Ενώσεις αζώτου. ιδιότητες του αζώτου

Η γέννηση της νιτρικής - όπως μεταφράζεται από τη λατινική λέξη Nitrogenium. Αυτός ο τίτλος άζωτο - χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό των 7, κεφαλή 15 ου ομάδα στη μακρά εκδοχή του περιοδικού πίνακα. Με τη μορφή ενός απλού ουσίας που αποτελείται από τη γη διανέμεται αερόσακο - ατμόσφαιρα. Μια ποικιλία ενώσεων αζώτου που βρέθηκαν στο φλοιό της γης, και οι ζωντανοί οργανισμοί που χρησιμοποιούνται ευρέως στις βιομηχανίες, στρατιωτική, τη γεωργία και την ιατρική.

Γιατί είναι το άζωτο που ονομάζεται «πνιγμού» και «άψυχο»

Ως ιστορικοί της χημείας προτείνουν πήρε πρώτος αυτό το απλό ουσία Henry Cavendish (1777). Επιστημονική περνά αέρας πάνω από καυτά κάρβουνα για την απορρόφηση των προϊόντων της αντίδρασης με χρήση αλκαλίου. Ως αποτέλεσμα της εμπειρίας ερευνητή που βρέθηκαν άχρωμο και άοσμο αέριο, που δεν αντέδρασε άνθρακα. Cavendish που ονομάζεται «ασφυκτική αέρα» για την αδυναμία της να διατηρήσει την αναπνοή και την καύση.

Σύγχρονη Chemical να εξηγηθεί ότι το οξυγόνο αντιδρά με τον άνθρακα, το διοξείδιο του άνθρακα σχηματίζεται. Το υπόλοιπο «ασφυκτική» του αέρα ήταν κατά το μεγαλύτερο μέρος των μορίων _Ν2. Cavendish και άλλοι επιστήμονες εκείνη την εποχή σχετικά με αυτό το θέμα δεν είναι ακόμα γνωστό, αν και αζώτου και νιτρικών ενώσεων στη συνέχεια χρησιμοποιούνται ευρέως στην οικονομία. Ο επιστήμονας είπε για το ασυνήθιστο φυσικό αέριο σε ένα συνάδελφο να διεξάγει παρόμοια πειράματα - Joseph Priestley.

Την ίδια στιγμή ο Carl Σίλε επέστησε την προσοχή στο άγνωστο συστατικό του αέρα, αλλά δεν κατάφερε να εξηγήσει σωστά την προέλευσή του. Μόνο Daniel Rutherford το 1772 συνειδητοποίησαν ότι οι παρούσες πειράματα «ασφυκτική» «χάλασε» αέριο - άζωτο. Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι ανακάλυψε - εξακολουθεί να είναι συζήτηση ιστορικοί της επιστήμης.

15 χρόνια μετά τα πειράματα του Rutherford διάσημη χημικός Antuan Lavuaze πρότεινε να αντικατασταθεί ο όρος αέρα «χάλασε» αναφέρεται σε άζωτο, από την άλλη - Nitrogenium. Μέχρι τη στιγμή που αποδείχθηκε ότι η ουσία αυτή δεν καίει, δεν υποστηρίζει την αναπνοή. Τότε υπήρχαν το ρωσικό όνομα «αζώτου», το οποίο ερμηνεύεται με διαφορετικούς τρόπους. Συχνά λένε ότι ο όρος σημαίνει «άψυχο». Μεταγενέστερες μελέτες έχουν αντικρούσει την ευρέως διαδεδομένη πεποίθηση σχετικά με τις ιδιότητες των ουσιών. ενώσεις αζώτου - πρωτεΐνες - τα μεγάλα μακρομόρια στη σύνθεση των ζωντανών οργανισμών. Προκειμένου να κατασκευαστεί φυτά απορροφούν από τα ορυκτά διατροφή εδάφους απαραίτητα στοιχεία - ^2- ιόντα ΝΟ ₃ και ΝΗ ^4+.

