Kväveföreningar.

född är nitrat - som översatt från det latinska ordet Nitrogenium.Namnet oxid - ett grundämne med atomnummer 7, rubrik 15 gruppen i den långa versionen av det periodiska systemet.I form av en enkel substans fördelad i kompositionen av luftskalet av jorden - atmosfär.Olika kväveföreningar som finns i jordskorpan och levande organismer används ofta i branscher, militär, jordbruk och medicin.

Varför kväve som kallas "kvävning" och "livlös»

Som framgår av historiker av kemi, har fått den första är en enkel fråga om Henry Cavendish (1777).Vetenskaplig pass luft över glödande kol, för att absorbera reaktionsprodukterna med hjälp av alkali.Som en följd av erfarenheterna från forskaren upptäckte färglös, luktfri gas, oreagerad kol.Cavendish heter det "kvävande luften" för oförmåga att upprätthålla andning och förbränning.

modern kemist skulle förklara att syre reagerat med kol bildas koldioxid.Resten av "kvävande" av luften bestod mestadels av molekyler N2.Cavendish och andra forskare vid tidpunkten för ämnet inte visste, även om föreningarna med kväve och därefter nitrat används ofta i ekonomin.Forskaren berättade om den ovanliga gas till en kollega för att genomföra liknande experiment - Joseph Priestley.

Samtidigt Karl Scheele uppmärksammade det okända del av luften, men misslyckades med att på rätt sätt förklara dess ursprung.Endast Daniel Rutherford 1772 förstod att de nuvarande försöken "kvävande" "bortskämda" gas - kväve.Vad forskarna anser att det är en pionjär - detta fortfarande debatt historiker vetenskap.

15 år efter Rutherford experiment, den berömda kemisten Antoine Lavoisier föreslås ersätta begreppet "bortskämda" luft avser kväve, å andra sidan - Nitrogenium.Vid tiden har det visat sig att denna substans inte är upplyst, stöder inte andas.Sedan fanns det ryska namnet "kväve" tolkas på olika sätt.Oftast säger de att begreppet betyder "döda".Senare studier har vederlagt den populära uppfattningen om ämnenas egenskaper.Kväveföreningar - proteiner - de stora makromolekyler bestående av levande organismer.För att konstruera växter absorberar från mark nödvändiga delarna av mineral näring - NO32- joner och NH4 +.

Kväve - ett grundämne

förstå atomära struktur och egenskaper gör periodiska systemet (PS).Placeringen av grundämnet i periodiska systemet kan bestämma laddningen av kärnan, antalet protoner och neutroner (mass nummer).Det är nödvändigt att uppmärksamma värdet av den atommassa - är en av de viktigaste egenskaperna hos elementet.Antal perioden motsvarar antalet energinivåer.Den korta versionen av det periodiska systemet gruppnumret motsvarar antalet elektroner i det yttre energaticheskom nivå.Sammanfatta alla data i de allmänna egenskaperna hos kväve genom sin position i det periodiska systemet:

• Detta är ett ickemetalliskt grundämne är längst upp till höger på SS.
• kemiska symbol: N.
• Antal: 7.
• Relativ atommassa: 14,0067.
• Formula flyktiga väteföreningar: NH3 (ammoniak).
• Forms högsta oxid N2O5, som är lika med valensen av kväve V.

struktur av kväve:

• laddning av kärnan 7.
• antal protoner: 7;antalet neutroner: 7.
• antal energinivåer: 2.
• totala antalet elektroner: 7;e formel: 1s22s22p3.

stabila isotoper som studerats i detalj artikelnummer 7, och deras masstal - 14 och 15. Innehållet i atomerna enklare svängar är 99,64%.Kärnorna är kortlivade radioaktiva isotopen som 7 protoner och neutroner antal varierar kraftigt: 4, 5, 6, 9, 10.

Kväve

naturligtvis en del av lufthöljet Earth nuvarande molekyler av enkel substans, vars formel - N2.Halten av kvävgas i atmosfären är ca 78,1 volym%.Oorganiska föreningar av grundämnet i jordskorpan - olika salter och ammoniumnitrat (salpeter).Formlerna för föreningarna och namnen på några av de viktigaste ämnena

• NH3, ammoniak.
• NO2, kvävedioxid.
• NaNO3, natriumnitrat.
• (NH4) 2SO4, ammoniumsulfat.

valens av kväveföreningar i den sista två - IV.Kol, marklevande organismer innehåller också N-atomer i bunden form.Kväve är en komponent av makromolekyler av aminosyror, nukleotider, DNA och RNA, hormoner och hemoglobin.Det totala innehållet av kemiska element i människokroppen upp till 2,5%.

enkel substans

Kväve i form av diatomära molekyler - den största i volym och vikt hos luftatmosfär.Substans, vars formel är N2, luktfri, färglös och smaklös.Denna gas är mer än 2/3 av jordens airbagen.Det flytande kvävet är en färglös substans, som liknar vatten.Kokar vid -195,8 ° CM (N2) = 28 g / mol.Enkla saker lite enklare kväve syre, densiteten hos luften nära 1.

