Nitrogenforbindelser.

født er nitrat - som oversatt fra det latinske ordet Nitrogenium.Dette navnet oxide - et grunnstoff med atomnummer 7, drar den 15. gruppen i den lange versjonen av det periodiske system.I form av en enkel substans fordelt i sammensetningen av luften skallet av jorden - atmosfære.Ulike nitrogenforbindelser som finnes i jordskorpen og levende organismer er mye brukt i industri, militære, landbruk og medisin.

Hvorfor nitrogen kalles "choking" og "livløs»

Som foreslått av historikere i kjemi, har mottatt den første er en enkel sak for Henry Cavendish (1 777).Vitenskapelig pass luft over glør, for å absorbere reaksjonsprodukter ved hjelp av alkali.Som et resultat av den erfaring av forskeren oppdaget fargeløs, luktfri gass, ureagert kull.Cavendish heter det "kvelende luft" for manglende evne til å opprettholde pust og forbrenning.

moderne kjemiker ville forklare at oksygen reagerte med karbon dannet karbondioksid.Resten av "kvele" av luft besto hovedsakelig av molekyler N2.Cavendish og andre forskere på tidspunktet for stoffet ikke visste, selv om forbindelsene med nitrogen og deretter nitrat er mye brukt i økonomien.Forskeren fortalte om den uvanlige gass til en kollega til å gjennomføre lignende eksperimenter - Joseph Priestley.

Samtidig Karl Scheele trakk oppmerksomhet til det ukjente integrert del av luften, men mislyktes å forklare sin opprinnelse.Kun Daniel Rutherford i 1772 enighet om at dagens eksperimenter "kvelende" "bortskjemt" gass - nitrogen.Hva forskerne anser det som en pioner - dette er fortsatt debatt historikere av vitenskap.

15 år etter Rutherfords eksperimenter, den berømte kjemikeren Antoine Lavoisier foreslått å erstatte begrepet "bortskjemt" air refererer til nitrogen, på den andre - Nitrogenium.Etter den tid har det blitt bevist at dette stoffet ikke lyser, støtter ikke puste.Så var det den russiske navnet "nitrogen" tolkes på forskjellige måter.Oftest sier de at begrepet betyr "død".Senere studier har tilbakevist den populære tro om stoffenes egenskaper.Nitrogenforbindelser - proteiner - de store makromolekyler som består av levende organismer.For å konstruere planter absorberer fra jord nødvendig del av mineral ernæring - NO32- ioner og NH4 +.

Nitrogen - et grunnstoff

forstå atomstrukturen og egenskapene gjør periodiske system (PS).Posisjonen til det kjemiske elementet i den periodiske tabellen kan bestemme ladningen til kjernen, antall protoner og nøytroner (massenummer).Det er nødvendig å trekke oppmerksomhet til verdien av den atommasse - er en av de viktigste egenskapene til elementet.Antall periode tilsvarer antallet av energinivå.Den korte versjonen av det periodiske system gruppe tall tilsvarer antallet elektroner i det ytre energaticheskom nivå.Oppsummer alle data i de generelle karakteristikker av nitrogen ved sin posisjon i det periodiske system:

• Dette er en ikke-metalliske element er øverst til høyre på SS.
• kjemisk symbol: N.
• Antall: 7.
• Relativ atommasse: 14,0067.
• Formel flyktige hydrogenforbindelser: NH3 (ammoniakk).
• Forms høyeste oksid N2O5, som er lik valens nitrogen V.

struktur av nitrogen:

• ansvaret for kjernen 7.
• antall protoner: 7;antall nøytroner: 7.
• antall energinivå: 2.
• totale antall elektroner: 7;e formel: 1s22s22p3.

stabile isotoper studert i detalj punkt nummer 7, og deres masse tall - 14 og 15. Innholdet av atomene enklere gater er 99,64%.Kjernene er kortvarig radioaktiv isotop som 7 protoner og nøytroner antall varierer: 4, 5, 6, 9, 10.