Άζωτο - ένα χημικό στοιχείο

Για να κατανοήσουμε την ατομική δομή και τις ιδιότητες βοηθά το περιοδικό σύστημα (PS). Η θέση του χημικού στοιχείου στον περιοδικό πίνακα μπορεί να καθορίσει πυρηνικό φορτίο, τον αριθμό των πρωτονίων και νετρονίων (μαζικό αριθμό). Είναι απαραίτητο να δοθεί προσοχή στην αξία της ατομικής μάζας - αυτό είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά του στοιχείου. περίοδο, ο αριθμός αντιστοιχεί στον αριθμό των επιπέδων ενέργειας. Η σύντομη έκδοση του περιοδικού αριθμό πίνακα Ομάδα αντιστοιχεί στον αριθμό των ηλεκτρονίων σε επίπεδο εξωτερικής energaticheskom. Συνοψίζοντας τα δεδομένα στις γενικά χαρακτηριστικά του αζώτου από τη θέση της στο περιοδικό σύστημα:

• Αυτό είναι ένα μη μεταλλικό στοιχείο είναι στην επάνω δεξιά γωνία της SS.
• Χημικό σύμβολο: N.
• Αριθμός Ακινήτου: 7.
• Σχετική ατομική μάζα: 14.0067.
• Τύπου πτητικών ενώσεων του υδρογόνου: _ΝΗ3 (αμμωνία).
• Μορφές μια υψηλότερη οξείδιο _{Ν2Ο 5,} το οποίο είναι ίσο με το σθένος του V. αζώτου

Δομή άτομο αζώτου:

• πυρηνικό φορτίο +7.
• Ο αριθμός των πρωτονίων: 7? ο αριθμός των νετρονίων: 7.
• Αριθμός επιπέδων ενέργειας: 2.
• Ο συνολικός αριθμός των ηλεκτρονίων: 7? τύπου e: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Λεπτομέρειες μελετηθεί σταθερών ισοτόπων № στοιχείο 7, μάζα τους αριθμούς τους - 14 και 15. Το περιεχόμενο ενός ελαφρού άτομα από τα οποία είναι 99,64%. Οι πυρήνες των βραχύβια ραδιενεργό ισότοπο είναι επίσης 7 πρωτόνια, και τον αριθμό των νετρονίων ποικίλλει σημαντικά: 4, 5, 6, 9, 10.

Αζώτου στη φύση

Ως μέρος των μορίων του αέρα είναι παρόντες περίβλημα γείωσης απλή ουσία, του οποίου ο τύπος - _Ν2. Η περιεκτικότητα του αερίου αζώτου στην ατμόσφαιρα είναι περίπου 78,1% κατ 'όγκο. Ανόργανες ενώσεις του χημικού στοιχείου στο φλοιό της Γης - διάφορα άλατα αμμωνίου και τα νιτρικά (νίτρου). Ενώσεις του τύπου και τα ονόματα μερικών από τις πιο σημαντικές ουσίες:

• _ΝΗ3, αμμωνία.
• NO διοξείδιο _2, του αζώτου.
• NaNO ₃ νιτρικό νάτριο.
• _{(ΝΗ4) 2} SO _4, θειικό αμμώνιο.

Το σθένος του αζώτου στα δύο τελευταίες ενώσεις - IV. Άνθρακας, χώμα, ζώντες οργανισμούς περιέχουν επίσης άτομα Ν σε δεσμευμένη μορφή. Το άζωτο είναι ένα συστατικό των αμινοξέων μακρομορίων, DNA και RNA νουκλεοτίδια, ορμόνες και αιμοσφαιρίνης. Η συνολική περιεκτικότητα του χημικού στοιχείου στο ανθρώπινο σώμα φθάνει 2,5%.

απλή ουσία

Άζωτο υπό μορφή διατομικά μόρια - το μεγαλύτερο όγκο και το βάρος του αέρα ατμόσφαιρα. Ουσία, του οποίου ο τύπος είναι Ν _2, δεν έχει καμία οσμή, το χρώμα και τη γεύση. Αυτό το αέριο είναι περισσότερο από 2/3 θηκάρι αέρα γη. Το υγρό άζωτο είναι ένα άχρωμο ουσία, που μοιάζει με το νερό. Βράζει σε θερμοκρασία -195,8 ° C. M _(Ν2) = 28 g / mol. Απλή bit ουσίας ευκολότερη οξυγόνο, άζωτο, αέρα, η πυκνότητα του είναι κοντά στο 1.

