Verbindings stikstof. eienskappe van stikstof

Geboorte te skenk aan nitraat - soos vertaal uit die Latynse woord Nitrogenium. Hierdie titel stikstof - chemiese element met 'n atoomgetal van 7, hoof 15de groep in die lang weergawe van die periodieke tabel. In die vorm van 'n eenvoudige stof wat bestaan uit die aarde versprei lugsak - atmosfeer. 'N Verskeidenheid van stikstofverbindings in die aarde se kors, en lewende organismes is wyd gebruik word in nywerhede, militêre, landbou en medisyne.

Hoekom is stikstof genoem "verstik" en "lewelose"

Soos geskiedkundiges van chemie stel eerste het hierdie eenvoudige stof Henry Cavendish (1777). Wetenskaplike gaan lug oor warm kole vir opname van die reaksieprodukte met behulp van alkali. As gevolg van ervaring navorser gevind kleurlose en reuklose gas, ongereageerde steenkool. Cavendish het dit "versmoor lug" vir die onvermoë om asem te haal en verbranding in stand te hou.

Moderne Chemiese verduidelik dat suurstof reageer met steenkool, word koolstofdioksied gevorm. Die oorblywende "versmorende" van die lug was vir die grootste deel van die molekules N _2. Cavendish en ander wetenskaplikes by die tyd oor hierdie saak is nog nie bekend nie, hoewel stikstof en nitraatverbindings dan is wyd gebruik word in die ekonomie. Die wetenskaplike vertel die ongewone gas na 'n kollega om soortgelyke eksperimente uit te voer - Joseph Priestley.

Terselfdertyd Carl Scheele die aandag vestig op die onbekende komponent van die lug, maar versuim het om sy oorsprong behoorlik verduidelik. Slegs Daniel Rutherford in 1772 besef dat die huidige eksperimente "versmoor" "bederf" gas - stikstof. Sommige wetenskaplikes glo sy ontdekker - dit is nog steeds te debatteer geskiedkundiges van die wetenskap.

15 jaar ná eksperimente Rutherford se beroemde chemikus Antuan Lavuaze voorgestel dat die term lug vervang "bederf" verwys na stikstof, aan die ander kant - Nitrogenium. Teen die tyd dat dit bewys is dat hierdie stof nie brand, ondersteun nie asemhaal. Dan was daar die Russiese naam "stikstof", wat vertaal word in verskillende maniere. Dikwels sê dat die term beteken "lewelose". Daaropvolgende studies het die wydverspreide geloof oor die eienskappe van stowwe weerlê. Stikstofverbindings - proteïene - die groot makromolekules in die samestelling van lewende organismes. Ten einde te bou plante absorbeer uit die grond minerale voeding nodig elemente - ^2- ione GEEN ₃ en NH ^{4 +.}

Stikstof - 'n chemiese element

Om die atoomstruktuur en eienskappe te verstaan help die periodieke stelsel (PS). Die posisie van die chemiese element in die periodieke tabel kan kernlading, aantal protone en neutrone (massagetal) definieer. Dit is nodig om aandag te skenk aan die waarde van die atoommassa - dit is een van die belangrikste eienskappe van die element. tydperk het die getal stem ooreen met die aantal energievlakke. Die volledige weergawe van die periodieke tabel Groep nommer ooreenstem met die aantal elektrone in die eksterne energaticheskom vlak. N opsomming van die data in die algemene kenmerke van stikstof deur sy posisie in die periodieke stelsel:

• Dit is 'n nie-metaal element is in die boonste regterkantste hoek van die SS.
• Chemiese simbool: N.
• aantal eiendom: 7.
• Relatiewe atoommassa: 14,0067.
• Formule vlugtige waterstof verbindings: NH ₃ (ammoniak).
• Vorm 'n hoër oksied N ₂ O _5, wat gelyk is aan die valensie van stikstof V. is

Struktuur stikstofatoom:

• kernlading 7.
• Die aantal protone: 7; die aantal neutrone: 7.
• Aantal energievlakke: 2.
• Die totale aantal elektrone: 7; e formule: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Besonderhede bestudeer stabiele isotope № element 7, hul massa nommers - 14 en 15. Die inhoud van 'n ligte atome waarvan 99,64%. Die kerne van korte duur radio-aktiewe isotoop is ook 7 protone, en aantal neutrone wissel grootliks: 4, 5, 6, 9, 10.

