Naon nitrogén? nitrogén massa. molekul nitrogén

Unsur non-logam tina group 15 [VA] Table periodik - nitrogén atom 2 of nu ngagabung pikeun ngabentuk hiji molekul - warnaan, gas euweuh bauan na hambar constituting bagian badag tina atmosfir Bumi jeung nu bagian sadaya mahluk hirup.

Sajarah kapanggihna

gas nitrogén nyaéta ngeunaan 4/5 atmosfir bumi. Ieu diisolasi dina mimiti Air Panalungtikan. Dina 1772, Swédia Himik Karl Wilhelm Scheele pangheulana demonstrate nu nitrogén kitu. Nurutkeun manéhna, hawa mangrupa campuran dua gas, salah sahiji nu anjeunna disebut "udara seuneu", anu mangrupa ngarojong durukan, sarta séjén - .. "Impure hawa" sabab tetep sanggeus kahiji dihakan. Ieu nya éta oksigén jeung nitrogén. Sabudeureun éta waktu nitrogén sarua geus diisolasi ku botani Skotlandia Daniel Rutherford, anu kahiji diterbitkeun papanggihan-Na, sakumaha ogé kimiawan Inggris Henry Cavendish jeung clergyman Britania jeung élmuwan Dzhozefom Pristli, anu dibagikeun kalawan Scheele primacy tina kapanggihna oksigén. studi salajengna geus ditémbongkeun nu gas anyar mangrupa bagian ti nitrat atawa potasium nitrat (KNO _3), sarta, sasuai, anjeunna ngaranna nitrogén a ( "masihan saltpeter kalahiran") ku kimiawan Prancis Chaptal dina 1790 Nitrogén munggaran attributed kana unsur kimia tina Lavoisier, anu kieu peran oksigén dina durukan kabantah sacara téori phlogiston - populér dina abad XVIII. misconception durukan. The henteu mampuh sahiji unsur kimia ieu ngarojong hirup (ζωή Yunani) éta alesan anu Lavoisier ngaranna gas nitrogén.

Mecenghulna sarta sumebarna

Naon nitrogén? Numutkeun kelimpahan elemen kimia, anjeunna rengking kagenep. atmosfir Bumi ka 75,51% ku beurat sarta 78,09% dumasar eusi diwangun ku unsur jeung eta mangrupakeun sumber utama pikeun industri. atmosfir ogé ngandung jumlah leutik amonia jeung uyah amonium, kitu ogé oksida nitrogén sarta asam nitrat, kabentuk dina mangsa thunderstorms na di durukan mesin internal. nitrogén bébas ieu kapanggih dina loba meteorites, gas vulkanik sarta milik sarta sababaraha cinyusu mineral, panonpoé, béntang sarta nebulae.

Nitrogén anu ogé kapanggih dina deposit mineral kalium sarta sodium nitrat, tapi papanggih kabutuhan manusa kacukupan. bahan sejen beunghar unsur ieu guano, anu bisa kapanggih dina caverns, dimana kavling kalong, atawa tempat garing frequented ku manuk. Ogé, nitrogén dikandung dina hujan sarta taneuh dina bentuk amonia jeung uyah amonium, sarta dina cai laut dina bentuk ion amonium (NH ₄ ^+), nitrite (NO ₂ ^-) jeung nitrat (NO ₃ ^-). rata nyaéta ngeunaan 16% tina sanyawaan organik kompléks kayaning protéin, nu hadir dina sagala na organisme hirup. Eusi alam di kerak bumi anu 0,3 bagian ku 1000. Prévalénsi dina spasi - ti 3 nepi ka 7 atom per atom silikon.

Nagara ngahasilkeun panggedena nitrogén (sakumaha amonia) dina awal abad XXI, éta India, Rusia, Amérika Serikat, Trinidad jeung Tobago, Ukraina.

Produksi komérsial sarta pamakéan

produksi industrial nitrogén anu dumasar kana hiji distilasi fractional tina hawa liquefied. hawa golak na sarua jeung -195,8 ° C, 13 ° C handap tinimbang nu ti oksigén, nu ieu sahingga misah. Nitrogén ogé bisa dihasilkeun dina skala badag ku durukan karbon atanapi hidrokarbon dina hawa jeung misahkeun karbon dioksida anu dihasilkeun na cai tina nitrogén residual. Dina skala leutik nitrogén murni dihasilkeun Élmu sarta Téknik teh azide barium Ba (N _{3) 2.} réaksi laboratorium antarana Élmu sarta Téknik leyuran amonium nitrite (NH ₄ NO _2), nu oksidasi amonia kalawan hiji leyuran bromin cai atawa kalayan dipanaskeun oksida tambaga :