Τα άτομα στο μόριο δεσμεύουν σταθερά 3 μοιραζόμενα ζεύγη ηλεκτρονίου. Η ένωση εμφανίζει μια υψηλή χημική αντοχή, που το διακρίνει από οξυγόνο και άλλες αέριες ουσίες. Σε ένα μόριο αζώτου είναι χωρισμένο σε συστατικά άτομα του αναγκαίο να δαπανήσει ενέργεια 942,9 kJ / mol. Επικοινωνία των τριών ζευγών των ηλεκτρονίων είναι πολύ ισχυρή, αρχίζει να σπάσει όταν θερμαίνεται πάνω από 2000 ° C.

πρακτικά δεν λαμβάνει χώρα υπό φυσιολογικές συνθήκες, η διάσπαση των μορίων σε άτομα. Χημική αδράνεια προκαλείται επίσης από άζωτο πλήρη απουσία της πολικότητας στο μόριό του. Μπορούν αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με το άλλο, έτσι που εργάζονται την αέρια κατάσταση της ύλης σε κανονική πίεση και σε μία θερμοκρασία κοντά στη θερμοκρασία δωματίου. Χαμηλή χημική δραστικότητα του μοριακού αζώτου χρησιμοποιείται σε διάφορες διαδικασίες και συσκευές όπου είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα αδρανές περιβάλλον.

Ο διαχωρισμός των μορίων _Ν2 μπορεί να συμβεί κάτω από την επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Atomic αζώτου σχηματίζεται, το οποίο αντιδρά με ορισμένα μέταλλα και αμέταλλα υπό κανονικές συνθήκες (φώσφορο, θείο, αρσενικού). Το αποτέλεσμα είναι η σύνθεση των ουσιών που είναι συνθήκες του εδάφους που λαμβάνεται έμμεσα.

σθένος του αζώτου

Το εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων του ατόμου του σχηματίζουν ένα 2 s 3 και ρ ηλεκτρονίων. Αυτά αρνητικό αζώτου μπορεί να δώσει σωματίδια όταν αλληλεπιδρούν με άλλα στοιχεία που αντιστοιχούν σε μείωση του ιδιότητες. Γειτονικά τα ελλείποντα οκτάδα εώς 3 άτομα ηλεκτρονίων παρουσιάζει οξειδωτική ικανότητα. Ηλεκτραρνητικότητα αζώτου κάτω μεταλλικά ιδιότητές του είναι λιγότερο έντονη από εκείνη του φθορίου, οξυγόνου και χλωρίου. Κατά την αλληλεπίδραση με αυτά τα χημικά στοιχεία: άζωτο δίνει ηλεκτρόνια (οξειδώνουν). Μείωση σε αρνητικά ιόντα που ακολουθείται από αντίδραση με άλλα μέταλλα και αμέταλλα.

Τυπικά σθένους άζωτο - III. Σε αυτήν την περίπτωση, οι χημικοί δεσμοί που σχηματίζονται από την εξωτερική π-έλξης ηλεκτρονίων και τη δημιουργία κοινών (δέσμευσης) ζεύγος. Το άζωτο είναι ικανή να σχηματίζει δεσμό δότη-δέκτη λόγω μονήρες ζεύγος ηλεκτρονίων του, όπως είναι το αμμώνιο ιόν ΝΗ ^4+.

Να πάρει στο εργαστήριο και τη βιομηχανία

Ένα εργαστηριακές μεθόδους που βασίζονται σε οξειδωτική ιδιότητες του οξειδίου του χαλκού. Χρησιμοποιήστε ένωσης αζώτου με υδρογόνο - αμμωνία _ΝΗ3. Αυτό το δυσάρεστο μυρίζοντας vzaimoddeystvuet αερίου με κονιοποιημένο μαύρο οξείδιο του χαλκού. Η προκύπτουσα αντίδραση παράγει άζωτο και εμφανίζεται μεταλλικού χαλκού (κόκκινη σκόνη). Εναποτίθεται στα τοιχώματα του σωλήνα waterdrops - ένα άλλο προϊόν της αντίδρασης.