atomer i molekylen är direkt beroende tre delade elektronpar.Föreningen uppvisar en hög kemisk resistens, vilket skiljer den från syre och andra gaser.För att dela upp den kvävemolekylen i de ingående atomer som är nödvändiga för att spendera energi 942,9 kJ / mol.Kommunikation av de tre paren av elektroner är mycket stark, börjar att bryta ned när upphettas över 2000 ° C

Under normala förhållanden, dissociation av molekyler i atomer i praktiken inte förekommer.Kemisk inerthet är också orsakas av kväve total avsaknad av polaritet i sin molekyl.De interagerar mycket svagt med varandra än på grund av att ett gasformigt tillstånd av materia vid normalt tryck och vid en temperatur nära rumstemperatur.Låg reaktivitet molekylärt kväve används för olika processer och anordningar där det är nödvändigt att skapa en inert miljö.

dissociation av N2 molekyler kan ske under inverkan av solstrålning i den övre atmosfären.Atomärt kväve bildas, vilken under normala förhållanden reagerar med vissa metaller och ickemetaller (fosfor, svavel, arsenik).Resultatet är syntesen av ämnen som i terrestra förhållanden, indirekta sätt.

Valence kväve

yttre elektronskal av atomen bilda en 2 s och 3 p, elektron.Dessa negativa kväve kan ge partiklar när de interagerar med andra faktorer som motsvarar dess reducerande egenskaper.Lägga till den saknade oktetten 3 elektroner, atomer uppvisar oxidativ förmåga.Elektronegativitet kväve under sina metalliska egenskaper är mindre uttalad än fluor, syre och klor.Samspelet mellan dessa kemiska grundämnena kväve förlorar elektroner (oxidation).Reduktion till negativa joner följt av reaktion med andra metaller och icke-metaller.

typiska valens av kvävet - III.I detta fall den kemiska bindning som bildas genom attraktion av externa p-elektroner och skapa en gemensam (bindande) par.Kväve är i stånd att bilda ett donator-acceptor-bindning genom dess ensamt elektronpar, såsom är ammoniumjonen, NH4 '^.

erhölls i laboratoriet och industri

Ett laboratoriemetod är baserad på oxidationsegenskaper av kopparoxid.En anslutning kväve och väte - ammoniak NH3.Denna illaluktande gas vzaimoddeystvuet med pulveriserad kopparoxid svart.Den resulterande reaktionen ger kväve och verkar metallisk koppar (rött pulver).Avsatt på rörväggarna waterdrops - en annan reaktionsprodukt.

annan laboratoriemetod som använder en kväveförening - metallazid, till exempel NaN3.Få gas, som inte behöver rengöras från föroreningar.

Laboratoriet utförs sönderdelningen av ammonium-nitrit till kväve och vatten.För att starta reaktionen, är värme krävs, fortsätter processen med utveckling av värme (exoterm).Kväve är kontaminerad med föroreningar så det renades och torkades.

Framställning kväveindustrin:

• fraktionerad destillation av flytande luft - en metod, som använder de fysikaliska egenskaperna av kväve och syre (olika kokpunkt);
• kemisk reaktion av luft med en varm kol;
• adsorptiva gasseparation.

interaktion med metaller och väte - oxiderande egenskaper

Inertia starka molekyler kan inte producera några kväveföreningar genom direkt syntes.För att aktivera atomerna behöver kraftig uppvärmning eller bestrålning av ämnet.Kväve kan reagera med litium vid rumstemperatur, med magnesium, kalcium och natrium, förlöper reaktionen endast genom upphettning.Formade nitrider av de respektive metallerna.

omsättning av kväve och väte sker vid hög temperatur och tryck.Även detta förfarande kräver katalysatorn.Det visar ammoniak - en av de viktigaste produkterna av kemisk syntes.Kväve som oxidationsmedel i deras föreningar uppvisar negativa tre oxidationstillstånden:

• -3 (väte, ammoniak och andra kväveföreningar - nitrider);
• -2 (Hydrazin N2H4);
• -1 (hydroxylamin NH2OH).

viktigaste nitrid - ammoniak - i stora mängder som producerats i branschen.Ett stort problem för en lång tid förblev den kemiska inerthet av kväve.Hans råvarukällor var ammoniumnitrat, men lagren av mineraler började sjunka snabbt med tillväxten av produktionen.

stor bedrift av kemisk vetenskap och praktik var skapandet av ammoniak kvävefixering teknik i industriell skala.I särskilda kolumner är genom direkt syntes - en reversibel process mellan kvävet erhålles från luften och väte.När du skapar optimala förutsättningar, skiftar detta jämviktsreaktionen mot produktutbytet av ammoniak med hjälp av en katalysator når 97%.

reaktion med syre - minskande egenskaper

För att initiera reaktionen av kväve och syre, behöver ett starkt uppvärmning.Tillräckligt med energi att ha en elektrisk båge och en blixturladdning i atmosfären.Större oorganisk förening i vilken kvävet är i dess positiva oxidationstillstånd: 1