• NH ₄ ^{+ +} NO ₂ ^- → N ₂ + 2H ₂ O.
• 8NH ₃ + 3Br ₂ → N ₂ + 6NH ₄ ^{+ +} 6Br ^-.
• 2NH ₃ + 3CuO → N ₂ + 3H ₂ O + 3Cu.

nitrogén unsur bisa dipaké salaku hiji atmosfir mulya pikeun réaksi merlukeun pangaluaran oksigén sarta Uap. Digunakeun sarta nitrogen cair. Hidrogén, métana, karbon monoksida, oksigén, fluorine, sarta - hijina zat nu, nalika ngagolakkeun titik nitrogén henteu dina kaayaan kristalin padet.

Dina industri kimia, unsur kimia ieu dipaké pikeun nyegah oksidasi atawa spoilage sejen, sakumaha hiji diluent mulya, gas réaktif ngaleupaskeun panas atawa bahan kimia, sakumaha ogé mangrupa seuneu atanapi ledakan inhibitor. Di industri pangan, gas nitrogén anu dipaké pikeun nyegah spoilage, sarta cairan - pikeun freeze-drying jeung cooling sistem. Di gas Industri listrik nyegah oksidasi jeung réaksi kimiawi séjén, pressurizes nu malapah sambungan kabel sarta ngajaga motor. Dina metallurgy, nitrogén dipaké dina las na brazing, ngahulag oksidasi, carburization, sarta decarburization. Salaku gas teu aktif eta anu dipaké dina produksi karét porous, plastik sarta elastomers, éta fungsi minangka propellant dina kaléng aerosol, sarta ogé nyiptakeun tekanan dina jet fuel cair. Dina ubar, katirisan gancang ku nitrogén cairan ieu dipaké pikeun nyimpen getih, sungsum tulang, jaringan, baktéri jeung spérma. Anjeunna geus kapanggih aplikasi dina panalungtikan cryogenic.

sambungan

Paling nitrogén nu dipaké di pabrik sanyawa kimia. Beungkeut rangkep tilu antara atom unsur nyaéta sangkan kuat (226 kcal per mol tina dua kali leuwih luhur ti éta hidrogén molekular), nu molekulna nitrogén boro asup jadi sanyawaan lianna.

Utama metoda industri fiksasi unsur nyaéta prosés Haber-Bosch pikeun sintésis amonia dimekarkeun mangsa Perang Dunya II, Jérman pikeun ngurangan gumantungna kana éta nitrat Chilean. Ieu ngawengku sintésis langsung tina NH ₃ - gas teu warnaan ku pungent, bau irritating - langsung ti elemen na.

Paling amonia ieu dirobah jadi asam nitrat (HNO _3), jeung nitrat - Uyah jeung éster asam nitrat, soda lebu (Na ₂ CO _3), hidrazin (N ₂ H ₄₎ - cairan teu warnaan dipaké salaku propellant a, sarta dina loba industri prosés.

asam nitrat teh sanyawa kimia komérsial utama lianna unsur. Warnaan, cair kacida corrosive dipaké dina produksi pupuk, dyes, ubar na bahan peledak. Amonium nitrat (NH ₄ NO ₃₎ - uyah amonia jeung nitrat asam - ngarupakeun komponén pupuk nitrogén paling umum.

Oksigén + nitrogén

C ngabentuk runtuyan oksigén, oksida nitrogén, r. H. Nitrous oksida (N ₂ O), nu eta sarua jeung valénsi of +1 oksida (NO) (+2) jeung dioksida (NO ₂₎ (4). Loba oksida nitrogén kacida volatile; aranjeunna teh sumber utama polusi di atmosfir. oksida Nitrous, ogé katelah ketawa gas, kadangkala dipake salaku hiji ubar keur ngabius. Nalika kaseuseup, éta ngabalukarkeun histeria hampang. Nitrat oksida meta gancang kalayan oksigén pikeun ngabentuk dioksida produk panengah coklat dina produksi asam nitrat sarta oxidant kuat dina prosés kimia na propellant.

Ogé dipaké sababaraha nitrida dibentuk ku logam kalawan sanyawa nitrogén dina hawa luhur:. Nitrida of boron, titanium, zirconium na tantalum gaduh aplikasi husus. Hiji formulir kristalin of boron nitride (Ny), contona, teu inferior kana inten dina karasa tur dioksidasi ku alatan macet dipaké saluhur-abrasive.

sianida anorganik ngandung group CN ^-. Hidrogén sianida atawa asam hidrosianat HCN, nyaéta kacida volatile jeung gas toxik pisan nu dipaké keur konsentrasi fumigation bijih dina prosés industri lianna. Cyanogen (CN) ₂ geus dipaké salaku bahan kimia panengah jeung fumigation.

