסביר חמצן שהגיב בפחמן נוצר פחמן דו חמצני.שאר "מחניק" של האוויר כלל בעיקר מולקולות N2.קוונדיש ומדענים אחרים בזמן של החומר לא ידע, אם כי תרכובות חנקן ולאחר מכן חנקתי הוא בשימוש נרחב במשק.המדען סיפר על הגז יוצא דופן לעמית לנהל ניסויים דומים - יוסף פריסטלי.
מקביל קארל Scheele הפנה את תשומת לב לחלק בלתי נפרד ידוע של האוויר, אך לא הצליח להסביר את מקורו כראוי.רק דניאל Rutherford בשנת 1772 הבין שהניסויים הנוכחיים "חונקים" "מפונקים" גז - חנקן.מה המדענים לשקול את זה חלוץ - זה עדיין ויכוח היסטוריונים של מדע.
15 שנים לאחר הניסויים של רתרפורד, הכימאי המפורסם אנטואן לבואזיה הציע להחליף את המונח "מפונק" אוויר מתייחס לחנקן, מצד שני - Nitrogenium.עד שהוכח כי חומר זה אינו מואר, אינו תומך בנשימה.אחר כך היו "חנקן" הרוסי שם מתפרש בדרכים שונות.לרוב, הם אומרים שפירושו "מת".מחקרים מאוחרים יותר הפריכו את האמונה מרוויח על תכונות חומרים.תרכובות חנקן - חלבונים - מקרומולקולות המרכזית המורכבת של יצורים חיים.כדי לבנות מפעלים לקלוט מהמרכיבים ההכרחיים האדמה של תזונת מינרלים - יוני NO32- וNH4 +.
חנקן - יסוד כימי
להבין את המבנה האטומי ותכונות הופכת את המערכת תקופתית (PS).עמדתו של היסוד הכימי בטבלה המחזורית יכולה לקבוע את תשלום של הגרעין, מספר הפרוטונים והנויטרונים (מספר מסה).זה הכרחי כדי למשוך תשומת לב לערך של המסה האטומית - הוא אחד המאפיינים העיקריים של האלמנט.תקופה המספר מתאימה למספר רמות אנרגיה.הגרסה הקצרה של מספר קבוצת הטבלה המחזורי תואמת את מספר האלקטרונים ברמת energaticheskom החיצונית.סכמו את כל הנתונים במאפיינים הכלליים של חנקן על ידי מיקומו במערכת התקופתית:
- זה אלמנט שאינו מתכתי הוא בפינה הימנית העליונה של האס-אס.סמל
- כימי: נ
- מספר: מסת 7.
- יחסית אטומית: 14.0067.תרכובות
- פורמולה נדיפים מימן: NH3 (אמוניה).
- יוצר תחמוצת הגבוהה ביותר N2O5, שהוא שווה לערכיויות של V. חנקן מבנה
של חנקן: תשלום
- של הגרעין +7.מספר
- של פרוטונים: 7;מספר הנויטרונים: 7.
- מספר רמות אנרגיה: 2.
- מספר כולל של אלקטרונים: 7;נוסחת דואר: 1s22s22p3.
איזוטופים יציבים למדו בפירוט פריט מספר 7, ומספרי המסה שלהם - 14 ו15. התוכן של אטומים קלים יותר אלה הוא 99.64%.הגרעינים הם קצרים ימים איזוטופ רדיואקטיבי כ7 פרוטונים וניטרונים מספר משתנה מאוד: 4, 5, 6, 9, 10.
חנקן
באופן טבעי חלק ממעטפת אוויר מולקולות הווה כדור הארץ של חומר הפשוט, נוסחה ש-- N2.התוכן של גז חנקן באטמוספרה הוא כ 78.1% בנפח.תרכובות אנאורגניות של היסוד הכימי בקרום כדור הארץ - מלחים שונים ואמוניום חנקתי (חנקתי).נוסחות של תרכובות ואת שמותיהם של חלק מהחומרים החשובים ביותר:
- NH3, אמוניה.
- NO2, חנקן דו-חמצני.
- NaNO3, נתרן חנקה.
