ترکیبات نیتروژن. خواص نیتروژن

از تولد تا نیترات - به عنوان از کلمه لاتین Nitrogenium ترجمه شده است. این عنوان نیتروژن - عنصر شیمیایی با عدد اتمی 7، سر 15 گروه هفتم در نسخه طولانی از جدول تناوبی است. در قالب یک ماده ساده متشکل از زمین توزیع کیسه هوا - فضای. انواع ترکیبات نیتروژن در پوسته زمین یافت می شود و موجودات زنده به طور گسترده ای در صنایع، نظامی، کشاورزی و پزشکی استفاده می شود.

چرا نیتروژن به نام "خفگی" و "مرده"

چنان که مورخان شیمی پیشنهاد اول این ماده ساده هنری کاوندیش (1777) است. علمی هوا روی زغال سنگ برای جذب محصولات واکنش را با استفاده از قلیایی عبور می کند. به عنوان یک نتیجه از محقق تجربه پیدا شده است بدون رنگ و بو گاز، زغال سنگ واکنش نداده. کاوندیش آن را "هوا خفه کننده" برای ناتوانی در حفظ تنفس و احتراق نامیده می شود.

مدرن شیمیایی به توضیح است که اکسیژن را با زغال سنگ واکنش نشان داد، دی اکسید کربن تشکیل شده است. باقی مانده "خفقان" از هوا در بیشتر قسمت ها از مولکول N _{2 بود.} کاوندیش و دیگر دانشمندان در آن زمان در مورد این موضوع هنوز مشخص نیست، اگر چه ازت و نیترات ترکیبات پس از آن به طور گسترده ای در اقتصاد مورد استفاده قرار گرفت. جوزف پریستلی - دانشمند در مورد گاز غیر معمول به یک همکار گفت برای انجام آزمایش های مشابه است.

در همان زمان کارل Scheele توجه به عنصر ناشناخته از هوا به خود جلب کرد، اما موفق به درستی منشاء آن را توضیح دهد. فقط دانیل رادرفورد در سال 1772 متوجه شد که آزمایش حاضر "خفقان" "خراب" گاز - نیتروژن است. بعضی از دانشمندان معتقدند کاشف آن - آن را هنوز است بحث مورخان علم.

15 سال پس از آزمایش رادرفورد شیمیدان معروف Antuan Lavuaze پیشنهاد کرد به جای مدت هوا "خراب" اشاره به نیتروژن، از سوی دیگر - Nitrogenium. در آن زمان ثابت شد که این ماده سوختگی نیست، می کند تنفس پشتیبانی نمی کند. بعد از آن نام روسی "ازت"، است که به طرق مختلف تفسیر وجود دارد. غالبا می گویند که به معنای "بیجان". مطالعات بعدی این باور گسترده در مورد خواص مواد، دسمترس را رد کرده اند. ترکیبات نیتروژن - پروتئین - مولکولهای عمده در ترکیب موجودات زنده. به منظور ساخت گیاهان جذب از مواد معدنی تغذیه خاک عناصر لازم - ^2- یون NO ₃ و NH ^4+.

نیتروژن - یک عنصر شیمیایی

برای درک ساختار و خواص اتمی کمک می کند تا سیستم تناوبی (PS). موقعیت ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی می توانید شارژ هسته ای، تعداد پروتون ها و نوترون (عدد جرمی) را تعریف کنیم. لازم است به توجه به ارزش جرم اتمی - این یکی از ویژگی های اصلی این عنصر است. دوره، تعداد مربوط به تعداد سطوح انرژی است. نسخه کوتاه از شماره جدول گروه های دوره ای مربوط به تعداد الکترون ها در سطح energaticheskom خارجی. به طور خلاصه داده ها در ویژگی های کلی نیتروژن موقعیت خود را در سیستم تناوبی:

• این یک عنصر غیر فلزی در گوشه سمت راست بالای اس اس.
• نماد شیمیایی: N.
• تعداد املاک: 7.
• جرم نسبی اتمی: 14.0067.
• فرمول ترکیبات هیدروژن فرار: NH ₃ (آمونیاک).
• تولید اکسید N بالاتر ₂ O _5، به ظرفیت از V. نیتروژن برابر است

ساختار اتم نیتروژن:

• بار هسته 7.
• تعداد پروتون: 7؛ تعداد نوترون: 7.
• شماره سطح انرژی: 2.
• تعداد کل الکترون: 7؛ E فرمول است: 1s ² 2s که ² 2P ^3.

جزئیات مورد مطالعه ایزوتوپ پایدار № عنصر 7، عدد جرمی آنها - 14 و 15. محتوای یک اتم نور است که 99.64٪ است. هسته ایزوتوپ رادیواکتیو با عمر کوتاه است 7 پروتون و تعداد نوترون تا حد زیادی متفاوت است: 4، 5، 6، 9، 10.