Nitrogen

naturligvis en del av luftkonvoluttjord tilstede molekyler av den enkle substans, hvis formel - N2.Innholdet av nitrogengass i atmosfæren er ca. 78,1 volum%.Uorganiske forbindelser av grunnstoffet i jordskorpen - ulike salter og ammoniumnitrat (nitrat).Formlene av forbindelsene og navnene på noen av de viktigste stoffene:

• NH3, ammoniakk.
• NO2, nitrogendioksid.
• Nano3, natriumnitrat.
• (NH4) 2SO4, ammoniumsulfat.

valens nitrogenforbindelser i de siste to - IV.Kull, jordorganismer inneholder også N-atomer i bundet form.Nitrogen er en komponent av makromolekyler av aminosyrer, nukleotider, DNA og RNA, hormoner og hemoglobin.Det totale innhold av kjemiske elementer i menneskekroppen opp til 2,5%.

enkel substans

Nitrogen i form av diatomiske molekyler - det største i volum og vekt av luft atmosfære.Stoff, hvis formelen er N2, luktfri, fargeløs og smakløs.Denne gassen er mer enn 2/3 av jordas kollisjonspute.Det flytende nitrogen er et fargeløst stoff, som ligner vann.Koker ved -195,8 ° C.M (N2) = 28 g / mol.Enkle ting litt lettere nitrogen oksygen, tettheten av luften i nærheten av 1.

atomer i molekylet er fast knyttet tre delte elektronpar.Forbindelsen utviser en høy kjemisk bestandighet, som skiller den fra oksygen og andre gasser.For å splitte nitrogenmolekyl i sine bestanddeler atomer som er nødvendige for å bruke energi 942,9 kJ / mol.Kommunikasjon av de tre parene av elektroner er veldig sterk, begynner å bryte ned når de varmes opp over 2000 ° C.

Under normale forhold, er dissosiasjon av molekyler i atomer praktisk talt ikke forekommer.Kjemisk inerthet er også forårsaket av nitrogen fullstendig fravær av polaritet i molekylet.De kommuniserer meget svakt med hverandre enn på grunn av en gassformig tilstand av materie ved normalt trykk og ved en temperatur nært til romtemperatur.Lav reaktivitet molekylært nitrogen benyttes for ulike prosesser og innretninger hvor det er nødvendig for å skape en inert miljø.

dissosiasjonen av N2-molekyler kan forekomme under påvirkning av solstråling i den øvre atmosfære.Atomic nitrogen er dannet, som under normale forhold reagerer med visse metaller og ikke-metaller (fosfor, svovel, arsen).Resultatet er at syntese av stoffer som i terrestriske forhold, den indirekte vei.

Valence nitrogen

ytre elektron skallet av atom danne en 2 s, og 3 p, elektron.Disse negative nitrogen kan gi partikler når vi samhandler med andre elementer som tilsvarer dets reduserende egenskaper.Legge til den savnede oktett 3 elektroner, atomer utviser oksidativ evne.Elektro nitrogen under sine metalliske egenskaper er mindre uttalt enn den av fluor, oksygen og klor.Samspillet mellom disse kjemiske elementer nitrogen mister elektroner (oksidasjon).Reduksjon til negative ioner, etterfulgt av omsetning med andre metaller og ikke-metaller.

typisk valensen av nitrogen - III.I dette tilfellet er den kjemiske bindingen som dannes ved tiltrekning av eksterne p-elektroner og skape en felles (bindende) par.Nitrogen er i stand til å danne en donor-akseptor binding ved sin enkeltpar av elektroner, som er ammoniumionet, NH4 +.

oppnådd i laboratoriet og industri

En laboratoriemetode er basert på oksidasjonsegenskapene til kobberoksid.En tilkobling nitrogen og hydrogen - ammoniakk NH3.Denne ubehagelige luktende gass vzaimoddeystvuet med pulverisert kobber oksid svart.Den resulterende reaksjons produserer nitrogen og vises metallisk kobber (rødt pulver).Avsatt på rørveggene Waterdrops - en annen reaksjonsprodukt.

annen laboratoriemetode som bruker en nitrogenforbindelse - metall azidet, for eksempel NaN3.Få gass, som ikke trenger å bli renset for urenheter.

