Hogyan jelölik a nitrogént a kémiában? Nézze meg, mi a „nitrogén” más szótárakban. A nitrogén kémiai tulajdonságai

A nitrogén jól ismert kémiai elem, amelyet N betűvel jelölnek. Ez az elem talán a szervetlen kémia alapja, a 8. osztályban kezdik részletesen tanulmányozni. Ebben a cikkben megvizsgáljuk ezt a kémiai elemet, valamint tulajdonságait és típusait.

Egy kémiai elem felfedezésének története

A nitrogén egy olyan elem, amelyet először a híres francia kémikus, Antoine Lavoisier vezetett be. De sok tudós küzd a nitrogén felfedezőjének címéért, köztük Henry Cavendish, Karl Scheele és Daniel Rutherford.

A kísérlet eredményeként ő volt az első, aki izolált egy kémiai elemet, de soha nem vette észre, hogy egyszerű anyagot kapott. Beszámolt tapasztalatairól, és számos tanulmányt is végzett. Priestleynek valószínűleg sikerült is elkülönítenie ezt az elemet, de a tudós nem értette, mit kapott pontosan, így nem érdemelte meg a felfedező címet. Karl Scheele ugyanazt a kutatást végezte velük egy időben, de nem jutott a kívánt eredményre.

Ugyanebben az évben Daniel Rutherfordnak nemcsak nitrogént sikerült szereznie, hanem le is írta, értekezést publikált és feltüntette az elem alapvető kémiai tulajdonságait. De még Rutherford sem értette meg teljesen, mit kapott. Ő azonban a felfedező, mert ő volt a legközelebb a megoldáshoz.

A nitrogén név eredete

A görögből a "nitrogént" "élettelennek" fordítják. Lavoisier volt az, aki a nómenklatúra szabályain dolgozott, és úgy döntött, hogy így nevezi el az elemet. A 18. században erről az elemről csak annyit tudtak, hogy nem támogatja a légzést. Ezért ezt a nevet fogadták el.

A nitrogént latinul „nitrogéniumnak” nevezik, ami azt jelenti, hogy „salipéter szülni”. A nitrogén megnevezése a latin nyelvből származik - az N betűből. De maga a név nem honosodott meg sok országban.

Elemprevalencia

A nitrogén talán az egyik legelterjedtebb elem bolygónkon, bőségében a negyedik helyen áll. Az elem a naplégkörben is megtalálható, az Uránusz és a Neptunusz bolygókon. A Titán, a Plútó és a Triton légköre nitrogénből áll. Ráadásul a Föld légköre 78-79 százalékban ebből a kémiai elemből áll.

A nitrogén fontos biológiai szerepet tölt be, mert szükséges a növények és állatok létéhez. Még az emberi test is 2-3 százalékot tartalmaz ebből a kémiai elemből. A klorofill, aminosavak, fehérjék, nukleinsavak része.

Folyékony nitrogén

A folyékony nitrogén színtelen átlátszó folyadék, a kémiai nitrogén egyik halmazállapota, széles körben használják az iparban, az építőiparban és az orvostudományban. Szerves anyagok fagyasztására, hűtőberendezésekre, valamint a gyógyászatban szemölcsök eltávolítására (esztétikai gyógyászat) használják.

A folyékony nitrogén nem mérgező és nem robbanásveszélyes.

Molekuláris nitrogén

A molekuláris nitrogén egy olyan elem, amely bolygónk légkörében található, és a legtöbbet alkotja. A molekuláris nitrogén képlete N2. Az ilyen nitrogén csak nagyon magas hőmérsékleten lép reakcióba más kémiai elemekkel vagy anyagokkal.

Fizikai tulajdonságok

Normál körülmények között a nitrogén kémiai elem szagtalan, színtelen és gyakorlatilag vízben oldhatatlan. A folyékony nitrogén konzisztenciája hasonló a vízhez, átlátszó és színtelen. A nitrogénnek van egy másik aggregációs állapota -210 fok alatt, szilárd anyaggá alakul, és sok nagy hófehér kristályt képez. Felszívja az oxigént a levegőből.

Kémiai tulajdonságok

A nitrogén a nemfémek csoportjába tartozik, és ebbe a csoportba tartozó egyéb kémiai elemek tulajdonságait veszi át. Általában a nemfémek nem jó elektromos vezetők. A nitrogén különféle oxidokat képez, például NO (monoxid). A NO vagy a nitrogén-monoxid egy izomrelaxáns (olyan anyag, amely jelentősen ellazítja az izmokat anélkül, hogy bármilyen károsodást vagy egyéb hatást okozna az emberi szervezetben). A több nitrogénatomot tartalmazó oxidok, például az N 2 O, enyhén édes ízű nevetőgáz, amelyet a gyógyászatban érzéstelenítőként használnak. A NO 2 oxidnak azonban semmi köze az első kettőhöz, mert ez egy meglehetősen káros kipufogógáz, amely az autók kipufogógázában található, és súlyosan szennyezi a légkört.

A salétromsav, amelyet hidrogénatomok, nitrogénatomok és három oxigénatom alkotnak, erős sav. Széles körben használják műtrágyák, ékszerek gyártásában, szerves szintézisben, hadiiparban (robbanóanyagok előállítása és mérgező anyagok szintézise), színezékek, gyógyszerek stb. gyártásában. A salétromsav nagyon káros az emberi szervezetre fekélyek és kémiai égési sérülések a bőrön.

Az emberek tévesen azt hiszik, hogy a szén-dioxid nitrogén. Valójában kémiai tulajdonságai miatt az elem normál körülmények között csak kis számú elemmel lép reakcióba. A szén-dioxid pedig szén-monoxid.