Μια άλλη εργαστηριακή μέθοδο που χρησιμοποιεί μια ένωση αζώτου με μέταλλα - αζίδιο, για παράδειγμα _ΝαΝ3. Λαμβάνεται με ένα αέριο το οποίο δεν χρειάζεται να καθαριστεί από ρύπους.

Το εργαστήριο πραγματοποιείται αποσύνθεση νιτρώδους αμμωνίου σε άζωτο και νερό. Για να ξεκινήσει η αντίδραση, απαιτείται θέρμανση, τότε η μέθοδος προχωρά με έκλυση θερμότητας (εξώθερμη). Το άζωτο είναι μολυσμένο με ακαθαρσίες, έτσι ώστε να καθαρίζεται και ξηραίνεται.

Προετοιμασία του αζώτου στον κλάδο:

• κλασματική απόσταξη του υγρού αέρα - μια μέθοδο, η οποία χρησιμοποιεί τις φυσικές ιδιότητες του αζώτου και οξυγόνου (διαφορετικό σημείο ζέσεως)?
• χημική αντίδραση του αέρα με ένα καυτό κάρβουνο?
• προσροφητική διαχωρισμού αερίων.

Αλληλεπίδραση με μέταλλα και υδρογόνο - οξειδωτικές ιδιότητες

Αδράνεια ανθεκτικό μόρια δεν επιτρέπει κάποια άμεση σύνθεση των ενώσεων αζώτου. Για να ενεργοποιήσετε τα αναγκαία για την ισχυρή θέρμανση ή ακτινοβολία ουσίας άτομα. Άζωτο μπορεί να αντιδράσει με λίθιο σε θερμοκρασία δωματίου, με μαγνήσιο, ασβέστιο και νάτριο, η αντίδραση προχωρά μόνο με θέρμανση. Αντίστοιχες μεταλλικές νιτρίδια σχηματίζεται.

Η αλληλεπίδραση του αζώτου με υδρογόνο λαμβάνει χώρα σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση. Επίσης αυτή η διαδικασία απαιτεί τον καταλύτη. Αμμωνία λαμβάνονται - ένα από τα πιο σημαντικά χημικής σύνθεσης. Άζωτο, ως οξειδωτικό μέσο, δείχνει σε τρι αρνητική καταστάσεις οξείδωσης τους:

• 3 (ενώσεις αμμωνίας και άλλων άζωτο, υδρογόνο - νιτρίδια)?
• -2 (υδραζίνη Ν ₂ H _4)?
• -1 (υδροξυλαμίνη _ΝΗ2ΟΗ).

Το πιο σημαντικό νιτρίδιο - Αμμωνία - που παρασκευάζονται σε μεγάλες ποσότητες στη βιομηχανία. Το μεγάλο πρόβλημα για μεγάλο χρονικό διάστημα παρέμεινε η χημική αδράνεια του αζώτου. πηγές των πρώτων υλών ήταν νιτρικό, αλλά ορυκτά αποθέματα άρχισαν να μειώνονται γρήγορα με την αύξηση της παραγωγής.

Το μεγάλο επίτευγμα της χημικής επιστήμης και πρακτικής υπήρξε η δημιουργία της τεχνικής καθήλωσης αζώτου αμμωνίας σε βιομηχανική κλίμακα. Σε ειδικές στήλες είναι με άμεση σύνθεση - μια αντιστρεπτή διαδικασία μεταξύ του αζώτου που λαμβάνονται από τον αέρα και το υδρογόνο. Κατά τη δημιουργία βέλτιστων συνθηκών, μετατοπίζει την ισορροπία αυτής της αντίδρασης προς την πλευρά του προϊόντος, χρησιμοποιώντας την απόδοση καταλύτη αμμωνίας 97%.