Stikstof in die natuur

As deel van die lugmolekules teenwoordig aarde skede eenvoudige stof, wie se formule - N _2. Die inhoud van stikstof gas in die atmosfeer is ongeveer 78,1 volume%. Anorganiese verbindings van die chemiese element in die Aarde se kors - verskeie ammoniumsoute en nitrate (salpeter). Verbindings van die formule en die name van 'n paar van die belangrikste bestanddele:

• NH _3, ammoniak.
• GEEN _2, stikstofdioksied.
• NaNO ₃ Natriumnitraat.
• (NH _{4) 2} SO _4, ammoniumsulfaat.

Die valensie van die stikstof in die laaste twee verbindings - IV. Steenkool, grond, lewende organismes bevat ook N atome in gebonde vorm. Stikstof is 'n komponent van aminosure makromolekules, DNA en RNA nukleotiede, hormone en hemoglobien. Die totale inhoud van die chemiese element in die menslike liggaam bereik 2,5%.

eenvoudige stof

Stikstof in die vorm van diatomiese molekules - die grootste volume en gewig van die atmosfeer lug. Stof, wie se formule is N _2, het geen reuk, kleur en smaak. Hierdie gas is meer as 2/3 lug aarde skede. Die vloeibare stikstof is 'n kleurlose stof, wat lyk soos water. Kook by 'n temperatuur van -195,8 ° C. M (N ₂₎ = 28 g / mol. Eenvoudige stof bietjie makliker suurstof, stikstof, lug, sy digtheid is baie naby aan 1.

Die atome in die molekule bind stewig 3 gedeel elektronpare. Die saamgestelde uitstallings 'n hoë chemiese weerstand, wat dit onderskei van suurstof en ander gasse stowwe. 'N stikstofmolekuul is verdeel in sy samestellende atome wat nodig is om energie 942,9 kJ / mol bestee. Kontak van die drie elektronpare is baie sterk, begin om af te breek wanneer bo 2000 ° C. verhit

prakties nie plaasvind nie onder normale omstandighede, die dissosiasie van molekules in atome. Chemiese traagheid is ook veroorsaak deur stikstof algehele afwesigheid van polariteit in sy molekule. Hulle interaksie baie swak met mekaar, en daardeur die gastoestand van materie werksaam by normale druk en by 'n temperatuur naby aan kamertemperatuur. Lae chemiese aktiwiteit van molekulêre stikstof gebruik word in verskillende prosesse en toerusting waar dit nodig is om 'n inerte omgewing te skep.

Dissosiasie van molekules N ₂ mag voorkom onder die invloed van sonstraling in die boonste atmosfeer. Atoom stikstof gevorm word, wat reageer met sekere metale en metale onder normale omstandighede (fosfor, swael, arseen). Die resultaat is die sintese van die stowwe om grondtoestande indirek verkry.

stikstof valensie

Die buitenste elektron skil van die atoom vorm 'n 2 de 3 en p elektron. Hierdie negatiewe stikstof kan deeltjies gee wanneer interaksie met ander elemente wat ooreenstem met sy reduserende eienskappe. Aangrensend aan die vermiste octet tot 3 elektron atoom vertoon oksidatiewe vermoë. Elektronegatiwiteit stikstof onder sy metaal eiendomme is minder uitgespreek as dié van fluoor, suurstof en chloor. Wanneer interaksie met hierdie chemiese elemente stikstof gee elektrone (oksideer). Vermindering van negatiewe ione gevolg deur reaksie met ander metale en metale.

Tipiese stikstof valensie - III. In hierdie geval, is die chemiese bindings gevorm deur die buitenste p-aantreklikheid van elektrone en die skepping van gemeenskaplike (bindend) pair. Stikstof in staat is om die vorming van skenker-akseptor band te danke aan sy alleenpaar elektrone, soos die ammoniumioon NH ^{4 +.}

Kry in die laboratorium en nywerheid

Een laboratorium metodes gebaseer op oksidatiewe eienskappe van koperoksied. Gebruik stikstofverbinding met waterstof - ammoniak NH _3. Hierdie onaangename reuk gas vzaimoddeystvuet met poeiermelk koperoksied swart. Die gevolglike reaksie produseer stikstof en verskyn metaal koper (rooi poeier). Gedeponeer op die buis mure waterdrops - nog 'n reaksie produk.