Egy kémiai elem alkalmazása

A folyékony nitrogént a gyógyászatban hidegkezelésre (krioterápia), valamint a főzés során hűtőközegként használják.

Ezt az elemet az iparban is széles körben alkalmazzák. A nitrogén robbanás- és tűzálló gáz. Ezenkívül megakadályozza a rothadást és az oxidációt. Jelenleg a nitrogént használják a bányákban, hogy robbanásbiztos környezetet teremtsenek. A nitrogéngázt a petrolkémiai termékekben használják.

A vegyiparban nagyon nehéz megtenni nitrogén nélkül. Különféle anyagok és vegyületek, például egyes műtrágyák, ammónia, robbanóanyagok és színezékek szintézisére használják. Napjainkban nagy mennyiségű nitrogént használnak fel az ammónia szintézisére.

Az élelmiszeriparban ezt az anyagot élelmiszer-adalékanyagként tartják nyilván.

Keverék vagy tiszta anyag?

Még a 18. század első felében azok a tudósok is, akiknek sikerült elkülöníteni a kémiai elemet, úgy gondolták, hogy a nitrogén keverék. De nagy különbség van e fogalmak között.

Állandó tulajdonságok egész sorával rendelkezik, mint például az összetétel, a fizikai és kémiai tulajdonságok. A keverék két vagy több kémiai elemet tartalmazó vegyület.

Ma már tudjuk, hogy a nitrogén tiszta anyag, mert kémiai elem.

A kémia tanulmányozása során nagyon fontos megérteni, hogy a nitrogén minden kémia alapja. Különféle vegyületeket képez, amelyekkel mindannyian találkozunk, beleértve a nevetőgázt, a barna gázt, az ammóniát és a salétromsavat. Nem véletlen, hogy az iskolai kémia egy olyan kémiai elem tanulmányozásával kezdődik, mint a nitrogén.

(lat. Nitrogenum) Mengyelejev periódusos rendszerének V. csoportjába tartozó kémiai elem, 7-es rendszám, atomtömeg - 14,0067. Színtelen gáz, íztelen és szagtalan. Az egyik leggyakoribb elem, a Föld légkörének fő alkotóeleme (4*10^15 t). A „nitrogén” szó, amelyet A. Lavoisier francia kémikus javasolt a 18. század végén, görög eredetű. A „nitrogén” jelentése „élettelen” (az „a” előtag tagadás. A „zoe” az élet). Lavoisier pontosan ezt gondolta. Pontosan ezt hitték kortársai, köztük a skót kémikus és orvos, D. Rutherford, aki valamivel korábban izolálta a nitrogént a levegőből, mint híres kollégái - a svéd K. Scheele, az angolok D. Priestley és G. Cavendish. Rutherford 1772-ben dolgozatot publikált az úgynevezett „mafikáról”, i.e. hibás levegő, amely nem támogatja az égést és a légzést.
Név " nitrogén" elég pontosnak tűnt az új gázhoz. De vajon az? A nitrogén az oxigénnel ellentétben nem támogatja a légzést és az égést. Az ember azonban nem tud állandóan tiszta oxigént lélegezni. Még a betegek is csak rövid ideig kapnak tiszta oxigént. A Szojuz és a Vosztok űrszondákon az összes orbitális állomáson a kozmonauták a szokásos légköri levegőt lélegezték be, amelynek csaknem 4/5-e nitrogénből állt. Nyilvánvaló, hogy ez nem csak egy semleges oxigén hígító. Ez a nitrogén és oxigén keveréke, amely a leginkább elfogadható a légzésre bolygónk legtöbb lakója számára.

Igazságos-e ezt az elemet élettelennek nevezni? Mivel táplálkoznak a növények ásványi műtrágyák hozzáadásakor? Mindenekelőtt a nitrogén-, kálium- és foszforvegyületek. A nitrogén számtalan szerves vegyület része, köztük olyan létfontosságúak, mint a fehérjék és az aminosavak.
Ennek a gáznak a viszonylagos tehetetlensége rendkívül hasznos az emberiség számára. Ha hajlamosabb lenne a kémiai reakciókra, a Föld légköre nem létezhetne abban a formában, ahogyan létezik. Egy erős oxidálószer, az oxigén reakcióba lép a nitrogénnel, és mérgező nitrogén-oxidokat képez. De ha a nitrogén valóban inert gáz lenne, mint például a hélium, akkor sem a kémiai termelés, sem a mindenható mikroorganizmusok nem lennének képesek megkötni a légköri nitrogént és kielégíteni minden élőlény kötött nitrogén iránti igényét. Nem lenne sok anyag előállításához szükséges ammónia, salétromsav, és nem lennének fontos műtrágyák. Nem lenne élet a Földön, mert a nitrogén minden élőlény része. Részvényenként nitrogén az emberi test tömegének jelentős részét teszi ki.
Az elemi, nem rögzített nitrogént meglehetősen széles körben használják. Ez a gázok közül a legolcsóbb, közönséges körülmények között kémiailag semleges, ezért a kohászat és a nagykémia azon folyamataiban, ahol meg kell védeni a hatóanyagot vagy az olvadt fémet a légköri oxigénnel való kölcsönhatástól, tisztán nitrogénvédő atmoszféra jön létre. A könnyen oxidáló anyagokat laboratóriumokban nitrogénvédelem alatt tárolják. A kohászatban egyes fémek és ötvözetek felületét nitrogénnel telítik, hogy nagyobb keménységet és kopásállóságot biztosítsanak. Például az acél és titánötvözetek nitridálása széles körben ismert.

Folyékony nitrogén(nitrogén olvadás- és forráspontja: -210°C és -196°C) hűtőberendezésekben használatosak. Kicsi a nitrogén reaktivitása mindenekelőtt molekulájának szerkezetével magyarázható. Mint a legtöbb gáz (az inert gázok kivételével), a nitrogénmolekula két atomból áll. Az egyes atomok külső héjából három vegyértékelektron vesz részt a köztük lévő kötés kialakításában. A nitrogénmolekula elpusztításához nagyon nagy energiát kell elkölteni - 954,6 kJ/mol. A molekula megsemmisülése nélkül a nitrogén nem lép kémiai kötésbe. Normál körülmények között csak a lítium képes reakcióba lépni vele, így Li3N-nitrid keletkezik. Az atomi nitrogén sokkal aktívabb. Normál hőmérsékleten kénnel, foszforral, arzénnel és néhány fémmel, például higannyal reagál. De nehéz nitrogént egyedi atomok formájában előállítani. Még 3000 C-on sem észlelhető a nitrogénmolekulák atomokra bomlása.
Nitrogénvegyületek rendkívül fontosak mind a tudomány, mind számos iparág számára. A rögzített nitrogén megszerzéséhez az emberiség hatalmas energiaköltségeket áldoz.
A nitrogénkötés fő módszere ipari körülmények között továbbra is az ammónia NH3 szintézise (lásd Kémiai szintézis). Az ammónia a vegyipar egyik legnépszerűbb terméke, globális termelése több mint 70 millió tonna évente. A folyamat 400-600 °C hőmérsékleten és több millió pascal (több száz atm) nyomáson megy végbe katalizátorok, például vasszivacs jelenlétében, kálium-oxid és alumínium-oxid hozzáadásával. Magát az ammóniát korlátozottan és általában vizes oldatok formájában alkalmazzák (folyékony műtrágya ammóniás víz, gyógyászatban ammónia). De az ammónia, ellentétben a légköri nitrogénnel, meglehetősen könnyen belép az addíciós és helyettesítési reakciókba. És könnyebben oxidálódik, mint a nitrogén. Ezért a legtöbb nitrogéntartalmú anyag előállításához az ammónia lett a kiindulási termék.
Közvetlen nitrogén oxidáció Az oxigén nagyon magas hőmérsékletet (4000 C°) vagy más nagyon aktív módszert igényel az erős nitrogénmolekulák elektromos kisülésnek vagy ionizáló sugárzásnak való kitételére. A nitrogénnek öt oxidja (II) ismert: N3O nitrogén-oxid (III), N2O3 nitrogén-monoxid (III), N2O3 nitrogén-monoxid (III), NO2 nitrogén-oxid (IV), N2O5, nitrogén-monoxid (V).
A HNO3 salétromsavat széles körben használják az iparban, amely egyszerre erős sav és aktív oxidálószer. Az arany és a platina kivételével minden fémet képes feloldani. A kémikusok legalább a 13. század óta ismerik a salétromsavat, az ókori alkimisták is használták. A salétromsavat rendkívül széles körben használják nitrovegyületek előállítására. Ez a fő nitrálószer, amelynek segítségével az NO2 nitrogéntartalmú csoportok bekerülnek a szerves vegyületek összetételébe. És amikor három ilyen csoport jelenik meg például egy C6H5CH3 toluol molekulában, akkor egy közönséges szerves oldószer robbanásveszélyes trinitrotoluollá, TNT-vé vagy tollá alakul. A glicerin nitrálás után veszélyes robbanásveszélyes nitroglicerinné alakul.
A salétromsav nem kevésbé fontos az ásványi műtrágyák gyártásában. A salétromsav sókat - nitrátokat, elsősorban nátrium-, kálium- és ammónium-nitrátot, főként nitrogénműtrágyaként használják. De amint azt D. N. Pryanishnikov akadémikus megállapította, egy növény, ha lehetőséget kap a választásra, az ammónia-nitrogént részesíti előnyben, mint a nitrát-nitrogént.
Egy másik nitrogénsav - a gyenge nitrózus HNO2 - sóit nitriteknek nevezik, és meglehetősen széles körben használják a vegyiparban és más iparágakban is. A nátrium-nitritet például kis adagokban adják a kolbászokhoz és a sonkához, hogy megőrizzék a hús eredendő rózsaszín-vörös színét.
Kap nitrogénvegyületek A tudósok régóta törekednek arra, hogy alacsony hőmérsékleten és nyomáson minimális energiaköltségeket érjenek el. Azt az elképzelést, hogy egyes mikroorganizmusok képesek megkötni a levegő nitrogénjét, először P. Kossovich orosz fizikus fogalmazta meg a 19. század végén. Az első nitrogénmegkötő baktériumot pedig egy másik honfitársunk, S. N. Vinogradsky biokémikus izolálta a talajból az 1890-es években. De csak a közelmúltban vált többé-kevésbé világossá a baktériumok nitrogénmegkötésének mechanizmusa. A baktériumok a nitrogént metabolizálják, ammóniává alakítják, ami aztán nagyon gyorsan aminosavakká és fehérjékké alakul. A folyamat enzimek részvételével megy végbe.
A laboratóriumok több országban olyan összetett vegyületeket kaptak, amelyek képesek a légköri nitrogén megkötésére. Ebben az esetben a fő szerepet a molibdént, vasat és magnéziumot tartalmazó komplexek kapják. Alapvetően ennek a folyamatnak a mechanizmusát már tanulmányozták és fejlesztették.

Nitrogén(görögül azoos - élettelen, lat. nitrogén), n, Mengyelejev periodikus rendszerének V. csoportjának kémiai eleme, 7-es rendszám, 14,0067 atomtömeg; színtelen gáz, szagtalan és íztelen.

Történelmi hivatkozás. Az ammóniumvegyületeket – a sót, a salétromsavat, az ammóniát – már jóval azelőtt ismerték, hogy az alumíniumot szabad állapotban nyerték volna. 1772-ben D. Rutherford foszfort és más anyagokat égetett el egy üvegharangban, és kimutatta, hogy az égés után visszamaradt gáz, amelyet „fojtó levegőnek” nevezett, nem támogatja a légzést és az égést. 1787-ben A. Lavoisier megállapította, hogy a levegőt alkotó „életfontosságú” és „fulladó” gázok egyszerű anyagok, és javasolta az „A” nevet. 1784-ben G. Cavendish kimutatta, hogy A. a salétrom része; Innen származik a latin A. név (a késő latin nitrum - salétrom és a görög gennao - szülök, termelek), J. A. Chaptal javasolta 1790-ben. A 19. század elejére. Tisztázták a nitrogén kémiai tehetetlenségét szabad állapotban és kizárólagos szerepét a más elemeket tartalmazó vegyületekben, mint kötött nitrogénben. Azóta a levegő „megkötése” a kémia egyik legfontosabb technikai problémája.

Elterjedtség a természetben. Az A. az egyik leggyakoribb elem a Földön, és nagy része (kb. 4 × 10 15 T) szabad állapotban koncentrálódik légkör. A levegőben a szabad oxigén (n2 molekulák formájában) 78,09 térfogatszázalék (vagy 75,6 tömegszázalék) van, nem számítva az ammónia és oxidok formájában lévő kisebb szennyeződéseket. A litoszféra átlagos alumíniumtartalma 1,9? 10-3 tömeg%. Az A. természetes vegyületei - ammónium-klorid nh 4 cl és különféle nitrátok. A nagy salétromfelhalmozódás a száraz sivatagi éghajlatra (Chile, Közép-Ázsia) jellemző. Hosszú ideig a nitrát volt az ipari nitrát fő szállítója (ma az ipari szintézis elsődleges fontosságú a nitrát megkötésében ammónia A. levegőből és hidrogénből). Kis mennyiségben kötött A. található a szénben (1-2,5%) és az olajban (0,02-1,5%), valamint a folyók, tengerek és óceánok vizeiben. Az A. talajban (0,1%) és élő szervezetekben (0,3%) halmozódik fel.

Bár az "A" név. azt jelenti, hogy „nem életfenntartó”, valójában az élethez szükséges elem. Az állatok és az emberek fehérjéje 16-17% A-t tartalmaz. A húsevők szervezetében a növényevők és növények szervezetében jelenlévő elfogyasztott fehérjeanyagok hatására fehérje képződik. A növények a talajban található, főként szervetlen nitrogéntartalmú anyagok asszimilálásával szintetizálják a fehérjéket. Jelentős mennyiségű A. kerül a talajba köszönhetően nitrogénmegkötő mikroorganizmusok képes a szabad A. levegőt A vegyületekké alakítani.

A természetben a nitrogén körforgása zajlik, amelyben a főszerepet a mikroorganizmusok játsszák - nitrófizáló, denitrifikáló, nitrogénmegkötő stb.. Azonban a növények által a talajból hatalmas mennyiségű kötött nitrogén kivonása következtében ( különösen intenzív gazdálkodás mellett) a talajok nitrogénszegénysé válnak Szinte minden országban a mezőgazdaságra jellemző a hiány, az állattenyésztésben fehérjehiány van („fehérjeéhezés”). A rendelkezésre álló A.-ban szegény talajokon a növények rosszul fejlődnek. Nitrogén műtrágyák az állatok fehérjetakarmányozása pedig a mezőgazdaság fellendítésének legfontosabb eszköze. Az emberi gazdasági tevékenység megzavarja az oxigén körforgását. Így az üzemanyag elégetése gazdagítja Ausztrália légkörét, a műtrágyát gyártó gyárak pedig megkötik a levegőt. A műtrágyák és mezőgazdasági termékek szállítása újraelosztja az oxigént a föld felszínén.

Az A. a negyedik legnagyobb mennyiségben előforduló elem a Naprendszerben (a hidrogén, a hélium és az oxigén után).

Izotópok, atom, molekula. A természetes alumínium két stabil izotópból áll: 14 n (99,635%) és 15 n (0,365%). A 15n izotópot a kémiai és biokémiai kutatásokban használják jelölt atom. A mesterséges radioaktív izotópok közül az A. felezési ideje a leghosszabb, 13 n (t 1/2 = 10,08 min) , a többi nagyon rövid életű. A légkör felső rétegeiben a kozmikus sugárzásból származó neutronok hatására 14 n 14 c radioaktív szénizotóppal alakul. Ezt az eljárást nukleáris reakciókban is használják 14 c. Az atom külső elektronhéja 5 elektronból áll (egy magányos pár és három párosítatlan - konfiguráció 2 s 2 2 p 3) . Leggyakrabban a vegyületekben lévő alumínium 3-kovalens a párosítatlan elektronok miatt (mint az ammóniában nh 3). Egy magányos elektronpár jelenléte újabb kovalens kötés kialakulásához vezethet, és az A. 4-kovalenssé válik (mint az nh 4 + ammóniumionban). Az A. oxidációs foka +5-től (n 2 0 5-ben) -3-ig (nh 3-ban) változik. Normál körülmények között, szabad állapotban az A. n 2 molekulát alkot, ahol az n atom három kovalens kötéssel kapcsolódik össze. Az A. molekula nagyon stabil: disszociációs energiája atomokra 942,9 kJ/mol (225,2 kcal/mol) , ezért akár azzal t Körülbelül 3300 °C-on az A. disszociációs foka csak körülbelül 0,1%.