نیتروژن در طبیعت

به عنوان بخشی از مولکول های هوا در حال حاضر زمین غلاف ماده ساده، که فرمول - N _2. محتوای گاز نیتروژن در جو در مورد 78.1 درصد حجم است. ترکیبات معدنی از عنصر شیمیایی در پوسته زمین - نمک های مختلف آمونیوم و نیترات (نیترات سدیم). ترکیبات فرمول و نام برخی از مهمترین مواد:

• NH _3، آمونیاک.
• NO دی اکسید _2، نیتروژن.
• نانو ₃ نیترات پتاسیم.
• (NH _{4) 2} SO _4، سولفات آمونیوم.

ظرفیت از نیتروژن در دو ترکیب دوم - IV. ذغال سنگ، خاک، موجودات زنده نیز حاوی اتم های N به صورت محدود و. نیتروژن از ترکیبات اسیدهای آمینه مولکولهای، DNA و RNA نوکلئوتید، هورمون ها و هموگلوبین است. محتوای کل، عنصر شیمیایی است که در بدن انسان 2.5٪ می رسد.

ماده ساده

نیتروژن به شکل مولکولهای دو اتمی - بزرگترین حجم و وزن هوا جو. مصرف مواد، که فرمول N _2، بدون بو، رنگ و طعم. این گاز بیش از 2/3 هوا زمین غلاف است. نیتروژن مایع یک ماده بی رنگ، آب شبیه. جوش در دمای -195،8 درجه سانتی گراد M (N ₂₎ = 28 گرم / مول. کمی ماده ساده آسان تر اکسیژن، نیتروژن، هوا، چگالی آن نزدیک به 1 است.

اتم ها در مولکول اتصال بصورتی پایدار و محکم 3 جفت الکترون به اشتراک گذاشته. ترکیب مقاومت شیمیایی بالا، که آن را از اکسیژن و سایر مواد گازی متمایز نمایشگاه. برای یک مولکول نیتروژن به اتمهای تشکیل دهنده آن لازم تقسیم به صرف انرژی 942.9 کیلوژول / مول. تماس با از سه جفت الکترون بسیار قوی است، شروع به شکستن زمانی که بالاتر از 2000 درجه سانتی گراد گرم می شود

عملا در شرایط عادی به اتم رخ نمی دهد، تفکیک مولکول. inertness شیمیایی نیز توسط نیتروژن فقدان کامل از قطب در مولکول آن ایجاد می شود. آنها تعامل بسیار ضعیف با یکدیگر، در نتیجه کار حالت گازی از ماده در فشار طبیعی و در دمای نزدیک به دمای اتاق. فعالیت شیمیایی کم نیتروژن مولکولی در فرآیندهای مختلف و دستگاه های که در آن لازم است برای ایجاد یک محیط بی اثر استفاده می شود.

تفکیک مولکول N ₂ ممکن است تحت تاثیر تابش خورشیدی در قسمت بالایی اتمسفر رخ می دهد. نیتروژن اتمی تشکیل شده است، که با بعضی فلزات و گازهای نجیب در شرایط عادی (فسفر، گوگرد، آرسنیک) واکنش نشان می دهد. نتیجه سنتز مواد بودن شرایط زمین به دست آمده به طور غیر مستقیم است.

ظرفیت نیتروژن

لایه الکترونی خارجی خود را از اتم تشکیل یک الکترون 2 S 3 و ص این منفی نیتروژن می تواند ذرات در هنگام تعامل با دیگر عناصر است که به خواص کاهش آن مطابقت دارد بدهد. مجاور هشتایی از دست رفته به 3 اتم الکترون نمایشگاه توانایی اکسیداتیو. نیتروژن الکترونگاتیویته زیر خواص فلزی آن کمتر از که از فلوئور، اکسیژن و کلر می باشد. در هنگام تعامل با این عناصر شیمیایی نیتروژن می دهد الکترون (اکسید). کاهش به یون های منفی به دنبال واکنش با سایر فلزات و گازهای نجیب.

ظرفیت نیتروژن معمولی - III. در این مورد، پیوندهای شیمیایی توسط بیرونی P-جذب الکترون و ایجاد مشترک (اتصال) جفت تشکیل شده است. نیتروژن قادر به تشکیل باند دهنده، پذیرنده است با توجه به تک جفت خود را از الکترون ها، به عنوان آمونیوم یون NH ^{4+ است.}

گرفتن در آزمایشگاه و صنعت

روش یک آزمایشگاه بر اساس خواص اکسیداتیو اکسید مس. استفاده از ترکیب نیتروژن با هیدروژن - آمونیاک NH _3. این ناخوشایند بوی vzaimoddeystvuet گاز با پودر اکسید مس سیاه و سفید. واکنش نتیجه تولید نیتروژن و به نظر می رسد مس فلز (پودر قرمز). سپرده در دیواره های لوله waterdrops - محصول واکنش است.

