Ferbiningen stikstof. eigenskippen fan stikstof

De befalling fan nitrate - lykas oersetten út it Latynske wurd Nitrogenium. Dizze titel stikstof - gemysk elemint mei in atoomnûmer fan 7, holle 15 th groep yn 'e lange ferzje fan de periodike tabel. Yn 'e foarm fan in ienfâldich stof bestiet út' e ierde ferspraat loft tas - sfear. In ferskaat oan stikstof ferbinings fûn yn de ierdkoarste, en it libbene organismen wurde in soad brûkt yn yndustrieën, militêre, lânbou en medisinen.

Wêrom wurdt stikstof neamd "smoarend" en "levenloos"

As histoarisy fan de skiekunde suggest earst krige dizze ienfâldige stof Henry Cavendish (1777). Scientific passes lucht boppe hot dôve koal foar opname fan it reaksje produkten mei help Laugensalz. As gefolch fan ûnderfining ûndersiker fûn kleurloos en reukloos gas, unreacted stienkoal. Cavendish neamde it "verstikkende lucht" foar it ûnfermogen om te behâlden sykheljen en ferbaarning.

Moderne Chemical ferklearre wurde dat soerstof wurdt reagearre mei stienkoal, koaldiokside wurdt foarme. De oerbliuwende "ferstikkend" fan 'e loft wie foar it grutste part fan de molekulen N _2. Cavendish en oare wittenskippers op it stuit oer dizze saek is noch net bekend, alhoewol't stikstof en nitrate ferbinings dêrnei waarden in soad brûkt yn de ekonomy. De wittenskipper fertelde oer it ûngewoane gas nei in kollega te fieren lyksoartige eksperiminten - Joseph Priestley.

Tagelyk Carl Scheele drew omtinken oan it ûnbekende komponint fan 'e loft, mar koe it net goed ljochtsjen syn oarsprong. Allinnich Daniel Rutherford yn 1772 realisearre dat de hjoeddeiske eksperiminten "verstikkende" "verwend" gas - stikstof. Guon wittenskippers tinke har ûntdekker - dat noch is debat histoarisy fan de wittenskip.

15 jier nei Rutherford syn eksperiminten ferneamde skiekundige Antuan Lavuaze foarstelde as ferfanging fan de term lucht "verwend" ferwiist nei stikstof, oan de oare - Nitrogenium. Tsjin de tiid dat waard bewiisd dat dizze stof brandt niet, stipet it sykheljen. Dan wiene der noch de Russyske namme "stikstof", dat wurdt ynterpretearre yn ferskate wizen. Faak sizze dat de term betsjut "levenloos". Lettere stúdzjes hawwe wjerlein it wiidfersprate leauwen oer de eigenskippen fan stoffen. Stikstof ferbinings - aaiwiten - de grutte macromolecules yn de gearstalling fan libbene organismen. Om ta oanlis planten opfange út de boaiem mineral voeding nedich eleminten - ^2- ioanen NO ₃ en NH ^4+.

Stikstof - in gemysk elemint

Om begripe de atomêre struktuer en eigenskippen helpt it periodyk systeem (PS). De posysje fan it gemysk elemint yn de periodike tabel kin define nukleêre lading, oantal protoanen en neutroanen (massa number). It is nedich om omtinken te jaan oan de wearde fan de atomêre massa - dat is ien fan de wichtichste skaaimerken fan it elemint. perioade, it nûmer oerienkomt mei it tal enerzjy nivo. De koarte ferzje fan it periodike tabel Group nûmer oerien mei it tal fan de elektroanen yn de eksterne energaticheskom nivo. Gearfetsjend de gegevens yn de algemiene skaaimerken fan stikstof troch syn posysje yn it periodyk systeem:

• Dit is in net-metallysk elemint is yn 'e boppeste rjochter hoeke fan de SS.
• Gemysk symboal: N.
• Property number: 7.
• Relative atoommassa: 14,0067.
• Formule flechtich hydrogen ferbinings: NH ₃ (ammoniak).
• Foarmet in hegere okside N ₂ O _5, dat is gelyk oan it Valency fan stikstof V.

Structure stikstof atom:

• nukleêre lading +7.
• It oantal protoanen: 7; it tal neutroanen: 7.
• Oantal Energy Levels: 2.
• It totale oantal elektroanen: 7; e formule: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Details studearre stabile isotopen № elemint 7, harren massa numbers - 14 en 15. De ynhâld fan in ljocht atomen dêrfan is 99,64%. De kearnen fan koart radioaktive isotoop is ek 7 protoanen, en tal neutroanen ferskilt sterk: 4, 5, 6, 9, 10.