Fizikai és kémiai tulajdonságok. A. kissé könnyebb a levegőnél; sűrűsége 1,2506 kg/m3(0 °C-on és 101325 °C-on n/m 2 vagy 760 Hgmm Művészet.) , t pl-209,86°С, t kip-195,8°C. Az A. nehezen cseppfolyósodik: kritikus hőmérséklete meglehetősen alacsony (-147,1 ° C), kritikus nyomása magas 3,39 Mn/m 2 (34,6 kgf/cm2); folyadék sűrűsége A. 808 kg(m3. Vízben az A. kevésbé oldódik, mint az oxigén: 0°C-on az 1-ben m 3 H 2 O oldódik 23.3 G A. Jobb, mint vízben, A. oldódik néhány szénhidrogénben.

Az A. csak olyan aktív fémekkel lép kölcsönhatásba, mint a lítium, kalcium, magnézium, ha viszonylag alacsony hőmérsékletre hevítik. A. magas hőmérsékleten és katalizátorok jelenlétében reagál a legtöbb más elemmel. Az A. n 2 o, no, n 2 o 3, no 2 és n 2 o 5 oxigénnel alkotott vegyületeit jól tanulmányozták belőlük, az elemek közvetlen kölcsönhatásával (4000°c) nem képződik oxid, amely hűtés hatására könnyen tovább oxidálódik no 2 dioxiddá. A levegőben a légköri kisülések során alumínium-oxidok keletkeznek. Úgy is előállíthatók, hogy az oxigén és az oxigén keverékét ionizáló sugárzásnak tesszük ki. Ha nitrogéntartalmú n 2 O 3 és nitrogén n 2 O 5 anhidrideket oldunk vízben, azt kapjuk salétromsav hno2 és Salétromsav hno 3, sókat képez - nitritekÉs nitrátok. Az A. csak magas hőmérsékleten és katalizátorok jelenlétében egyesül a hidrogénnel, és ez képződik ammónia nh 3. Az ammónián kívül számos más ammónia hidrogénnel alkotott vegyülete ismert, például hidrazin h 2 n-nh 2, diimid hn=nh, sósav hn 3 (h-n=n ? n), oktazon n 8 h 14 stb.; Az A. hidrogénnel alkotott vegyületeinek többségét csak szerves származékok formájában izolálják. Az A. nem lép kölcsönhatásba közvetlenül a halogénekkel, ezért az összes A. halogenid csak közvetetten képződik, például a nitrogén-fluorid nf 3 - a fluor és ammónia kölcsönhatása révén. Az A. halogenidek általában alacsony rezisztenciájú vegyületek (az nf 3 kivételével); Az A. oxihalogenidek stabilabbak - nof, noci, nobr, n0 2 f és no2ci. A. szintén nem kapcsolódik közvetlenül a kénnel; n 4 s 4 nitrogéntartalmú kén folyékony kén ammóniával való reakciója eredményeként keletkezik. Amikor a forró koksz kölcsönhatásba lép az alkohollal, képződik cianogén(cn).;. A. hevítésével acetilénnel 2 óra 2-ról 1500 °C-ra nyerhetjük hidrogén cianid hcn. Az alumínium kölcsönhatása fémekkel magas hőmérsékleten a képződéshez vezet nitridek(pl. mg 3 n 2).

Amikor egy normál A. elektromos kisüléseknek van kitéve [nyomás 130-270 n/m 2(1- 2 Hgmm)], illetve a B, ti, mg és Ca nitridek bomlása, valamint a levegőben történő elektromos kisülések során aktív alumínium képződhet, amely megnövelt energiatartalékkal rendelkező alumíniummolekulák és -atomok keveréke. A molekuláristól eltérően az aktív oxigén nagyon energikus kölcsönhatásba lép oxigénnel, hidrogénnel, kéngőzzel, foszforral és néhány fémmel.

Az A. számos fontos szerves vegyület része ( aminok, aminosavak, nitrovegyületek satöbbi.).

Átvétel és jelentkezés. Laboratóriumban az A. könnyen előállítható tömény ammónium-nitrit oldat melegítésével: nh4no2 = n 2 + 2h 2 O. Az A. előállításának technikai módszere az elő cseppfolyósított levegő elválasztásán alapul, amelyet ezután alávetnek. a desztillációhoz.

A kivont szabad ammónia nagy részét az ammónia ipari előállítására használják fel, amelyet jelentős mennyiségben dolgoznak fel salétromsavvá, műtrágyává, robbanóanyaggá stb. Az ammónia elemekből történő közvetlen szintézise mellett az 1905-ben kifejlesztett ciánamid , ipari jelentőséggel bír az ammónia megkötése szempontjából, mivel 1000°C-on kalcium-karbid(mész és szén keverékének elektromos kemencében történő hevítésével nyert) szabad A-val reagál.: CaC + n -= cacn + C. A kapott kalcium-cianamid túlhevített vízgőznek kitéve ammónia felszabadulásával bomlik:

cacn+ZN 2 O=CaCO 3 +2nh 3 .

A szabad alumíniumot számos iparágban használják: inert közegként különféle kémiai és kohászati ​​folyamatokban, higanyhőmérők szabad tereinek kitöltésére, gyúlékony folyadékok szivattyúzásakor stb. A folyékony alumíniumot különféle hűtőegységekben használják. Tárolása és szállítása acél Dewar edényekben történik, gáznemű A. sűrített formában - hengerekben. Az A számos vegyületét széles körben alkalmazzák A kötött A termelése az 1. világháború után kezdett gyorsan fejlődni, és mára óriási méreteket öltött.

Megvilágított.: Nekrasov B.V., Az általános kémia alapjai, 1. kötet, M., 1965; Remi G., Szervetlen kémia tantárgy, ford. német nyelvből, 1. kötet, M., 1963: A kötött nitrogén kémiája és technológiája, [M.-L.], 1934; KHE, 1. évf., M., 1961.