یکی دیگر از روش های آزمایشگاهی است که با استفاده از یک ترکیب نیتروژن با فلزات - آزید، برای مثال نان _3. دست آمده توسط یک گاز که نیازی به از آلودگی تمیز شود.

آزمایشگاه تجزیه نیتریت آمونیوم به نیتروژن و آب انجام شده است. برای شروع واکنش، حرارت مورد نیاز است، پس از آن روند ادامه با تکامل از گرما (حرارت زا). نیتروژن با ناخالصی آلوده، پس از آن را تمیز و خشک.

تهیه نیتروژن در صنعت:

• تقطیر هوای مایع - یک روش، که با استفاده از خواص فیزیکی نیتروژن و اکسیژن (نقطه جوش مختلف)؛
• واکنش شیمیایی از هوا با زغال سنگ داغ؛
• جداسازی گاز جذب.

تعامل با فلزات و هیدروژن - خصوصیات اکسیداسیون

اینرسی مولکول با دوام می کند برخی از سنتز مستقیم از ترکیبات نیتروژن اجازه نمی دهد. برای فعال شدن اتم لازم برای حرارت قوی یا مواد تابش. نیتروژن می تواند با لیتیوم در دمای اتاق واکنش نشان می دهند، با منیزیم، کلسیم و سدیم، واکنش ادامه تنها با گرمایش. نیتریدهای فلزی مسئول تشکیل می شوند.

اثر متقابل نیتروژن با هیدروژن می گیرد در دما و فشار بالا. همچنین این فرآیند نیاز به کاتالیزور. آمونیاک به دست آمده - یکی از مهم ترین سنتز شیمیایی. نیتروژن، به عنوان یک عامل اکسید کننده، نشان می دهد در سه منفی حالات اکسیداسیون خود:

• 3 (آمونیاک و نیتروژن سایر ترکیبات، هیدروژن - نیترید)؛
• -2 (N هیدرازین ₂ H _4)؛
• -1 (هیدروکسیل آمین NH ₂ OH).

نیترید مهم ترین - آمونیاک - آماده در مقادیر زیاد در صنعت. مشکل بزرگ برای یک مدت طولانی، بیاثری شیمیایی نیتروژن باقی مانده است. منابع آن از مواد خام نیترات بودند، اما ذخایر معدنی شروع به سرعت در حال کاهش با رشد تولید است.

دستاورد بزرگ علم و عمل شیمیایی به وجود آمدن روش تثبیت نیتروژن آمونیاک در مقیاس صنعتی است. در ستون های ویژه است سنتز مستقیم - یک فرایند برگشت پذیر بین نیتروژن به دست آمده از هوا و هیدروژن است. هنگام ایجاد شرایط مطلوب، شیفت تعادل این واکنش به سمت محصول، با استفاده از عملکرد کاتالیزور آمونیاک 97٪.

تعامل با اکسیژن - کاهش خواص

به منظور شروع به واکنش نیتروژن و اکسیژن، باید حرارت قوی باشد. دارای انرژی کافی قوس الکتریکی و یک رعد و برق تخلیه به اتمسفر. مهمترین ترکیبات معدنی که در آن نیتروژن در حالات اکسیداسیون مثبت آن است:

• 1 (اکسید نیتروژن (I) N ₂ O)؛
• 2 (NO از مونوکسید نیتروژن)؛
• 3 (اکسید نیتروژن (III) N ₂ O _3، HNO ₂ اسید نیتروژن، نمک نیتریت از آن)؛
• 4 (دی اکسید نیتروژن (IV) NO _2)؛
• 5 (تبدیل به پنتا اکسید نیتروژن (V) N ₂ O _5، HNO ₃ اسید نیتریک، نیترات).

ارزش طبیعی

گیاهان جذب آمونیاک و یونهای نیترات آنیونها از خاک استفاده می شود برای سنتز واکنش های شیمیایی از مولکول های آلی در سلول به طور مداوم در حال اجرا. جوی باکتری ندول نیتروژن می تواند جذب - اشخاص میکروسکوپی تشکیل ندول بر روی ریشه های حبوبات. در نتیجه، این گروه از گیاهان باتری مورد نیاز را دریافت، آن را غنی از خاک است.

در طوفان های گرمسیری رخ می دهد واکنش اکسیداسیون نیتروژن اتمسفر است. اکسیدهای هستند حل به تشکیل اسید، این ترکیبات نیتروژن در آب وارد خاک است. با توجه به چرخه عناصر در طبیعت به طور مداوم ذخایر خود در پوسته زمین، هوا پر شده است. مولکولهای آلی پیچیده حاوی نیتروژن در ترکیب آن، توسط باکتری بر روی اجزای معدنی تجزیه می شود.