Azides mangrupakeun sanyawa nu ngandung kumpulan tilu atom nitrogén -N _3. Kalobaannana mangrupakeun teu stabilna sahingga salajengna sensitip pisan ka guncangan. Sababaraha di antarana, kayaning azide kalungguhan, PB (N _{3) 2,} dipaké dina detonators na primers. Azides, kawas halogens, gampang interaksi jeung zat sejenna pikeun ngabentuk pluralitas sanyawa.

Nitrogén nyaéta bagian tina sababaraha rébu sanyawa organik. Kalobaannana anu diturunkeun tina amonia, hidrogén sianida, cyanogen, nitrous atawa asam nitrat. Amina, asam amino, amides, contona, diturunkeun tina amonia atawa raket patalina jeung eta. Nitroglycerine na nitroselulosa - nitrat éster. Nitrite ieu disiapkeun ti asam nitrous (HNO _2). Purines sarta alkaloid anu sanyawa hétérosiklik nu nitrogén ngagantikeun salah sahiji atawa leuwih atom karbon.

Sipat sarta réaksi

Naon nitrogén? Ieu mangrupakeun warnaan, gas euweuh bauan nu condenses di -195,8 ° C, teu warnaan, cair viskositas low. Unsur aya dina bentuk N ₂ molekul, digambarkeun dina wangun: N ::: N:, nu énergi beungkeut sarua 226 Kcal per mol, kadua ukur keur karbon monoksida (256 kilocalories per mol). Ku sabab kitu, énergi aktivasi nitrogén molekular pisan tinggi, jadi dina kondisi normal unsur relatif mulya. Ogé, kacida molekul nitrogén stabil greatly nyumbang ka instability termodinamika sanyawa nitrogén loba, nu sambungan, sanajan cukup kuat, tapi hubungan inferior nitrogén molekul.

Rélatif anyar, sarta kamampuh molekul nitrogén ieu disangka kapanggih ngawula salaku ligands pikeun sanyawa kompleks. Observasi yen sabagian leyuran kompléx ruthenium bisa nyerep nitrogén atmosfir dipingpin naon bisa geura-giru kapanggih cara basajan tur hadé tina ngaropéa unsur.

nitrogén aktif tiasa didapet ku jalan ngalirkeun gas tekanan low ngaliwatan ngurangan listrik-tegangan tinggi. produk nu aya Amber sarta leuwih gampang meta ti molekular, hidrogén atom, walirang, phosphorous sarta sagala rupa logam, sarta ogé mangrupa sanggup decomposing NO mun N ₂ jeung O _2.

A pamahaman jelas ngeunaan naon anu nitrogén, tiasa didapet alatan struktur éléktronik na nu boga formulir 1s 2s ^{2 2 3} 2p. Lima cangkang éléktron éksternal rada layar muatan teh, hasilna muatan nuklir éféktif dirasakeun di wewengkon éta radius kovalén. atom nitrogén nu relatif leutik sarta boga Éléktronégativitas tinggi, ayana antara karbon jeung oksigén. Konfigurasi E ngawengku tilu éksternal satengah orbital, anu ngamungkinkeun para pikeun ngabentuk tilu beungkeut kovalén. Ku alatan éta, atom nitrogén kudu boga réaktivitas pisan tinggi, ngabentuk ku paling elemen séjén sanyawa binér stabil, utamana lamun unsur séjén nyaéta substansi Éléktronégativitas béda, imparts sambungan polaritasna signifikan. Nalika unsur sejen Éléktronégativitas polaritasna handap napel na atom nitrogén tina muatan négatip parsial, nu frees éléktron unshared -na pikeun aub dina beungkeut koordinasi. Nalika unsur sejen leuwih electronegative nitrogén parsial muatan positif substansi watesan sipat donor ti molekul. Di polaritasna low alatan kusabab Éléktronégativitas nu sarua unsur sejen, komunikasi sababaraha lumaku leuwih tunggal. Lamun ukuran atom mismatch nyegah dibentukna sababaraha beungkeut nu ngabentuk beungkeut tunggal kamungkinan janten relatif lemah, sarta sambungan anu teu stabil.