• Megnevezés - N (nitrogén);
• Időszak - II;
• csoport - 15 (Va);
• Atomtömeg - 14,00674;
• Atomszám - 7;
• Atomsugár = 92 pm;
• Kovalens sugár = 75 pm;
• Elektroneloszlás - 1s 2 2s 2 2p 3 ;
• olvadáspont = -209,86 °C;
• forráspont = -195,8 °C;
• Elektronegativitás (Pauling szerint/Alred és Rokhov szerint) = 3,04/3,07;
• Oxidációs állapot: +5, +4, +3, +2, +1, 0, -1, -2, -3;
• Sűrűség (sz.) = 0,808 g/cm3 (-195,8 °C);
• Moláris térfogat = 17,3 cm 3 /mol.

Nitrogénvegyületek:

• A nitrogén oxidációs-redukciós reakcióinak egyenletei...

Nem lehet egyértelműen megnevezni azt a tudóst, aki elsőként fedezte fel a nitrogént, azon egyszerű oknál fogva, hogy 1772-ben hárman szinte egyszerre - Henry Cavendish, Joseph Priestley és Daniel Rutherford (Carl Scheele is felvehető a listára). A tudósok közül azonban egy időben nem értette meg teljesen felfedezését. Sokan a skót Daniel Rutherfordnak adják a „pálmát”, hiszen ő volt az első, aki publikált diplomamunkát, amelyben a „romlott levegő” alapvető tulajdonságait írta le.

A valódi név A. Lavoisier javasolta 1787-ben.

A nitrogén a negyedik legnagyobb mennyiségben előforduló kémiai elem a Naprendszerben (a hidrogén, a hélium és az oxigén után). A nitrogén az egyik legelterjedtebb elem a Földön:

• a föld légköre 3,87·10 18 kg nitrogént tartalmaz - 75,6% (tömeg) vagy 78,08% (térfogat);
• a földkéreg nitrogént tartalmaz (0,7-1,5) 10 18 kg;
• a földköpeny 1,3·10 19 kg nitrogént tartalmaz;
• a hidroszféra 2·10 16 kg nitrogént tartalmaz (7·10 14 kg vegyületek formájában).

A nitrogén létfontosságú szerepet játszik az élőlények életében - jelen van a fehérjékben, aminosavakban, aminokban és nukleinsavakban.

A természetes nitrogén két stabil izotópból áll: 14 N - 99,635% és 15 N - 0,365%.

A nitrogénatom 7 elektront tartalmaz, amelyek két pályán (s és p) helyezkednek el (lásd: Az atomok elektronszerkezete). A belső pálya 2 elektront tartalmaz; a külsőn - 5 (egy szabad elektronpár + három párosítatlan elektron, amely három kovalens kötést képes kialakítani; lásd: Kovalens kötés).

Más kémiai elemekkel reagálva a nitrogénatom +5-től -3-ig terjedő oxidációs állapotot mutathat (három vegyértékelektron mellett egy másik kötés is létrejöhet a donor-akceptor mechanizmus révén egy szabad elektronpárnak köszönhetően egy atommal szabad pálya).

Nitrogén oxidációs állapotok:

• +5 - HNO3;
• +4 - NO2;
• +3 - HNO2;
• +2 - NEM;
• +1-N2O;
• -1-NH2OH;
• -2-N2H4;
• -3 (leggyakoribb) - NH 3.

N 2

A nitrogénatom külső energiaszintjén fekvő három párosítatlan p-elektronja egy nyolcas szám egyenlő karjainak alakja, amelyek egymásra merőlegesek:

Nitrogénmolekula (N2) képződésekor az egyik atom X tengelye mentén elhelyezkedő p-pálya átfedésbe kerül egy másik atom hasonló p x -pályájával - a pályák metszéspontjában megnövekedett elektronsűrűség keletkezik kovalens kötés ( σ kötés).

Az egyik atom két másik pályája, amelyek az Y és a Z tengely mentén helyezkednek el, átfedik oldalfelületüket egy másik atom „testvéreivel”, további két kovalens kötést képezve ( π kötések).

Ennek eredményeként a nitrogénmolekulában (N 2) 3 kovalens kötés jön létre (két π kötés + egy σ kötés), azaz nagyon erős hármas kötés jelenik meg (lásd: Többszörös kötés).

A nitrogénmolekula nagyon erős (disszociációs energia 940 kJ/mol) és alacsony reakcióképességű.

A molekuláris nitrogén tulajdonságai

Normál körülmények között a nitrogén alacsony aktivitású anyag, ami a molekulájában lévő meglehetősen erős interatomikus kötésekkel magyarázható, mivel ezeket akár három elektronpár alkotja. Emiatt a nitrogén általában magas hőmérsékleten reagál.

• szagtalan és színtelen gáz;
• vízben rosszul oldódik;
• szerves oldószerekben oldódik;
• katalizátor jelenlétében hevítve (ionizáló sugárzás hatására) reagálhat fémekkel és nemfémekkel;
• A nitrogén oxidálószerként reagál (az oxigén és a fluor kivételével):
  • Normál körülmények között a nitrogén csak lítiummal reagál:
    6Li + N2=2Li3N;
  • Hevítéskor a nitrogén reakcióba lép a fémekkel:
    2AI+N2=2AIN;
  • 500°C hőmérsékleten és nagy nyomáson vas jelenlétében a nitrogén reakcióba lép hidrogénnel:
    N2+3H2↔2NH3;
  • 1000°C hőmérsékleten a nitrogén reakcióba lép oxigénnel, bórral, szilíciummal:
    N 2 + O 2 ↔ 2NO.
• A nitrogén redukálószerként lép kölcsönhatásba:
  • oxigénnel:
    N 2 0 +O 2 0 ↔ 2N +2 O -2 (nitrogén-monoxid II)
  • fluorral:
    N 2 0 +3F 2 0 = 2N+3F 3 -1 (nitrogén-fluorid III)