استفاده عملی

ترکیبات نیتروژن مهم برای کشاورزی - نمک بسیار محلول. جذب شده توسط گیاهان اوره نیترات (سدیم، پتاسیم، کلسیم)، ترکیبات آمونیوم (آب آمونیاک، کلرید، سولفات، نیترات آمونیوم).
بی اثر خواص نیتروژن ناتوانی در جذب آن از سرب خارج به نیاز به دوزهای زیادی سالانه نیترات است. بخش هایی از ارگانیسم های گیاهی قادر به ذخیره قدرت ماکروسل "برای آینده"، که تنزل کیفیت محصول می باشد. بیش از حد نیترات در سبزیجات و میوه جات ممکن است مسمومیت در انسان، در رشد تومورهای بدخیم شود. علاوه بر کشاورزی، ترکیبات نیتروژن در صنایع دیگر استفاده می شود:

• برای تهیه داروهای؛
• برای سنتز شیمیایی ترکیبات مولکولی بالا؛
• در ساخت مواد منفجره از تیانتی (TNT)؛
• برای تولید رنگ.

NO اکسید استفاده می یابد در عمل جراحی، این ماده دارای اثر ضد درد. از دست دادن حس وقتی که گاز استنشاق متوجه شدم که حتی اولین محققان نیتروژن خواص شیمیایی. بنابراین یک نام مشترک "گاز خنده" وجود دارد.

مشکل نیترات در محصولات کشاورزی

نمک اسید نیتریک - نیترات - شامل یک آنیون متهم به تنهایی NO ^3-. نیترات آمونیوم - هنوز نام قدیمی گروهی از مواد استفاده می شود. نیترات استفاده می شود برای بارور زمینه ها، گلخانه ها، باغ ها. را آنها را در اوایل بهار قبل از کاشت، در تابستان - در قالب تغذیه مایع است. با خود، ماده کند، خطر بزرگی برای مردم مطرح نیست، اما در بدن، آنها را به نیتریت تبدیل می شود، پس از آن به نیتروزآمین. نیتریت NO ^2- یون - ذرات سمی، آنها باعث اکسیداسیون آهن در مولکول هموگلوبین در یونهای سه ظرفیتی است. در این حالت، ماده اصلی خون انسان و حیوان است که قادر به انتقال اکسیژن و دی اکسید کربن از بافت است.

آلودگی نیترات خطرناک تر از مواد غذایی برای سلامت انسان:

• تومورهای بدخیم ناشی در تبدیل نیترات به نیتروزآمین (سرطان زا)؛
• توسعه کولیت اولسراتیو،
• افت فشار خون یا فشار خون بالا؛
• نارسایی قلبی؛
• اختلالات خونریزی
• ضایعات کبد، لوزالمعده و بروز دیابت؛
• توسعه نارسایی کلیه؛
• کم خونی، اختلال در حافظه، توجه و هوش.

استفاده همزمان از محصولات مختلف با دوزهای زیادی از نیترات منجر به مسمومیت حاد. منابع می تواند گیاهان، آب آشامیدنی، غذاهای گوشتی آماده ساخته شده است. غوطه ور شدن در آب تمیز و پخت و پز می توانید محتوای تغذیه ای محصولات نیترات را کاهش دهد. محققان دریافتند که دوزهای بالاتر از ترکیبات خطرناک در تولید نابالغ و گیاه گلخانه ای مشاهده شده است.

فسفر - عنصر گروه نیتروژن

اتم از عناصر شیمیایی که در ستون عمودی همان سیستم دوره ای هستند، خواص رایج است. فسفر در دوره سوم قرار گرفته است، آن را به گروه 15، و همچنین نیتروژن اشاره دارد. عناصر ساختار اتم مشابه، اما تفاوت در خواص وجود دارد. نیتروژن و فسفر را نشان منفی ظرفیت و حالت اکسیداسیون III در ترکیبات آنها با فلزات و هیدروژن است.

بسیاری از واکنش های فسفر در دمای معمولی رخ می دهد، این یک عنصر شیمیایی فعال است. تعامل با اکسیژن برای تشکیل اکسید بالاتر P ₂ O ₅ . یک محلول آبی از این ماده دارای خواص اسید (اسید متافسفره) است. وقتی گرم می شود، اسید ورثه فسفریک به دست می آید. این نوع چند نوع نمک تشکیل می شود که بسیاری از آنها به عنوان کود معدنی، به عنوان مثال سوپر فسفات ها عمل می کنند. ترکیبات نیتروژن و فسفر بخش مهمی از چرخه مواد و انرژی در سیاره ما را تشکیل می دهند، آنها در زمینه های صنعتی، کشاورزی و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرند.