Beth yw nitrogen? nitrogen Offeren. moleciwl nitrogen

Mae'r elfen anfetelig y 15fed grŵp [Va] Tabl Cyfnodol - nitrogen atom 2 ohonynt yn cyfuno i ffurfio moleciwl - di-liw nwy, diarogl ac yn ddi-flas sy'n ffurfio rhan helaeth o atmosffer y Ddaear ac sy'n rhan o bob peth byw.

Hanes o ddarganfod

nwy Nitrogen yw tua 4/5 o'r atmosffer y ddaear. Cafodd ei hynysu yn y Ymchwil Awyr cynnar. Yn 1772, Swedeg Himik Karl Wilhelm Scheele gyntaf i ddangos bod nitrogen o'r fath. Yn ôl iddo, mae'r aer yn gymysgedd o ddau nwy, un ohonynt a elwir yn "awyr tân", hynny yw cefnogi'r hylosgi, ac eraill - .. "amhur awyr" am ei fod yn parhau i fod ar ôl y cyntaf a ddefnyddir. Y rhain oedd yr ocsigen a nitrogen. Tua'r un pryd nitrogen wedi cael ei hynysu gan y botanegydd Alban Daniel Rutherford, a gyhoeddodd ei ganfyddiadau yn gyntaf, yn ogystal â'r fferyllydd Prydeinig Henry Cavendish a'r clerigwr Prydain a gwyddonydd Dzhozefom Pristli, oedd yn rhannu gyda Scheele uchafiaeth y darganfyddiad o ocsigen. Astudiaethau pellach wedi dangos bod nwy newydd yn rhan o nitrad neu potasiwm nitrad (kno _3), ac, yn unol â hynny, cafodd ei enwi o nitrogen ( "rhoi saltpeter genedigaeth") gan y fferyllydd Ffrengig Chaptal ym 1790 Nitrogen ei briodoli gyntaf i'r elfennau cemegol Lavoisier, y mae ei esboniad o rôl ocsigen yn hylosgi gwrthbrofi theori phlogiston - yn boblogaidd yn y ganrif XVIII. llosgi camsyniad. Mae anallu yr elfen hon cemegol i gynnal bywyd (ζωή Groeg) oedd y rheswm y Lavoisier enwir nwy nitrogen.

Mae ymddangosiad a lledaeniad

Beth yw nitrogen? Yn ôl y digonedd o elfennau cemegol, mae'n gosod yn chweched. atmosffer y Ddaear i 75.51% yn ôl pwysau a 78.09% yn ôl cyfaint yn cynnwys yr elfen ac mae'n ffynhonnell bwysig ar gyfer y diwydiant. Mae'r awyrgylch hefyd yn cynnwys ychydig bach o amonia a amoniwm halwynau, yn ogystal â ocsidau nitrogen a asid nitrig, a ffurfiwyd yn ystod stormydd a tharanau ac mewn peiriannau tanio mewnol. nitrogen am ddim i'w gael mewn llawer o feteorynnau, nwy folcanig a minnau a rhai ffynhonnau mwynol, yr haul, y sêr a nifylau.

Nitrogen hefyd i'w gael mewn dyddodion mwynol o potasiwm a sodiwm nitrad, ond i ddiwallu anghenion dynol yn ddigonol. deunydd arall cyfoethog yn yr elfen hon yn guano, y gellir ei gweld yn y ceudyllau, lle mae llawer o ystlumod, neu'r mannau sych a fynychir gan adar. Hefyd, nitrogen yn cael ei gynnwys yn y glaw a phridd ar ffurf amonia a amoniwm halwynau, ac mewn dŵr môr ar ffurf ïonau amoniwm (NH ₄ ^+), nitraid (NO ₂ ^-) a nitrad (NO ₃ ^-). Y cyfartaledd yw tua 16% o gyfansoddion organig cymhleth megis proteinau, yn bresennol yn yr holl organebau byw. Mae'r cynnwys naturiol yng nghramen y ddaear yw 0.3 rhannau drwy 1000. Nifer yr achosion yn y gofod - rhwng 3 a 7 atomau fesul atom silicon.

Y gwledydd sy'n cynhyrchu fwyaf o nitrogen (fel amonia) yn y ddechrau'r ganrif XXI, yn India, Rwsia, yr Unol Daleithiau, Trinidad a Tobago, Wcráin.

cynhyrchu masnachol a defnyddio

Cynhyrchu diwydiannol o nitrogen yn seiliedig ar ddistylliad ffracsiynol o aer hylifo. Ei dymheredd berwi yn hafal i -195.8 ° C, 13 ° C yn is nag ocsigen, sydd felly yn cael ei wahanu. Gellir nitrogen hefyd yn cael ei gynhyrchu ar raddfa fawr gan losgi carbon neu hydrocarbonau yn yr awyr ac yn gwahanu'r carbon sy'n deillio deuocsid a dŵr o nitrogen gweddilliol. Yn raddfa fechan nitrogen pur yn cael ei gynhyrchu gan gynhesu'r azide bariwm Ba (N _{3) 2.} adwaith Labordy cynnwys gwresogi ateb amoniwm nitraid (NH ₄ NO _2), mae'r ocsideiddio amonia gyda hydoddiant dyfrllyd bromin neu gyda cynhesu ocsid copr :

• 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.

Gall nitrogen elfennol yn cael ei ddefnyddio fel awyrgylch anadweithiol ar gyfer adweithiau sydd angen eithrio ocsigen a lleithder. Yn cael ei ddefnyddio a nitrogen hylifol. Hydrogen, methan, carbon monocsid, ocsigen, fflworin, ac - yr unig sylwedd sydd, nid pan berwi pwynt o nitrogen mewn cyflwr crisialog solet.

Yn y diwydiant cemegol, yr elfen cemegol yn cael ei ddefnyddio i atal ocsideiddio neu dirywiad arall, fel diluent anadweithiol, nwy adweithiol i gael gwared ar y gwres neu gemegau, yn ogystal â atalydd tân neu ffrwydrad. Yn y diwydiant bwyd, nwy nitrogen yn cael ei ddefnyddio i atal dirywiad, ac mae'r hylif - ar gyfer systemau rhewi-sychu ac oeri. Yn y nwy diwydiant trydanol yn atal ocsideiddio ac adweithiau cemegol eraill, pressurizes wain cebl ac yn gwarchod yr moduron. Yn meteleg, nitrogen yn cael ei ddefnyddio mewn weldio a presyddu, atal ocsideiddio, carburization, a decarburization. Gan fod y nwy anweithgar y caiff ei ddefnyddio wrth gynhyrchu rwber mandyllog, plastigau a elastomerau, mae'n gwasanaethu fel Danwydd mewn caniau aerosol, ac mae hefyd yn creu pwysau yn y jet tanwydd hylif. Mewn meddygaeth, rhewi cyflym gyda hylif nitrogen yn cael ei ddefnyddio i storio gwaed, mêr esgyrn, meinwe, bacteria a sberm. Mae wedi dod o hyd i gais mewn ymchwil cryogenig.

cysylltiadau

Mae'r rhan fwyaf o'r nitrogen a ddefnyddir i weithgynhyrchu o gyfansoddion cemegol. Mae'r bond triphlyg rhwng yr atomau elfen mor gryf (226 kcal fesul môl o ddwywaith yn uwch na hydrogen moleciwlaidd), y moleciwl nitrogen prin yn ymrwymo i gyfansoddion eraill.

Y brif elfen sefydlogiad ddull diwydiannol proses Haber-Bosch ar gyfer synthesis o amonia a ddatblygwyd yn ystod yr Ail Ryfel Byd, yr Almaen i leihau dibyniaeth ar yn y nitrad Chile. Mae'n cynnwys synthesis uniongyrchol NH ₃ - nwy di-liw gyda egr arogl, cythruddo - yn uniongyrchol oddi wrth ei elfennau.

Mae'r rhan fwyaf o'r amonia yn cael ei drosi i asid nitrig (HNO _3), a nitradau - halwynau a esterau o asid nitrig, soda lludw (Na ₂ CO _3), hydrazine (N ₂ H ₄₎ - hylif di-liw a ddefnyddir fel Danwydd, ac mewn llawer o diwydiannol prosesau.

asid nitrig yw'r cyfansoddyn cemegol masnachol mawr eraill yr elfen. Di-liw, hylif cyrydol iawn yn cael ei ddefnyddio wrth gynhyrchu gwrtaith, llifynnau, cyffuriau a ffrwydron. nitrad amoniwm (NH ₄ NO ₃₎ - halen o amonia a nitrig asid - yw'r elfen gwrtaith nitrogen mwyaf cyffredin.

Ocsigen + nitrogen

C yn ffurfio cyfres o ocsigen, ocsidau nitrogen, r. H. nitraidd ocsid (N ₂ O), lle mae'n hafal i falens +1 ocsid (NO) (2) a deuocsid (NO ₂₎ (4). Mae llawer o ocsidau nitrogen hynod gyfnewidiol; eu bod yn y prif ffynonellau llygredd yn yr atmosffer. ocsid nitraidd, a elwir hefyd yn nwy chwerthin, yn cael ei ddefnyddio weithiau fel anesthetig. Pan hanadlu, mae'n achosi hysteria ysgafn. ocsid nitrig yn adweithio ag ocsigen yn gyflym i ffurfio deuocsid gynnyrch canolradd brown wrth gynhyrchu asid nitrig a oxidant cryf mewn prosesau cemegol a Danwydd.

Fe'i defnyddir hefyd rai nitrides a ffurfiwyd gan fetelau gyda cyfansoddyn nitrogen ar dymheredd uchel. Nitrides o boron, titaniwm, Sirconiwm a tantalum cael cais arbennig. Un ffurf crisialog o boron nitrid (BN), er enghraifft, nid yn israddol i diemwnt mewn caledwch ac oxidized drwg, felly, ei ddefnyddio fel uchel-sgraffiniol.

seianidau anorganig yn cynnwys grŵp CN ^-. hydrogen cyanid neu asid hydrocyanic HCN, yn hynod gyfnewidiol a nwy gwenwynig dros ben sy'n cael ei ddefnyddio ar gyfer crynodiadau mygdarthu fwyn mewn prosesau diwydiannol eraill. Cyanogen (CN) _{2 yn} cael ei ddefnyddio fel cemegol canolradd ac am mygdarthu.

Azides yn gyfansoddion sy'n cynnwys grŵp o dri atomau nitrogen -N _3. Mae'r rhan fwyaf ohonynt yn ansefydlog ac yn sensitif iawn i ergydion. Mae rhai ohonynt, megis azide plwm, Pb (N _{3) 2,} a ddefnyddir mewn tanwyr a preimio. Azides, fel halogenau, yn hawdd rhyngweithio â sylweddau eraill i ffurfio lluosogrwydd o gyfansoddion.

Nitrogen yn rhan o nifer o filoedd o gyfansoddion organig. Mae'r rhan fwyaf ohonynt yn deillio o amonia, seianid hydrogen, Cyanogen, nitraidd neu asid nitrig. Aminau, asidau amino, amidau, er enghraifft, sy'n deillio o amonia neu perthyn yn agos iddo. Nitroglycerine a nitrocellulose - nitrig esterau. Roedd Nitraid a baratowyd o asid nitrus (HNO _2). Pwrinau a alcaloidau yn gyfansoddion heterocyclic lle mae'r nitrogen yn disodli un neu fwy o atomau carbon.

Eiddo ac adweithiau

Beth yw nitrogen? Mae'n nwy di-liw, diarogl sy'n cyddwyso ar -195,8 ° C, di-liw, hylif gludedd isel. Elfen yn bodoli ar ffurf N ₂ moleciwlau, a gynrychiolir ar y ffurf: N ::: N:, lle mae'r egni bond gyfartal i 226 Kcal fesul môl, ail yn unig i garbon monocsid (256 cilocalori fesul man geni). Am y rheswm hwn, mae'r egni actifadu nitrogen moleciwlaidd yn uchel iawn, felly mewn amodau arferol yr elfen yn gymharol anadweithiol. Hefyd, yn hynod moleciwl nitrogen sefydlog yn cyfrannu'n fawr at ansefydlogrwydd thermodynamic o llawer o gyfansoddion nitrogen, lle mae cysylltiad, hyd yn oed os ddigon cryf, ond mae cysylltiadau israddol nitrogen moleciwlaidd.

Yn gymharol ddiweddar, a gallu'r moleciwlau nitrogen darganfuwyd yn annisgwyl yn gwasanaethu fel ligandau ar gyfer cyfansoddion cymhleth. Mae'r sylw y gall rhai atebion cyfadeiladau ruthenium amsugno nitrogen atmosfferig arwain at yr hyn a allai gael ei darganfod yn fuan yn ffordd symlach a gwell o osod elfen.

Gall nitrogen Active ar gael drwy basio nwy pwysedd isel trwy rhyddhau trydan foltedd uchel. Mae'r cynnyrch yn ambr a llawer mwy parod yn adweithio nag moleciwlaidd, hydrogen atomig, sylffwr, ffosfforws a gwahanol metelau, a hefyd yn gallu pydru NO i N ₂ ac O _2.

Mae dealltwriaeth gliriach o'r hyn yw nitrogen, ar gael oherwydd ei adeiledd electronig sydd â'r ffurflen 1s 2s ^{2 2 3} 2c. Pum cregyn electron allanol yn ychydig yn sgrinio'r ddim, gan arwain at dâl niwclear effeithiol teimlo yn y rhanbarth yn y radiws cofalent. atomau nitrogen yn gymharol fach ac mae ganddynt electronegatifedd uchel, a leolir rhwng y carbon ac ocsigen. cyfluniad E yn cynnwys tri hanner-orbitalau allanol, gan alluogi i ffurfio tri bondiau cofalent. Felly, mae'n rhaid i'r atom nitrogen yn cael adweithedd uchel iawn, gan ffurfio gyda'r rhan fwyaf o elfennau eraill cyfansoddion deuaidd sefydlog, yn enwedig pan fydd elfen arall yn sylweddol electronegatifedd wahanol, imparts cysylltiadau polaredd arwyddocaol. Pan fydd elfen arall electronegatifedd polaredd is ynghlwm wrth yr atom nitrogen ac am ddim negyddol rhannol, sy'n rhyddhau ei electronau heb eu rhannu i gymryd rhan mewn bondiau cydlynu. Pan fydd elfen arall nitrogen yn fwy electronegatif gwefr bositif rhannol cyfyngu'n sylweddol ar eiddo rhoddwr y moleciwl. Ar polaredd isel oherwydd oherwydd yr electronegatifedd cyfartal elfen arall, cyfathrebu lluosog yn drech na sengl. Os bydd y camgymhariad maint atomig atal ffurfio bondiau lluosog sy'n ffurfio bond sengl yn debygol o fod yn gymharol wan, ac mae'r cysylltiad yn ansefydlog.

cemeg ddadansoddol

Yn aml gall y ganran o nitrogen yn y cymysgedd nwy yn cael ei benderfynu drwy fesur ei gyfaint ar ôl amsugno elfennau eraill o'r adweithyddion cemegol. Mae dadelfeniad asid sylffwrig ym mhresenoldeb mercwri nitrad yn rhyddhau nitrig ocsid, y gellir ei fesur fel nwy. Nitrogen yn cael ei rhyddhau o gyfansoddion organig pan fyddant yn cael eu llosgi dros ocsid copr, ac efallai y bydd y nitrogen rhydd yn cael ei fesur fel nwy ar ôl amsugno cynhyrchion llosgi eraill. Dull Kjeldahl adnabyddus ar gyfer penderfynu sylweddau eu hystyried yma yn cynnwys cyfansoddion organig yn pydru y cyfansoddyn gyda asid sylffwrig crynodedig (sy'n cynnwys ddewisol mercwri neu ei ocsid, ac amryw o halwynau). Felly nitrogen yn cael ei drosi i amoniwm sylffad. Ychwanegu sodiwm hydrocsid datganiadau amonia, sy'n cael ei gasglu gan asid confensiynol, yna bydd y swm dros ben o asid unreacted ei bennu gan titradiad.

arwyddocâd biolegol a ffisiolegol

Rôl nitrogen yn y mater byw yn cadarnhau ei weithgaredd ffisiolegol o gyfansoddion organig. Ni all y rhan fwyaf o organebau byw yn defnyddio'r elfen hon gemegol ei hun ddylai gael mynediad at ei gyfansoddion. Felly, mae'r sefydlogiad nitrogen yn hanfodol. Yn natur, mae hyn yn digwydd o ganlyniad i ddwy broses sylfaenol. Mae un yw effaith o ynni trydanol i'r atmosffer, fel bod nitrogen ac ocsigen moleciwlau datgysylltu, gan ganiatáu atomau rhad ac am ddim i ffurfio NO ac NO _2. Deuocsid wedyn yn adweithio gyda dŵr ,: 3NO ₂ + H ₂ → 2HNO ₃ O + NO.

HNO ₃ yn cael ei ddiddymu ac yn dod i'r Ddaear rhag y glaw yn y ffurf o wirod wan. asid yn y pen draw yn dod yn rhan o'r nitrogen pridd cyfunol sy'n cael ei niwtraleiddio i ffurfio nitradau a nitradau. Mae cynnwys N mewn priddoedd drin fel arfer hadennill drwy nitradau ffrwythloni cynnwys a halwynau amoniwm. Troelli anifeiliaid a phlanhigion a'u pydru yn dychwelyd cyfansoddyn nitrogen i'r pridd ac aer.

proses gosod naturiol mawr arall yw gweithgarwch hanfodol o godlysiau. Oherwydd symbiosis â bacteria, diwylliannau hyn yn gallu trosi nitrogen atmosfferig yn uniongyrchol i mewn i'w gyfansoddion. Mae rhai micro-organebau, fel Azotobacter Chroococcum a Clostridium pasteurianum, yn gallu gosod eu hunain N.

y nwy ei hun, gan fod yn anadweithiol, yn ddiniwed, ac eithrio pan fyddant yn anadlu o dan bwysau, ac mae'n cael ei ddiddymu yn y gwaed a hylifau corfforol eraill mewn crynodiadau uwch. Mae hyn yn achosi effaith cyffuriau, ac os bydd y pwysau yn cael ei leihau yn rhy gyflym, dros ben nitrogen yn cael ei ryddhau fel swigod nwy mewn gwahanol leoliadau o'r corff. Gall hyn achosi poen yn y cyhyrau a'r cymalau, llewygu, parlys rhannol a hyd yn oed marwolaeth. Gelwir y rhain yn cael eu symptomau salwch datgywasgiad. Felly, rhaid i'r rhai sy'n cael eu gorfodi i anadlu aer mewn amgylchiadau o'r fath fod yn araf iawn i leihau'r pwysau i normal i'r nitrogen dros ben allan drwy'r ysgyfaint heb ffurfio swigod. Mae amgen gwell yw defnyddio cymysgedd anadlu ocsigen a heliwm. Heliwm yn llawer llai hydawdd mewn hylifau'r corff, ac yn lleihau'r risg.

isotopau

Nitrogen yn bodoli fel dau isotop sefydlog ¹⁴ N (99,63%) a ¹⁵ N (0,37%). Gellir eu gwahanu gan gyfnewid cemegol neu drwy drylediad thermol. màs nitrogen ar ffurf isotop ymbelydrol artiffisial yn yr ystod 10-13 a 16-24. Y mwyaf sefydlog hanner oes o 10 munud. transmutation niwclear achosir artiffisial cyntaf ei wneud ym 1919 gan y ffisegydd Prydeinig Ernest Rutherford, sy'n gorlwytho nitrogen-14 alffa-ronynnau gafwyd cnewyllyn-17 ocsigen a phrotonau.

eiddo

Yn olaf, rhestrwch y nodweddion sylfaenol o nitrogen:

• rhif atomig: 7.
• pwysau atomig nitrogen: 14,0067.
• pwynt toddi: -209,86 ° C.
• berwbwynt: -195,8 ° C.
• Dwysedd (1 atm, 0 ° C): 1.2506 gram o nitrogen y litr.
• Cyflwr ocsidiad confensiynol o -3, 3, 5.
• cyfluniad electron: 1s 2s ^{2 2 3} 2c.