Nitrogén beszerzése és felhasználása

Nitrogén termelés:

• iparilag a nitrogént a levegő cseppfolyósításával, majd a nitrogén elpárologtatásával történő elválasztásával nyerik;
• laboratóriumi módszerek a nitrogén előállítására:
  • az ammónium-nitrit bomlása:
    NH4NO2 = N2 + 2H2O;
  • salétromsav redukciója aktív fémekkel:
    36HNO3 + 10Fe = 10Fe(NO3)3 + 3N2 + 18H2O;
  • fém-azidok (tiszta nitrogén) bomlása:
    2NaN3 → (t) 2Na + 3N2;
  • A légköri nitrogén a levegő és a forró koksz reakciójával keletkezik:
    O 2 + 4N 2 + 2C → 2CO + 4N 2;
  • ammónia átvezetésével réz(II)-oxidon t=700°C-on:
    2NH3 + 3CuO → N2 + 3H2O + 3Cu.

A nitrogén alkalmazása:

• semleges környezet kialakítása a kohászatban;
• ammónia és salétromsav szintézise;
• robbanóanyagok gyártása;
• alacsony hőmérséklet létrehozása;
• ásványi műtrágyák gyártása: kálium-nitrát (KNO 3); nátrium-nitrát (NaNO 3); ammónium-nitrát (NH 4 NO 3); mész-nitrát (Ca(NO 3) 2).

Nitrogén

NITROGÉN-A; m.[Francia azote a görögből. an- - nem-, anélkül- és zōtikos - életet adni]. Kémiai elem (N), színtelen és szagtalan gáz, amely nem támogatja a légzést és az égést (térfogatban és tömegben a levegő zömét alkotja, a növények táplálkozásának egyik fő eleme).

◁ Nitrogén, oh, oh. A-edik sav. A műtrágyák. Nitrogén, oh, oh. A-edik sav.

nitrogén

(lat. Nitrogén), a periódusos rendszer V. csoportjának kémiai eleme. A név görögből. az a... negatív előtag, a zōē pedig az élet (nem támogatja a légzést és az égést). A szabad nitrogén 2 atomos molekulákból áll (N 2); színtelen és szagtalan gáz; sűrűsége 1,25 g/l, t pl –210ºC, t kip –195,8°C. Kémiailag nagyon inert, de reakcióba lép átmeneti fémek összetett vegyületeivel. A levegő fő összetevője (a térfogat 78,09%-a), amelynek elválasztása során ipari nitrogén keletkezik (több mint 3/4 az ammónia szintézisére megy el). Inert közegként használják számos technológiai folyamathoz; a folyékony nitrogén hűtőközeg. A nitrogén az egyik fő biogén elem, amely a fehérjék és nukleinsavak része.