Laboratoriet utføres spaltningen av ammonium- nitritt til nitrogen og vann.For å starte reaksjonen, er oppvarming nødvendig, så fortsetter prosessen med utvikling av varme (eksoterm).Nitrogen er forurenset med forurensninger slik at det ble renset og tørket.

Fremstilling nitrogen industri:

• fraksjonert destillasjon av flytende luft - en fremgangsmåte som anvender de fysiske egenskapene til nitrogen og oksygen (forskjellig kokepunkt);
• kjemisk reaksjon av luft med en varm kull;
• adsorptive gass separasjon.

samspill med metaller og hydrogen - oksiderende egenskaper

Treghet sterke molekyler kan ikke produsere noen nitrogenforbindelser ved direkte syntese.For å aktivere atomene trenger sterk oppvarming eller bestråling av stoffet.Nitrogen kan reagere med litium ved romtemperatur, med magnesium, kalsium og natrium, forløper reaksjonen bare ved oppvarming.Dannet nitrider av de respektive metaller.

reaksjon mellom nitrogen og hydrogen finner sted ved høy temperatur og trykk.Også denne fremgangsmåte krever katalysatoren.Det viser ammoniakk - ett av de viktigste produkter av kjemisk syntese.Nitrogen som en oksidant i sine forbindelser utviser negative tre oksidasjons:

• -3 (hydrogen, ammoniakk og andre nitrogenforbindelser - nitrider);
• -2 (Hydrazine N2H4);
• -1 (hydroxylamin NH2OH).

viktigste nitrid - ammoniakk - i store mengder produsert i industrien.Et stort problem i lang tid vært den kjemiske treghet av nitrogen.Hans råvarekildene var ammoniumnitrat, men bestander av mineraler begynte å avta raskt med veksten av produksjonen.

stor prestasjon av kjemisk vitenskap og praksis var opprettelsen av ammoniakk nitrogenfiksering teknikk i industriell skala.I spesielle søyler er ved direkte syntese - en reversibel prosess mellom nitrogen fra luften og hydrogen.Ved opprettelse av optimale forhold, forskyver denne likevektsreaksjonen mot produktutbytte av ammoniakk ved bruk av en katalysator når 97%.

reaksjon med oksygen - reduserende egenskaper

For å igangsette reaksjonen mellom nitrogen og oksygen, må sterk oppvarming.Nok energi til å ha en elektrisk lysbue og en lyn utslipp i atmosfæren.Major uorganisk forbindelse hvori nitrogenet er i en positiv oksidasjonstilstander: 1

• (nitrogenoksid (I) N2O);
• 2 (nitrogenmonoksid, NO);
• +3 (nitrogenoksid (III) N2O3, nitrøs syre, HNO2, nitritt salter derav);
• 4 (nitrogendioksid (IV) NO2);
• 5 (nitrogen-pentoksyd (V) N2O5, HNO3 salpetersyre, nitrater).

verdi i naturen

Plants absorbere ammoniumioner og nitrat-anioner fra jordsmonnet, blir brukt for syntese av kjemiske reaksjoner av organiske molekyler i cellene følger hele tiden.Nitrogen Atmospheric kan assimilere nodule bakterier - mikroskopiske skapninger som danner knuter på røttene av belgfrukter.Som et resultat av denne gruppe av planter får et nødvendig element av kraft, beriker jorden dem.

under tropiske stormer oppstår oksidasjon av atmosfærisk nitrogen.Oksydene oppløses til å danne syrer, disse nitrogenforbindelser i vannet som kommer inn i jorden.Takket syklus av elementer i naturen er stadig etterfylles sine reserver i jordskorpen, luften.Komplekse organiske molekyler inneholdende nitrogen i komposisjonen, bakterier brytes ned i uorganiske bestanddeler.