Nog 'n laboratorium metode wat 'n stikstofverbinding met metale gebruik - azide, byvoorbeeld NaN _3. Verkry deur 'n gas wat nie nodig het om te word skoongemaak van besoedeling.

Die laboratorium uitgevoer ontbinding van ammonium nitriet om stikstof en water. Om die reaksie te begin, is verhitting nodig, dan is die proses gaan voort met evolusie van hitte (eksotermiese). Stikstof besmet is met onsuiwerhede, so dit is skoongemaak en gedroogde.

Voorbereiding van die stikstof in die bedryf:

• fraksionele distillasie van vloeibare lug - 'n metode, wat die fisiese eienskappe van stikstof en suurstof (verskillende kookpunt) gebruik;
• chemiese reaksie van die lug met 'n warm steenkool;
• adsorptieve skeiding gas.

Interaksie met metale en waterstof - oksiderende eienskappe

Traagheid duursame molekules nie toelaat dat 'n paar direkte sintese van stikstofverbindings. Om die atome wat nodig is om 'n sterk verwarming of bestraling stof aktiveer. Stikstof kan reageer met litium by kamertemperatuur, met magnesium, kalsium en natrium, die reaksie verloop net deur verhitting. Ooreenstemmende metaal nitrides gevorm word.

Die interaksie van stikstof met waterstof vind plaas teen 'n hoë temperatuur en druk. Ook hierdie proses vereis dat die katalisator. Ammoniak verkry - een van die belangrikste chemiese sintese. Stikstof, as 'n oksideermiddel, toon in hul tri negatiewe oksidasietoestand:

• 3 (ammoniak en ander stikstof verbindings, waterstof - nitrides);
• -2 (hidrasien N ₂ H _4);
• -1 (hydroxylamine NH ₂ OH).

Die belangrikste nitried - Ammoniak - bereid om in groot hoeveelhede in die bedryf. Die groot probleem vir 'n lang tyd gebly het die chemiese traagheid van stikstof. Sy bronne van grondstowwe was nitraat, maar minerale reserwes begin om vinnig te daal met die groei van produksie.

Die groot prestasie van die chemiese wetenskap en praktyk het die skepping van ammoniak stikstofbinding tegniek is op 'n industriële skaal. In spesiale kolomme is deur direkte sintese - 'n omkeerbare proses tussen stikstof verkry uit die lug en waterstof. Wanneer die skep van optimale toestande, verskuif die ewewig van die reaksie op die produk kant, met behulp van die katalisator ammoniak opbrengs is 97%.

Interaksie met suurstof - die vermindering van eiendomme

Met die oog op die reaksie van stikstof en suurstof begin, moet sterk verwarming wees. Besit voldoende energie elektriese boog en 'n weerlig ontslag om atmosfeer. Die belangrikste anorganiese verbindings waarin die stikstof is in sy positiewe oksidasietoestand:

• 1 (stikstofoksied (I) N ₂ O);
• 2 (GEEN van stikstofmonoksied);
• 3 (stikstofoksied (III) N ₂ O _3, HNO ₂ salpeterigsuur, nitriet soute daarvan);
• 4 (stikstofdioksied (IV) GEEN _2);
• 5 (stikstof Pent (V) N ₂ O _5, HNO ₃ salpetersuur, nitrate).

Die waarde van natuurlike

Plante absorbeer ammoniumione en nitraat anione uit die grond wat gebruik word vir die sintese van chemiese reaksies van organiese molekules in die selle voortdurend hardloop. Atmosferiese stikstof nodule bakterieë kan assimileer - mikroskopiese entiteite vorming knoppies op die wortels van peulplante. As gevolg hiervan, hierdie groep van plante ontvang die nodige battery, dit verryk die grond.