Αλληλεπίδραση με οξυγόνο - αναγωγικές ιδιότητες

Προκειμένου να αρχίσει η αντίδραση του αζώτου και οξυγόνου, πρέπει να είναι ισχυρή θέρμανση. Διαθέτουν επαρκή ενέργεια ηλεκτρικό τόξο και ένα κεραυνών στην ατμόσφαιρα. Οι πιο σημαντικές ανόργανες ενώσεις στις οποίες το άζωτο είναι σε θετική καταστάσεις οξείδωσης του:

• 1 (οξείδιο του αζώτου (Ι) N ₂ O)?
• +2 (ΝΟ του μονοξειδίου του αζώτου)?
• 3 (οξείδιο του αζώτου (III) Ν _{2Ο 3, ΗΝΟ2} νιτρώδες οξύ, νιτρώδη άλατα αυτών)?
• 4 (διοξείδιο του αζώτου (IV) ΝΟ _2)?
• 5 (πεντοξείδιο του αζώτου (V) Ν _{2Ο 5, ΗΝΟ3} νιτρικό οξύ, νιτρικά).

Η αξία των φυσικών

Τα φυτά απορροφούν ιόντα αμμωνίου και ανιόντα νιτρικού από το έδαφος που χρησιμοποιείται για τη σύνθεση των χημικών αντιδράσεων των οργανικών μορίων στα κύτταρα συνεχώς σε λειτουργία. Ατμοσφαιρικό άζωτο βακτήρια όζος μπορεί να αφομοιώσει - μικροσκοπική οντότητες οζίδια στις ρίζες των ψυχανθών σχηματισμού. Ως εκ τούτου, αυτή η ομάδα των φυτών έλαβαν την απαιτούμενη μπαταρία, εμπλουτίζει το έδαφος.

Κατά τη διάρκεια τροπικές καταιγίδες συμβαίνουν αντίδραση οξείδωσης του ατμοσφαιρικού αζώτου. Τα οξείδια διαλύονται για να σχηματίσουν οξέα, αυτές οι ενώσεις αζώτου εισάγετε το χώμα μέσα στο νερό. Λόγω του κύκλου των στοιχείων στη φύση συνεχώς ανανεώνονται τα αποθέματα της στο φλοιό της γης, του αέρα. Σύνθετα οργανικά μόρια που περιέχουν άζωτο στη σύνθεσή του, αποδομούνται από βακτηρίδια σε ανόργανα συστατικά.

πρακτική χρήση

Οι πιο σημαντικές ενώσεις αζώτου για τη γεωργία - ένα εξαιρετικά διαλυτό άλας. Απορροφάται από τα φυτά ουρίας νιτρικού (νάτριο, κάλιο, ασβέστιο), ενώσεις αμμωνίου (υδατική αμμωνία, χλωριούχο, θειικό, νιτρικό αμμώνιο).
Αδρανείς ιδιότητες αζώτου φυτά αδυναμία να το απορροφήσει από το εξωτερικό να οδηγήσει στην ανάγκη να κάνουν μεγάλες δόσεις ετησίως νιτρικά. Μέρη του φυτού οργανισμού είναι σε θέση να αποθηκεύσει εξουσία macrocell «για το μέλλον», η οποία υποβαθμίζει την ποιότητα του προϊόντος. Η περίσσεια νιτρικών αλάτων στα λαχανικά και τα φρούτα μπορούν να προκαλέσουν δηλητηρίαση στον άνθρωπο, της ανάπτυξης των κακοηθών όγκων. Εκτός από τη γεωργία, οι αζωτούχες ενώσεις χρησιμοποιούνται σε άλλες βιομηχανίες:

• για την παρασκευή φαρμάκων?
• για τη χημική σύνθεση των ενώσεων υψηλού μοριακού?
• στην παρασκευή των εκρηκτικών από τρινιτροτολουόλιο (ΤΝΤ)?
• για την παραγωγή βαφών.

ΝΟ οξείδιο βρίσκει χρήση στη χειρουργική, η ουσία έχει ένα αναλγητικό αποτέλεσμα. Η απώλεια της αίσθησης όταν εισπνέεται αερίου παρατηρήσει ότι ακόμα και οι πρώτοι ερευνητές του αζώτου χημικές ιδιότητες. Υπήρχε, λοιπόν, ένα κοινό όνομα «αέριο του γέλιου».