- (NH4) 2SO4, אמוניום סולפט.הערכיות
של תרכובות חנקן בשני האחרון - הרביעית.פחם, יצורים אדמה מכילים גם אטומי N בצורה כבולה.חנקן הוא מרכיב של מקרומולקולות של חומצות, נוקלאוטידים, DNA ו- RNA אמינו, הורמונים והמוגלובין.התוכן הכולל של יסודות כימיים בגוף האדם עד 2.5%.חומר פשוט
חנקן בצורה של מולקולות דו אטומיות - הגדולה ביותר בנפח ובמשקל של אווירת האוויר.חומר, נוסחה שהוא N2, חסר ריח, חסר צבע וחסר טעם.גז זה הוא יותר מ 2/3 מכרית האוויר של כדור הארץ.החנקן הנוזלי הוא חומר חסר צבע, שמזכיר מים.שחין ב-195.8 ° C.M (N2) = 28 g / mol.דברים פשוטים חמצן קצת יותר קל חנקן, הצפיפות הקרובה לאוויר 1. אטומי
במולקולה קשורה 3 בתקיפות משותפות זוגות אלקטרון.המתחם מציג עמידות כימית גבוהה, אשר מבדילה אותו מחמצן וגזים אחרים.כדי לפצל את מולקולת החנקן לאטומים המרכיבים אותה יש צורך להשקיע אנרגיית 942.9 kJ / mol.תקשורת של שלושה הזוגות של אלקטרונים היא מאוד חזקה, מתחילה להישבר כאשר מחוממת מעל 2,000 מעלות צלסיוס
בתנאים רגילים, הניתוק של מולקולות לאטומים כמעט אינו מתרחש.אדישות כימית נגרמת גם על ידי עדר מוחלט של חנקן קוטביות במולקולה שלה.הם אינטראקציה מאוד חלש אחד עם השני מאשר בשל מצב גזים של חומר בלחץ רגיל ובטמפרטורה קרובה לטמפרטורת חדר.חנקן מולקולרי תגובתיות נמוכה משמש לתהליכים שונים והתקנים שבו יש צורך ליצור סביבת אינרטי.ניתוק
של מולקולות N2 יכול להתרחש בהשפעת קרינת שמש באטמוספרה העליונה.חנקן אטומי נוצר, אשר בתנאים רגילים מגיבה עם מתכות מסוימות ולא מתכות (זרחן, גופרית, ארסן).התוצאה היא הסינתזה של חומרים שבתנאים יבשתיים, הדרך העקיפה.חנקן
ערכיות קליפת אלקטרונים חיצוניים
של אטום טופס 2 של, ו -3 עמ ', אלקטרון.חנקן השלילי אלה יכול לתת חלקיקים בעת אינטראקציה עם אלמנטים אחרים שמתאימות למאפייני צמצומה.הוספה לשמינייה החסרה 3 אלקטרונים, אטומים להפגין יכולת חמצון.חנקן אלקטרושליליות להלן התכונות מתכתיות שלה הם פחות מובהק מזה של פלואור, חמצן וכלור.האינטראקציה של חנקן יסודות הכימי אלה מאבד אלקטרונים (חמצון).ירידה ליונים שליליים ואחריו תגובה עם מתכות אחרות ולא מתכות.
הערכיות טיפוסית של החנקן - III.במקרה זה הקשר הכימי שנוצר על ידי המשיכה של p-אלקטרונים חיצוניים וליצור זוגות משותפים (כריכה).חנקן הוא מסוגל להרכיב אג"ח acceptor התורם ידי הזוג הבודד של אלקטרונים, כיון הוא אמוניום, NH4 +.
שהתקבל במעבדה ושיטת מעבדה תעשיית
אחד מבוססת על מאפייני חמצון של תחמוצת נחושת.חנקן ומימן קשר - NH3 אמוניה.vzaimoddeystvuet זה לא נעימות, ריח גז עם שחור תחמוצת נחושת אבקה.התגובה וכתוצאה מכך מייצרת חנקן ומופיעה נחושת מתכתית (אבקה אדומה).הופקד על קירות צינור תקריב - מוצר תגובה אחרת.
שיטת מעבדה נוספת שמשתמשת בתרכובת חנקן - אזיד מתכת, למשל NaN3.קבל גז, שאינו זקוק לניקוי זיהומים.