Stikstof yn de natuer

As ûnderdiel fan 'e loft molekulen binne oanwêzich ierde skie ienfâldige stof, waans formule - N _2. De ynhâld fan stikstof gas yn de atmosfear is sa'n 78,1 folume%. Anorganyske ferbinings fan it gemysk elemint yn de ierdkoarste - ferskate ammonium sâlten en nitrates (nimmer). Ferbinings fan de formule en de nammen fan guon fan 'e meast wichtige stoffen:

• NH _3, ammoniak.
• NO _2, stikstof dioxide.
• Nano ₃ Natrium nitrate.
• (NH _{4) 2} SO _4, ammonium sulfate.

De Valence fan de stikstof yn de lêste twa ferbiningen - IV. Stienkoal, boaiem, libbene organismen ek befetsje N atomen yn bûne foarm. Stikstof is in ûnderdiel fan de aminosoeren macromolecules, DNA en RNA nucleotides, hormonen en hemoglobine. De totale ynhâld fan it gemysk elemint yn it minsklik lichem berikt 2,5%.

simple stof

Stikstof yn 'e foarm fan faker molekulen - de grutste folume en gewicht fan de sfear lucht. Substânsje, waans formule is N _2, hat gjin geur, kleur en smaak. Dit gas is mear as 2/3 loft ierde skie. De floeibere stikstof is in kleurloos substânsje, lud wetter. Kookt by in temperatuer fan -195,8 ° C. M (N ₂₎ = 28 g / mol. Ienfâldige stof bit makliker soerstof, stikstof, lucht, syn tichtheid is tichtby 1.

De atomen yn it molekúl bind stevich 3 dielde elektron twatallen. De gearsetting fertoant in hege gemyske wjerstân, dy't ûnderskiedt it fan soerstof en oare gasfoarmige stoffen. Om in stikstof molecule wurdt splitst yn syn Constituent atomen nedich te expend enerzjy 942,9 kJ / mol. Kontakt fan de trije pearen fan elektroanen is tige sterk, begjint te brekken del doe't ferwaarme boppe 2000 ° C.

praktisch net foarkomme ûnder normale omstannichheden, de dissociation fan molekulen yn atomen. Gemyske inertness wurdt ek feroarsake troch stikstof folsleine brek oan polêr item yn syn molecule. Se omgeane hiel lichtjes mei inoar, dêrmei dwaande de gasfoarmige tastân fan matearje op normaal druk en op in temperatuer ticht by keamertemperatuer. Low gemyske aktiviteit fan molekulêre stikstof wurdt brûkt yn ferskate prosessen en apparaten wêr is it nedich te meitsjen in inerte omjouwing.

Dissociation fan molekulen N ₂ kin him foardwaan ûnder de ynfloed fan sinne strieling yn de boppeste sfear. Atomic stikstof wurdt foarme, dy't reagearret mei bepaalde metalen en nonmetals ûnder normale omstannichheden (fosfor, swervel, arsenikum). It resultaat is de synteze fan 'e stoffen wêzen grûn betingsten verkregen yndirekt.

stikstof Valency

De bûtenste elektron shell fan it atoom foarmje in 2 s 3 en p elektron. Dy negative stikstof kin jaan dieltsjes doe't interacting mei oare eleminten dy't korrespondearret mei syn ferminderjen eigenskippen. Anneks de missende octet oant 3 elektron atoom fertoant oxidative fermogen. Electronegativity stikstof hjirûnder har metallysk eigenskippen binne minder útsprutsen as dy fan fluor, soerstof en gloar. Wannear't interacting mei dizze gemyske eleminten stikstof jout elektroanen (oxidize). Reduksje oan negative ioanen folge troch reaksje mei oare metalen en nonmetals.

Typyske nitrogen Valence - III. Yn dit gefal, de gemyske biningen wurde foarme troch de bûtenste p-attraksje fan elektroanen en de oprjochting fan mienskiplike (binende) pair. Stikstof is steat fan it foarm donor-acceptor bond fanwege syn iensume pear elektroanen, lykas de ammonium ion NH ^4+.

Getting in it laboratoarium en yndustry

Ien laboratoarium methods basearre op oxidative eigenskippen fan koper okside. Brûk stikstof COMPOUND mei wetterstof - ammoniak NH _3. Dit onaangenaam rûkende gas vzaimoddeystvuet mei Powdered koper okside swart. De resultearjende reaksje produsearret stikstof en ferskynt metallysk koper (reade poeder). Dellein op 'e buis muorren waterdrops - in oare reaksje produkt.

In oare laboratoarium metoade dy't brûkt in stikstof COMPOUND mei metalen - azide, bygelyks NaN _3. Krigen troch in gas dat net hoecht te wurden skjinmakke út verontreinigingen.

It laboratoarium wurdt droegen ûntleden fan ammonium nitrito oan stikstof en wetter. Te begjinnen mei de reaksje, ferwaarming is nedich, dan is it proses ferrint mei evolúsje fan waarmte (exothermic). Stikstof is fersmoarge mei ûnreinheden, dus it is skjinmakke en droege.

Tarieding fan de stikstof yn de yndustry:

• fraksjonele destillaasje fan floeiber loft - in metoade, dy't brûkt it fysike eigenskippen fan stikstof en soerstof (ferskillende kôkpunt);
• gemyske reaksje fan 'e loft mei in hot coal;
• adsorptive gas ôfskieding.

Ynteraksje mei metalen en hydrogen - oxidizing eigenskippen

Inertia duorsum molekulen net tastean wat direkte synteze fan stikstof ferbiningen. Om aktivearjen de atomen nedich om sterke ferwaarming of irradiation ynhâldlik. Stikstof kin reagearje mei lithium by keamertemperatuer, mei magnesium, calcium en natrium, de reaksje ferrint allinne troch ferwaarming. Corresponding metaal nitrides wurde foarme.

De ynteraksje fan stikstof mei wetterstof fynt plak by hege temperatuer en druk. Ek dit proses fereasket de katalysator. Ammoniak ferkrigen - ien fan de meast wichtige gemyske synteze. Stikstof, as in oxidizing agint, docht bliken yn harren tri negatyf oksidaasje steaten:

• 3 (ammoniak en oare stikstof ferbiningen, hydrogen - nitrides);
• -2 (hydrazine N ₂ H _4);
• -1 (hydroxylamine NH ₂ OH).

De meast wichtige nitride - ammoniak - taret yn grutte hoemannichten yn yndustry. It grutte probleem foar in lange tiid bleau de gemyske inertness fan stikstof. Syn boarnen fan grûnstoffen wiene nitrate, mar minerale reserves begûnen te nimt ôf hurd mei de groei fan de produksje.

De geweldige prestaasje fan de gemyske wittenskip en de praktyk is de oprjochting fan ammoniak stikstof fixatie technyk op in bedriuweterrein skaal. Yn bysûndere kolommen is troch direkte synteze - een Omkearregister proses tusken stikstof krije by de loft en wetterstof. As it meitsjen fan optimale omstannichheden, ferskoot it lykwicht fan dizze reaksje oan it produkt kant, mei help fan de katalysator ammonia opbringst is 97%.

Ynteraksje mei soerstof - ferminderjen fan eigenskippen

Om te begjinnen mei de reaksje fan stikstof en soerstof, moatte wêze sterke ferwaarming. Besitte genôch enerzjy elektryske arc en in bliksem ûntslach nei sfear. De meast wichtige anorganyske ferbinings wêryn de stikstof is yn syn positive oksidaasje steaten:

• 1 (stikstof okside (ik) N ₂ O);
• +2 (NO of stikstof monoxide);
• 3 (stikstof okside (III) N ₂ O _3, HNO ₂ nitrous acid, nitrito sâlten dêrfan);
• 4 (stikstof dioxide (IV) NO _2);
• 5 (stikstof pentoxide (V) N ₂ O _5, HNO ₃ nitric acid, nitrates).

De wearde fan natuere foarkommende

Planten absorberen ammonium ioanen en nitrate Erikoislinnut út de grûn brûkt foar de synteze fan gemyske reaksjes fan organyske molekulen yn de sellen hieltyd rint. Sfearfolle nitrogen nodule baktearjes kinne beflappen - mikroskopyske entiteiten foarmje nodules op 'e woartels fan Mimolettes. As gefolch, dizze groep fan planten ûntfongen de fereaske batterij, it makket de boaiem.