kimia analitis

Mindeng persentase nitrogén dina campuran gas bisa ditangtukeun ku cara ngukur volume na sanggeus nyerep komponén séjén tina réagen kimiawi. Dékomposisi asam sulfat ku ayana nitrat raksa Kaluaran nitrat oksida, nu bisa diukur sakumaha gas. Nitrogén anu liberated tina sanyawaan organik basa aranjeunna keur dibeuleum leuwih hiji oksida tambaga, sarta nitrogen bébas bisa diukur sakumaha gas sanggeus nyerep produk durukan lianna. Hiji métode Kjeldahl well-dipikawanoh pikeun tekad zat dianggap didieu di sanyawa organik diwangun dina decomposing sanyawa kalayan asam sulfat kentel (optionally ngandung raksa atawa oksida na, sarta sagala rupa uyah). Kituna nitrogén dirobah kana amonium sulfat. Nambahkeun natrium hidroksida Kaluaran amonia, nu geus dikumpulkeun ku asam konvensional; jumlah residual asam unreacted ieu lajeng ditangtukeun ku titration.

Pentingna biologis jeung fisiologis

Peran nitrogén dina urusan hirup confirms aktivitas fisiologis miboga sanyawa organik. Paling organisme hirup teu tiasa nganggo unsur kimia ieu sorangan kudu boga aksés ka sanyawa na. Ku alatan éta, fiksasi nitrogén nyaéta penting. Di alam, ieu lumangsung sakumaha hasil dua prosés dasar. Salah nya efek énérgi listrik jeung atmosfir, supaya molekul nitrogén sarta oksigén dissociate, sahingga atom bébas pikeun ngabentuk NO jeung NO _2. Dioksida lajeng meta jeung cai: 3NO ₂ + H ₂ O → 2HNO ₃ + NO.

HNO ₃ bubar sarta datang ka Bumi ti hujan dina bentuk Likur lemah. Pamustunganana asam janten bagian nitrogén taneuh digabungkeun nu neutralized pikeun ngabentuk nitrites jeung nitrat. Eusi N dina taneuh dibudidaya biasana pulih ngaliwatan fértilisasi ngandung nitrat jeung uyah amonium. Spin sato jeung tutuwuhan sarta dékomposisi maranéhanana mulih sanyawa nitrogén kana taneuh jeung udara.

prosés ngaropéa alam sejen utama nyaeta aktivitas vital tina legumes. Alatan simbiosis jeung baktéri, budaya ieu sanggup ngarobah nitrogén atmosfir langsung jadi sanyawaan na. Sababaraha mikroorganisme, kayaning Azotobacter Chroococcum na Clostridium pasteurianum, anu bisa ngalereskeun N. sorangan

gas sorangan, keur mulya, bahya, iwal nalika aranjeunna ngambekan dina tekenan, sarta eta bubar dina getih sarta cairan awak lianna dina konsentrasi luhur. Hal ieu ngabalukarkeun éfék ubar, sarta lamun tekenan diréduksi teuing gancang, kaleuwihan nitrogén dileupaskeun sakumaha gelembung gas di lokasi béda awak. Ieu bisa ngabalukarkeun nyeri otot sarta sendi, fainting, paralisis parsial komo maot. gejala ieu disebut decompression panyakit. Ku alatan éta, jalma anu kapaksa ngambekan hawa dina kaayaan sapertos kudu jadi pisan slow pikeun ngurangan tekanan ka normal jeung kaleuwihan nitrogén kaluar liwat bayah tanpa formasi gelembung. A alternatif hadé nyaéta ngagunakeun campuran breathable oksigén jeung hélium. Hélium loba kirang leyur dina cairan awak, sarta résiko nurun.

isotop

Nitrogén aya salaku dua isotop stabil ¹⁴ N (99,63%) sarta ¹⁵ N (0,37%). Éta bisa dipisahkeun ku bursa kimiawi atanapi ku difusi termal. Massa nitrogén dina bentuk isotop radioaktif jieunan aya dina rentang 10-13 jeung 16-24. Paling stabil satengah hirup 10 menit. Mimitina transmutation nuklir artifisial ngainduksi dijieun taun 1919 ku fisikawan Inggris Ernest Rutherford, nu bombarding nitrogén-14 alfa-partikel diala inti-17 oksigén jeung proton.

pasipatan

Tungtungna daptar sipat dasar nitrogén:

• wilangan atom: 7.
• beurat atom nitrogén: 14,0067.
• titik lebur: -209,86 ° C.
• titik golak: -195,8 ° C.
• Kapadetan (1 atm, 0 ° C): 1,2506 gram nitrogén per liter.
• kaayaan oksidasi konvensional of -3, +3, +5.
• Konfigurasi éléktron: 1s 2s ^{2 2 3} 2p.