המעבדה ביצעה את הפירוק של ניטריט אמוניום לחנקן ומים.כדי להתחיל את התגובה, נדרש חימום, אז התהליך ממשיך עם אבולוציה של חום (אקסותרמית).חנקן מזוהם עם זיהומים ולכן היה מטוהר ומיובש.תעשיית
הכנת חנקן: זיקוק השבר
- של אוויר נוזלי - שיטה, אשר עושה שימוש בתכונות הפיסיקליות של חנקן וחמצן (נקודת רתיחה שונה);
- תגובה כימית של אוויר עם פחם חם;
- ספיחה הפרדת גז.אינטראקציה
עם מתכות ומימן - מולקולות חזקות
אינרציה מאפייני חמצון לא יכולה לייצר כמה תרכובות חנקן בסינתזה ישירה.כדי להפעיל את האטומים צריכים חימום או קרינה חזק של החומר.חנקן יכול להגיב עם ליתיום בטמפרטורת חדר, עם מגנזיום, סידן, נתרן, התגובה ממשיכה רק על ידי חימום.nitrides נוצרה ממתכות בהתאמה.תגובת
של חנקן ומימן מתרחשת בטמפרטורה ולחץ גבוהות.גם תהליך זה דורש הזרז.מתברר אמוניה - אחד המוצרים החשובים ביותר של סינתזה כימית.חנקן כמחמצן בתרכובות שלהם להפגין שלושה מצבי חמצון שליליים:
- -3 (מימן, אמוניה ותרכובות חנקן אחרות - nitrides);
- -2 (הידרזין N2H4);
- -1 (hydroxylamine NH2OH).
ניטריד החשוב ביותר - אמוניה - בכמויות גדולות מיוצרות בתעשייה.בעיה גדולה במשך זמן רב נשארה אדישות הכימית של חנקן.מקורות חומר הגלם שלו היו אמוניום חנקתי, אבל מניות של מינרלים החלו לרדת במהירות עם הצמיחה של ייצור.הישג גדול
של מדע כימי ובפועל היה היצירה של טכניקת קיבוע חנקן אמוניה בקנה מידה תעשייתית.בטורים מיוחדים הוא בסינתזה ישירה - תהליך הפיך בין החנקן המתקבל מהאוויר והמימן.בעת יצירת תנאים אופטימליים, זה מסיט את תגובת שיווי המשקל לכיוון תשואת המוצר של אמוניה באמצעות זרז מגיעה 97%.תגובת
עם חמצן - מאפייני הפחתת
כדי ליזום את התגובה של חנקן וחמצן, צריכה חימום חזק.אנרגיה מספיק כדי להיות קשת חשמלית ופריקת ברקים לאטמוספרה.תרכובת אורגנית גדולה שבחנקן הוא במדינותיה החיוביות חמצון: +1
- (תחמוצת חנקן (I) N2O);
- +2 (חד תחמוצת חנקן, NO);
- +3 (מלחי הניטריט תחמוצת חנקן (III) N2O3, חומצה חנקנית, HNO2, ממנו);
- +4 (דו תחמוצת חנקן (IV) NO2);
- +5 (pentoxide חנקן (V) N2O5, חומצה חנקתית HNO3, חנקות).ערך
בצמחים
הטבע לספוג יוני אמוניום חנקה ואניוני מהאדמה, משמש לסינתזה של תגובות כימיות של מולקולות אורגניות בתאים כל הזמן בנסיעות.חנקן האטמוספרה יכול להטמיע חיידקים גולה - יצורים מיקרוסקופיים היוצרים גושים בשורשים של קטניות.כתוצאה מכך, קבוצה זו של צמחים מקבלת מרכיב הכרחי של כוח, מעשירה את אדמתם.
במהלך סופות טרופיות מתרחש חמצון של חנקן אטמוספרי.תחמוצות מומסות כדי ליצור חומצות, תרכובות חנקן אלה במים הקרובים לאדמה.מחזור תודה של אלמנטים בטבע מתחדש כל הזמן העתודות שלה בקרום כדור הארץ, האוויר.מולקולות אורגניות מורכבות המכילות חנקן בהרכבו, חיידקים לפרק למרכיבים אורגניים.שימוש המעשי
תרכובות חנקן החשובות ביותר לחקלאות - מלח מסיס מאוד.נספג על ידי חומר כימי אוראה ניטרט צמחים (נתרן, אשלגן, סידן), תרכובות אמוניום (מים אמוניה, כלוריד, סולפט, אמוניום חנקה).