Το πρόβλημα των νιτρικών αλάτων στα γεωργικά προϊόντα

Τα άλατα νιτρικού οξέος - Νιτρικό - περιείχε ένα μεμονωμένα φορτισμένο ανιόν ΝΟ ^3-. εξακολουθεί να χρησιμοποιείται το παλαιό όνομα της ομάδας ουσιών - Νιτρικό αμμώνιο. Τα νιτρικά άλατα χρησιμοποιούνται για να γονιμοποιήσουν τα πεδία, σε θερμοκήπια, κήπους. Φέρτε τους νωρίς την άνοιξη πριν από τη φύτευση, το καλοκαίρι - με τη μορφή υγρού τάισμα. Από μόνες τους, η ουσία δεν ενέχει μεγάλο κίνδυνο για τους ανθρώπους, αλλά στο σώμα, που μετατρέπονται σε νιτρώδη, στη συνέχεια, σε νιτροζαμίνες. Νιτρώδη ΝΟ ^2- ιόντα - τοξικά σωματίδια, προκαλούν οξείδωση του δισθενούς σιδήρου στα μόρια της αιμοσφαιρίνης στα τρισθενή ιόντα. Σε αυτή την κατάσταση, η κύρια ουσία του ανθρώπου και των ζώων αίμα δεν είναι σε θέση να μεταφέρει οξυγόνο και αφαίρεση του διοξειδίου του άνθρακα από τους ιστούς.

Η πιο επικίνδυνη μόλυνση νιτρικών στα τρόφιμα για την υγεία του ανθρώπου:

• κακοήθεις όγκοι που προκύπτουν κατά τη μετατροπή των νιτρικών σε νιτροζαμίνες (καρκινογόνο)?
• η ανάπτυξη της ελκώδους κολίτιδας,
• υπόταση ή υπέρταση?
• καρδιακή ανεπάρκεια?
• αιμορραγικές διαταραχές
• αλλοιώσεις του ήπατος, του παγκρέατος και την ανάπτυξη του διαβήτη?
• ανάπτυξη νεφρικής ανεπάρκειας?
• αναιμία, εξασθενημένη μνήμη, την προσοχή και τη νοημοσύνη.

Η ταυτόχρονη χρήση διαφόρων προϊόντων με μεγάλες δόσεις των νιτρικών οδηγεί σε οξεία δηλητηρίαση. Οι πηγές μπορεί να είναι φυτά, πόσιμο νερό, έτοιμα φαγητά με βάση το κρέας. Εμβάπτιση σε καθαρό νερό και το μαγείρεμα μπορεί να μειώσει το θρεπτικό περιεχόμενο των προϊόντων νιτρικά. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι υψηλότερες δόσεις των επικίνδυνων ενώσεων παρατηρήθηκαν σε ανώριμα και φυτών θερμοκηπίου παραγωγής.

Φωσφόρος - στοιχείο Pnictogen

Τα άτομα των χημικών στοιχείων που βρίσκονται στην ίδια κάθετη στήλη του περιοδικού συστήματος, παρουσιάζουν κοινές ιδιότητες. Φώσφορος βρίσκεται στην τρίτη περίοδο, αυτό αναφέρεται στην ομάδα 15, καθώς και το άζωτο. στοιχεία δομή παρόμοια άτομα, αλλά υπάρχουν διαφορές στις ιδιότητες. Αζώτου και του φωσφόρου εμφανίζουν αρνητική κατάσταση σθένους και οξείδωσης III σε ενώσεις τους με μέταλλα και υδρογόνο.

Πολλές αντιδράσεις φωσφόρου προχωρήσει σε συνήθεις θερμοκρασίες, ένα χημικά ενεργό στοιχείο. Αντιδρά με το οξυγόνο για να σχηματίσει P ₂ O ₅ υψηλότερη οξειδίου. Το υδατικό διάλυμα αυτού του υλικού έχει τις ιδιότητες του οξέος (μεταφωσφορικού). Ενώ θέρμανση ορθοφωσφορικού οξέος αποκτάται. Ορίζει ένα πλήθος τύπων αλάτων, πολλά από τα οποία είναι τα ανόργανα λιπάσματα, για παράδειγμα υπερφωσφορικά. Αζώτου και φωσφόρου αποτελούν ένα σημαντικό μέρος του κύκλου της ύλης και της ενέργειας στον πλανήτη μας, που χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές, γεωργικές και σε άλλους τομείς.