Tidens tropyske stoarmen komme oksidaasjereaksje fan sfearfol stikstof. De oxides wurde ûntbûn te foarmjen soeren, dy ferbiningen fan stikstof typ de boaiem yn it wetter. Troch de omrin fan de eleminten yn de natuer wurde hieltyd folle har reserves yn de ierdkoarste, de loft. Komplekse organyske molekulen befettet stikstof yn syn gearstalling, wurde ôfbrutsen troch baktearjen op anorganyske komponinten.

praktyske gebrûk

De meast wichtige stikstof ferbinings foar de lânbou - in tige oplosber sâlt. Opnaam yn planten urea nitrate (natrium, kalium, calcium), ammonium ferbiningen (ammoniak wetter, chloride, sulfate, ammonium nitrate).
Inerte eigenskippen stikstof planten ûnfermogen om opfange it fan de bûtenkant foarsprong oan it ferlet om grutte doses jierbasis nitrates. Dielen fan de plant organisme binne by steat om te slaan macrocell krêft "foar de takomst", dy't te skande de kwaliteit fan it produkt. Oerstallige nitrates yn grienten en fruit kin fergiftiging by minsken, de groei fan maligne tumors. Neist de lânbou, stikstof ferbiningen wurde brûkt yn oare bedriuwstakken:

• foar de tarieding fan de preparaten;
• foar gemyske synteze fan hege-molekulêre ferbiningen;
• yn it meitsjen fan eksplosiven út trinitrotoluene (TNT);
• foar de produksje fan de kleurstoffen.

NO okside fynt gebrûk yn in operaasje, it stof hat in pijnstillende effekt. Ferlies fan fiellen doe't ynademe gas murken dat sels de earste ûndersikers stikstof gemyske eigenskippen. Sa wie der in mienskiplike namme "laughing gas".

It probleem fan nitrates yn lânbouprodukten

De sâlten fan nitric acid - Nitrate - befette in singly belêste anion NO ^3-. Noch brûkt de âlde namme fan 'e groep stoffen - ammonium nitrate. Nitrates wurde brûkt om te bedongjen fjilden, yn glêstúnbou, tunen. Bring se yn betide maitiid foardat beplanting, yn de simmer - yn 'e foarm fan floeibere feedings. Troch harsels, it stof net posearje in grut gefaar foar minsken, mar yn 'e lea, se omset wurde nei nitrites, dan yn nitrosamines. Nitrito NO ^2- ioanen - giftige dieltsjes, se feroarsaakje oksidaasje fan ferro izer yn 'e hemoglobine molekulen yn de trivalent ioanen. Yn dizze tastân, de wichtichste stof fan 'e minsklike en dierlike bloed is net yn steat om te ferfieren soerstof en ferwiderje koalstofdiokside út de weefsels.

De gefaarliker nitrate fersmoarging fan iten foar minsklike sûnens:

• maligne tumors dy't fuortkomme yn 'e bekearing fan nitrates oan nitrosamines (carcinogenic);
• de ûntwikkeling fan ulcerative colitis,
• hypotension of hypertensie;
• heart failure;
• stjurringssteurnissen
• bywenne: fan 'e lever, de Bauchspeicheldrüse en de ûntwikkeling fan diabetes;
• ûntwikkeling fan werom failure;
• bloedearmoed, injured ûnthâld, oandacht en yntelliginsje.

De simultane brûken fan ferskillende produkten mei grutte doses fan nitrates liedt ta akute fergiftiging. De boarnen kin wêze planten, drinkwetter, ready-made vleesgerechten. Soaking yn skjin wetter en it itensieden kin ferminderjen de Nutritional ynhâld fan nitrate produkten. De ûndersikers fûnen dat hegere doses fan gefaarlike ferbinings waarnaam yn ûnryp wied en kas plant produksje.

Fosfor - elemint Pnictogen

Atomen fan gemyske eleminten dy't yn deselde fertikale kolom fan it periodyk systeem, eksposearje mienskiplike eigenskippen. Fosfor leit yn de tredde perioade, dat ferwiist nei de groep 15, likegoed as stikstof. Lêswizer eleminten ferlykbere atomen, mar der binne ferskillen yn eigenskippen. Stikstof en fosfor fertoane negatyf Valency en oksidaasjetastân III yn harren ferbiningen mei metalen en wetterstof.

In protte fosfor reaksjes gean by gewoane temperatueren, in Kanuunat aktyf elemint. Is reagearre mei soerstof te foarmjen P ₂ O ₅ heger okside. De aqueous oplossing fan dit materiaal hat de eigenskippen fan soere (metaphosphoric). Wylst ferwaarming orthophosphoric acid wurdt verkregen. It definiearret in mearfâldichheid fan typen fan sâlten, in protte dêrfan binne de mineraal Fertilizers, bygelyks superphosphates. Stikstof en fosfor ferbiningen foarmje in wichtich part fan 'e syklus fan stof en enerzjy op ús planeet, brûkt yn industrial, agrarysk en oare fjilden.