מאפייני אינרטי של חנקן, חוסר היכולת של צמחים לספוג אותו מהאוויר בכל שנה להוביל לצורך במינונים גבוהים של חנקות.חלקים של האורגניזם הצמח מסוגלים לאחסן אלמנט מאקרו מזון "בחנות", אשר מדרדרת את איכות מוצרים.חנקות העודפת בירקות ופירות יכולה לגרום להרעלה בבני אדם, צמיחה של מחלות ממאירות.מלבד חקלאות, תרכובות החנקן משמשות בתעשיות אחרות:
- לתרופות;
- לסינתזה הכימית של תרכובות מולקולריות גבוהות;
- בייצור של חומרי הנפץ trinitrotoluene (TNT);
- לייצור צבעים.תחמוצת
NO משמשת בניתוחים, החומר יש אפקט משכך כאבים.איבוד התחושה שבאיפה של גז זה אפילו הבחין בחוקרים הראשונים תכונות כימיות של חנקן.אז היה שם נפוץ "גז צחוק".הבעיה
של חנקות במוצרים חקלאיים
מלחים של חומצה חנקתית - חנקות - נמצאה ביחידות תחויב NO3- אניון.עד עכשיו, השתמש בשם הישן של קבוצה זו של חומרים - אמוניום חנקתי.חנקות משמשות לדישון השדות, בחממות, גנים.להביא אותם בתחילת האביב לפני השתילה, בקיץ - בצורה של נוזל האכלות.על ידי עצמם, החומר אינו מהווה סכנה גדולה לבני אדם, אבל בגוף הם מומרים לניטריט ואז לnitrosamines.הניטריט יון NO2- - חלקיקים רעילים, הם גורמים חמצון של ברזל ברזל במולקולות ההמוגלובין ביוני trivalent.במצב זה, המרכיב העיקרי של דם וחיות אנושיים אינו מסוגל לשאת חמצן ופחמן דו חמצני מלהסיר את הרקמות.
זיהום המסוכן חנקה של מזון לבריאות אדם: גידולי ממאירים
- המתעוררים בהמרה של חנקות לnitrosamines (קרצינוגנים);פיתוח
- של קוליטיס כיבית, תת לחץ דם
- או יתר לחץ דם;
- אי ספיקת לב;
- דימום הפרעות נגעי
- של הכבד, הלבלב, התפתחות הסוכרת;פיתוח של אי ספיקת כליות
- ;אנמיה
- , זיכרון לקוי, תשומת לב ואינטליגנציה.שימוש בו זמני
של מוצרים שונים עם מנות גדולות של חנקות מוביל להרעלת חריפה.המקורות יכולים להיות צמחים, מים מינרליים, מנות בשר מוכנות.שריה במים טהורים ומבושל יכול להיות מופחת תוכן תזונתי של חנקות.החוקרים מצאו כי מינונים גבוהים יותר של תרכובות מסוכנות נצפו בייצור בוגר וירקות חממה.
זרחן - אלמנט של אטומי חנקן
תת-קבוצה של יסודות כימיים שנמצאים בטור אנכי יחיד של המערכת התקופתית, המציגים את המאפיינים הכלליים.זרחן הוא בתקופה השלישית, זה מתייחס לקבוצה של 15, כמו גם חנקן.המבנה של אטומים של יסודות דומים אבל יש הבדלים בתכונות.חנקן וזרחן התערוכה מדינה ערכיות וחמצון שלילי שלישי בתרכובות שלהם עם מתכות ומימן.תגובות רבות
הן זרחן בטמפרטורות רגילות, אלמנט כימי פעיל.מגיב עם חמצן ליצירת תחמוצת של P2O5 גבוה יותר.תמיסה מימית של חומר זה הוא בעל מאפייני חומצה (metaphosphoric).בעוד חימום חומצה זרחתית מתקבל.הוא מגדיר ריבוי הסוגים של מלחים, שרבים מהם דשנים כימיים, לדוגמה סופר-פוספטים.תרכובות חנקן וזרחן מהוות חלק חשוב של המחזור של חומר ואנרגיה על פני כדור הארץ, המשמש בתעשייה, חקלאות ואחרות התחומים.