Praktisk bruk

viktigste nitrogenforbindelser for landbruket - en lett oppløselig salt.Absorberes av planter ureanitrat (natrium, kalium, kalsium), ammonium-forbindelser (ammoniakk vann, klorid, sulfat, ammoniumnitrat).
inerte egenskaper av nitrogen, den manglende evne av planter for å absorbere det fra luften hvert år fører til behovet for å lage høye doser av nitrater.Deler av anlegget organismen er i stand til å lagre mat makro element "i butikken", noe som forringer kvaliteten på produktene.Skytende nitrater i grønnsaker og frukt kan forårsake forgiftning hos mennesker, vekst av ondartede svulster.Foruten landbruk, er de nitrogenforbindelser brukes i andre bransjer:

• for medisiner;
• for den kjemiske syntese av høymolekylære forbindelser;
• i produksjon av eksplosiver trinitrotoluen (TNT);
• for fremstilling av fargestoffer.

oksid NO brukes i kirurgi, har stoffet analgetisk effekt.Tap av følelse i inhalering av denne gassen selv lagt merke til de første oppdagelses kjemiske egenskaper av nitrogen.Så det var et vanlig navn "lystgass."

problem av nitrater i landbruksprodukter

salter av salpetersyre - nitrater - funnet enkeltvis belastet anion NO3.Frem til nå brukt det gamle navnet på denne gruppen av stoffer - ammoniumnitrat.Nitrater er vant til å gjødsle jordene, i veksthus, hager.Bringe dem tidlig på våren før planting, i sommer - i form av flytende feedings.Av seg selv, gjør stoffet representerer ikke en stor fare for mennesker, men i kroppen de omdannes til nitritt og deretter inn nitrosaminer.Nitritt ion NO2- - giftige partikler, de forårsake oksidasjon av toverdig jern i hemoglobin molekyler i de treverdige ioner.I denne tilstanden, den viktigste ingrediensen i menneskeblod og dyr er ikke i stand til å frakte oksygen og fjerne karbondioksid fra vevene.

Den farlige nitrat forurensning av mat for menneskers helse:

• ondartede svulster som oppstår i konvertering av nitrater inn nitrosaminer (kreftfremkallende);
• utvikling av ulcerøs kolitt,
• hypotensjon eller hypertensjon;
• hjertesvikt;
• blødningsforstyrrelser
• lesjoner i leveren, bukspyttkjertelen, utvikling av diabetes;
• utvikling av nyresvikt;
• anemi, nedsatt hukommelse, oppmerksomhet og intelligens.

samtidig bruk av ulike produkter med store doser av nitrater fører til akutt forgiftning.Kildene kan være planter, vannkoker, ferdiglagde kjøttretter.Bløtlegging i rent vann og kokt kan reduseres næringsinnholdet i nitrater.Forskerne fant at høyere doser av farlige forbindelser observert i umodne og drivhus grønnsaksproduksjon.

Fosfor - element av undergruppe

nitrogenatomer av kjemiske elementer som er i en enkelt vertikal kolonne av det periodiske system, og viser de generelle egenskapene.Fosfor er i tredje periode, refererer det til en gruppe på 15, så vel som nitrogen.Strukturen av de atomer av elementene tilsvarende, men det er forskjeller i egenskapene.Nitrogen og fosfor viser negativ valens og oksydasjonstilstanden III i sine forbindelser med metaller og hydrogen.

Mange reaksjoner er fosfor ved vanlige temperaturer, et kjemisk aktivt element.Reagerer med oksygen for å danne et oksyd av høyere P2O5.En vandig oppløsning av dette materialet besitter sure egenskaper (meta).Mens oppvarming av ortofosforsyre oppnås.Den definerer en flerhet av typer av salter, hvorav mange er kunstgjødsel, for eksempel superfosfater.Nitrogen og fosfor forbindelser danner en viktig del av syklusen av materie og energi på planeten, blir brukt i industri, landbruk og andre sfærer.