• (kväveoxider (I) N2O);
• 2 (kvävemonoxid, NO);
• +3 (kväveoxider (III) N2O3, salpetersyra, HNO2, Nitrit salter därav);
• 4 (kvävedioxid (IV) NO2);
• 5 (kväve-pentoxid (V) N2O5, HNO3 salpetersyra, nitrater).

värde i naturen

Växter absorberar ammoniumjoner och nitratanjoner från marken, används för syntes av kemiska reaktioner av organiska molekyler i celler ständigt reser.Atmosfäriskt kväve kan tillgodogöra sig knuta bakterier - mikroskopiska varelser som bildar knölar på rötterna av baljväxter.Som ett resultat, får denna grupp av växter en nödvändig del av makten, berikar jorden dem.

under tropiska stormar inträffar oxidation av atmosfäriskt kväve.Oxiderna löses för bildning av syror, dessa kväveföreningar i vattnet som kommer in i jorden.Tack cykel av element i naturen ständigt fyllas sina reserver i jordskorpan, luften.Komplexa organiska molekyler som innehåller kväve i sin sammansättning, bakterier sönderdelas oorganiska beståndsdelar.

Praktisk användning

viktigaste kväveföreningar för lantbruk - en höggradigt lösligt salt.Upp av växter ureanitrat (natrium, kalium, kalcium), ammoniumföreningar (ammoniak vatten, klorid, sulfat, ammoniumnitrat).
inerta egenskaper kväve, oförmågan av växter absorberar det från luften varje år leder till behovet av att göra höga doser av nitrater.Delar av anläggningen organismen kan lagra mat makro element "i beredskap", vilket försämrar kvaliteten på produkterna.Överskott nitrat i grönsaker och frukter kan orsaka förgiftning hos människor, tillväxt av maligna tumörer.Förutom jordbruket är de kväveföreningar som används i andra branscher:

• för läkemedel;
• för kemisk syntes av högmolekylära föreningar;
• vid tillverkning av sprängämnen trotyl (TNT);
• för framställning av färgämnen.

oxid NO används vid kirurgi, har ämnet smärtstillande effekt.Känselbortfall i inandning av denna gas ens märkt de första upptäckts kemiska egenskaper kväve.Så det var ett vanligt namn "lustgas."

problemet med nitrater i jordbruksprodukter

salter av salpetersyra - nitrater - hittades enskilt laddad anjon NO3-.Hittills använde gamla namnet på denna grupp av ämnen - ammoniumnitrat.Nitrater används för att gödsla åkrarna, i växthus, trädgårdar.Ta dem tidigt på våren före plantering, på sommaren - i form av flytande matning.Av sig själva, inte ämnet inte utgör en stor fara för människor, men i kroppen de omvandlas till nitrit och sedan till nitrosaminer.Nitritjon NO2- - giftiga partiklar, orsakar de oxidation av ferrojärn i hemoglobinmolekyler i trivalenta joner.I detta tillstånd, den viktigaste ingrediensen av humanblod och djur inte kan transportera syre och avlägsna koldioxid från vävnaderna.

Den farliga kontaminering av livsmedel nitrat för människors hälsa:

• maligna tumörer som uppkommer i omvandlingen av nitrater till nitrosaminer (cancerframkallande ämnen);
• utveckling av ulcerös kolit,
• hypotoni eller hypertoni;
• hjärtsvikt;
• blödningsrubbningar
• lesioner i levern, bukspottkörteln, utvecklingen av diabetes;
• utveckling av njursvikt;
• anemi, försämrat minne, uppmärksamhet och intelligens.

samtidig användning av olika produkter med stora doser av nitrater leder till akut förgiftning.Källorna kan vara växter, vatten på flaska, färdiga kötträtter.Blötläggning i rent vatten och kokta kan minskas näringsinnehållet i nitrater.Forskarna fann att högre doser av farliga föreningar observerats i omogna och växthusgrönsaksproduktion.

Fosfor - inslag i subgrupp

kväveatomer av kemiska element som befinner sig i en enda vertikal kolumn i det periodiska systemet, som visar de allmänna egenskaperna.Fosfor är i den tredje perioden, den hänför sig till en grupp av 15, liksom kväve.Strukturen hos atomerna i elementen liknande men det finns skillnader i egenskaperna.Kväve och fosfor uppvisar negativ valens och oxidationstillstånd III i sina föreningar med metaller och vätgas.

Många reaktioner är fosfor vid ordinära temperaturer, en kemiskt aktiv beståndsdel.Reagerar med syre för bildning av en oxid av högre P2O5.En vattenlösning av detta material uppvisar sura egenskaper (meta).Under upphettning ortofosforsyra erhålles.Det definierar ett flertal typer av salter, av vilka många är konstgödsel, exempelvis superfosfater.Kväve- och fosforföreningar utgör en viktig del av cykeln av materia och energi på planeten, används i industri, jordbruk och andra områden.