Tydens tropiese storms voorkom oksidasie reaksie van atmosferiese stikstof. Die oksiede is ontbind om sure te vorm, hierdie verbindings van stikstof betree die grond in die water. As gevolg van die siklus van elemente in die natuur is voortdurend aangevul sy reserwes in die aarde se kors, die lug. Komplekse organiese molekules wat stikstof in die samestelling daarvan, is afgebreek deur bakterieë op anorganiese komponente.

praktiese gebruik

Die belangrikste verbindings stikstof vir landbou - 'n hoogs oplosbare sout. Deur plante geabsorbeer ureum nitraat (natrium, kalium, kalsium), ammonium verbindings (ammoniak water, chloried, sulfate, ammoniumnitraat).
Inerte eienskappe stikstof plante onvermoë om dit te absorbeer uit die buite lei tot die behoefte aan groot dosisse jaarliks nitrate maak. Dele van die plant organisme in staat is om macrocell krag stoor "vir die toekoms", wat die kwaliteit van die produk afbreek. Oortollige nitrate in groente en vrugte kan vergiftiging by die mens, die groei van kwaadaardige gewasse veroorsaak. In bykomend tot die landbou, is stikstof verbindings gebruik in ander bedrywe:

• vir die voorbereiding van medisyne;
• vir chemiese sintese van 'n hoë-molekulêre verbindings;
• in die vervaardiging van plofstof uit trinitrotolueen (TNT);
• vir die produksie van kleurstowwe.

GEEN oksied bevind gebruik in chirurgie, die stof het 'n pynstillende effek. Verlies van sensasie wanneer ingeasem gas opgemerk dat selfs die eerste navorsers stikstof chemiese eienskappe. So was daar 'n algemene naam "laggas".

Die probleem van nitrate in landbouprodukte

Die soute van salpetersuur - Nitraat - bevat 'n enkel gelaaide anioon GEEN ^3-. Steeds gebruik die ou naam van die groep van stowwe - ammoniumnitraat. Nitrate word gebruik om velde te bemes, in kweekhuise, tuine. Bring hulle in die vroeë lente voor plant, in die somer - in die vorm van vloeibare voedings. Deur hulself, nie die stof nie 'n groot gevaar vir mense inhou nie, maar in die liggaam, is hulle omskep in nitriete, dan in nitrosamines. Nitriet GEEN ^2- ione - giftige deeltjies, veroorsaak hulle oksidasie van yster yster in die hemoglobienmolekules in die trivalente ione. In hierdie toestand, die belangrikste stof van mens en dier bloed is nie in staat om suurstof te vervoer en te verwyder koolstofdioksied uit die weefsel.

Hoe meer gevaarlik nitraat besoedeling van voedsel vir menslike gesondheid:

• kwaadaardige gewasse wat in die omskakeling van nitrate tot nitrosamines (kanker);
• die ontwikkeling van ulseratiewe kolitis,
• hipotensie of hoë bloeddruk;
• hartversaking;
• bloedingsiektes
• letsels van die lewer, die pankreas en die ontwikkeling van diabetes;
• ontwikkeling van nierversaking;
• anemie, verswakte geheue, aandag en intelligensie.

Die gelyktydige gebruik van verskillende produkte met groot dosisse van nitrate lei tot akute vergiftiging. Die bronne kan wees plante, drinkwater, gereed gemaak vleisgeregte. Deurdringende in skoon water en kook kan die voedingswaarde inhoud van nitraat produkte te verminder. Die navorsers het bevind dat hoër dosisse van gevaarlike stowwe waargeneem in onvolwasse en broeikas plant produksie.

Fosfor - element Pnictogen

Atome van chemiese elemente wat in dieselfde vertikale kolom van die periodieke stelsel, uitstal algemene eienskappe. Fosfor is geleë in die derde tydperk, dit verwys na die groep 15, sowel as stikstof. Struktuur elemente soortgelyke atome, maar daar is verskille in eienskappe. Stikstof en fosfor uitstal negatiewe valensie en oksidasietoestand III in hul verbindings met metale en waterstof.

Baie fosfor reaksies voort by gewone temperature, 'n chemies aktiewe element. Is gereageer met suurstof om P te vorm ₂ O ₅ hoër oksied. Die waterige oplossing van hierdie materiaal het die eienskappe van suur (metaphosphoric). Terwyl die verhitting orthophosphoric suur bekom. Dit definieer 'n pluraliteit van tipes soute, waarvan baie die minerale bemestingstowwe, byvoorbeeld superphosphates. Stikstof en fosfor verbindings vorm 'n belangrike deel van die siklus van materie en energie op ons planeet, gebruik in industriële, landbou en ander velde.