NITROGÉN

NITROGÉN (lat. Nitrogénium - nitrátot eredményez), N (értsd: „en”), a periódusos rendszer VA csoportjának második periódusának kémiai eleme, 7-es rendszám, 14,0067 atomtömeg. Szabad formájában színtelen, szagtalan és íztelen gáz, vízben rosszul oldódik. Nagy szilárdságú kétatomos N 2 molekulákból áll. Nem fémekre utal.
A természetes nitrogén stabil nuklidokból áll (cm. NUKLID) 14 N (tartalom a keverékben 99,635 tömegszázalék) és 15 N. A külső elektronikus réteg konfigurációja 2 s 2 2p 3 . A semleges nitrogénatom sugara 0,074 nm, az ionok sugara: N 3- - 0,132, N 3+ - 0,030 és N 5+ - 0,027 nm. A semleges nitrogénatom szekvenciális ionizációs energiái rendre 14,53, 29,60, 47,45, 77,47 és 97,89 eV. A Pauling-skála szerint a nitrogén elektronegativitása 3,05.
A felfedezés története
D. Rutherford skót tudós fedezte fel 1772-ben a szén, a kén és a foszfor égéstermékeinek összetételében, mint légzésre és égésre alkalmatlan gázt („fullasztó levegő”), és a CO 2 -vel ellentétben nem szívja fel lúgos oldat. Hamarosan a francia kémikus, A. L. Lavoisier (cm. LAVOISIER Antoine Laurent) arra a következtetésre jutott, hogy a „fojtó” gáz a légköri levegő része, és az „azote” nevet javasolta neki (a görög azoos - élettelen szóból). 1784-ben G. Cavendish angol fizikus és kémikus (cm. CAVENDISH Henry) megállapította a nitrogén jelenlétét a nitrátban (innen ered a nitrogén latin neve, amelyet J. Chantal francia kémikus javasolt 1790-ben).
A természetben lenni
A természetben a szabad (molekuláris) nitrogén a légköri levegő része (levegőben 78,09 térfogat% és 75,6 tömeg% nitrogén), kötött formában pedig - két nitrát összetételében: nátrium-NaNO 3 (Chilében található, innen a neve chilei salétrom (cm. CHILEI SÓPÉTER)) és a kálium KNO 3 (Indiában található, innen származik az indiai salétrom elnevezés) - és számos más vegyület. A nitrogén a 17. helyen áll a földkéreg bőségében, és a földkéreg tömegének 0,0019%-át teszi ki. A nitrogén a neve ellenére minden élő szervezetben jelen van (1-3% száraz tömegben), a legfontosabb biogén elem. (cm. BIOGÉN ELEMEK). A fehérjék, nukleinsavak, koenzimek, hemoglobin, klorofill és sok más biológiailag aktív anyag molekulájának része. Egyes úgynevezett nitrogénmegkötő mikroorganizmusok képesek a levegő molekuláris nitrogénjét asszimilálni, és más szervezetek által felhasználható vegyületekké alakítani (lásd Nitrogénkötés (cm. NITROGÉN RÖGZÍTÉS)). A nitrogénvegyületek élő sejtekben történő átalakulása minden szervezetben az anyagcsere legfontosabb része.
Nyugta
Az iparban a nitrogént a levegőből nyerik. Ehhez a levegőt először lehűtik, cseppfolyósítják, és a folyékony levegőt desztillációnak vetik alá. A nitrogén forráspontja valamivel alacsonyabb (-195,8°C), mint a levegő másik komponensének, az oxigénnek (-182,9°C), így ha a folyékony levegőt finoman melegítjük, először a nitrogén párolog el. A nitrogéngázt sűrített formában (150 atm vagy 15 MPa) szállítják a fogyasztóknak, fekete palackokban, sárga „nitrogén” felirattal. A folyékony nitrogént Dewar-lombikban tárolja (cm. DEWARD VESSEL).
A laboratóriumban tiszta („kémiai”) nitrogént úgy állítanak elő, hogy NH 4 Cl telített ammónium-klorid-oldatot adnak a szilárd nátrium-nitrit NaNO 2-hoz melegítés közben:
NaNO 2 + NH 4 Cl = NaCl + N 2 + 2H 2 O.
Szilárd ammónium-nitritet is melegíthet:
NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O.
Fizikai és kémiai tulajdonságok
A gáznemű nitrogén sűrűsége 0 °C-on 1,25046 g/dm 3, a folyékony nitrogéné (forrásponton) 0,808 kg/dm 3. A nitrogéngáz normál nyomáson –195,8 °C hőmérsékleten színtelen folyadékká, –210,0 °C hőmérsékleten fehér szilárd anyaggá alakul. Szilárd állapotban két polimorf módosulat formájában létezik: –237,54 °C alatt a köbös rácsos forma stabil, felette a hatszögletű rácsos forma.
A nitrogén kritikus hőmérséklete –146,95 °C, kritikus nyomása 3,9 MPa, a hármaspont –210,0 °C hőmérsékleten és 125,03 hPa nyomáson van, amiből az következik, hogy a nitrogén szobahőmérsékleten nincs. , még nagyon nagy nyomáson sem lehet folyadékká alakítani.
A folyékony nitrogén párolgáshője 199,3 kJ/kg (forrásponton), a nitrogén olvadási hője 25,5 kJ/kg (–210 °C hőmérsékleten).
Az atomok kötési energiája az N 2 molekulában nagyon magas, és eléri a 941,6 kJ/mol értéket. Egy molekulában az atomok középpontjai közötti távolság 0,110 nm. Ez azt jelzi, hogy a nitrogénatomok közötti kötés hármas. Az N 2 molekula nagy szilárdsága a molekuláris orbitális módszer keretein belül magyarázható. Az N 2 molekulában lévő molekulapályák kitöltésének energiasémája azt mutatja, hogy csak a benne lévő kötő s- és p-pályák töltődnek ki elektronokkal. A nitrogénmolekula nem mágneses (diamágneses).
Az N 2 molekula nagy szilárdsága miatt a különböző nitrogénvegyületek bomlási folyamatai (beleértve a hírhedt robbanékony RDX-et is) (cm. RDX)) hevítés, ütközés stb. hatására N 2 -molekulák képződnek. Mivel a keletkező gáz térfogata sokkal nagyobb, mint az eredeti robbanóanyag térfogata, robbanás következik be.
Kémiailag a nitrogén meglehetősen inert, és szobahőmérsékleten csak a fém lítiummal reagál (cm. LÍTIUM) szilárd lítium-nitrid Li 3 N képződésével. A vegyületekben különböző oxidációs állapotokat mutat (–3-tól +5-ig). Hidrogénnel ammóniát képez (cm. AMMONIA) NH3. A hidrazint közvetve nyerik (nem egyszerű anyagokból) (cm. HIDRAZIN) N 2 H 4 és sósav HN 3. Ennek a savnak a sói azidok (cm. AZIDS). Az ólom-azid Pb(N 3) 2 becsapódáskor lebomlik, ezért detonátorként használják, például tölténykapszulákban.
Számos nitrogén-oxid ismert (cm. NITROGÉN-OXIDOK). A nitrogén nem reagál közvetlenül a halogénekkel NF 3 , NCl 3 , NBr 3 és NI 3 , valamint számos oxihalogenid (olyan vegyületek, amelyek a nitrogénen kívül halogén- és oxigénatomokat is tartalmaznak, például NOF 3 ) közvetett módon keletkeznek; .
A nitrogén-halogenidek instabilak, és hevítéskor (egyes esetekben tárolás közben) könnyen lebomlanak egyszerű anyagokká. Így az ammónia és a jódotinktúra vizes oldatának összekeverésekor NI 3 kicsapódik. A száraz NI 3 még enyhe ütés esetén is felrobban:
2NI 3 = N 2 + 3I 2.
A nitrogén nem lép reakcióba kénnel, szénnel, foszforral, szilíciummal és néhány más nemfémmel.
Hevítéskor a nitrogén reakcióba lép magnéziummal és alkáliföldfémekkel, és M 3 N 2 általános képletű sószerű nitrideket eredményez, amelyek vízzel lebomlanak, és megfelelő hidroxidokat és ammóniát képeznek, például:
Ca 3 N 2 + 6H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH 3.
Az alkálifém-nitridek hasonlóan viselkednek. A nitrogén és az átmeneti fémek kölcsönhatása különféle összetételű, szilárd fémszerű nitridek képződéséhez vezet. Például, amikor a vas és a nitrogén kölcsönhatásba lép, Fe 2 N és Fe 4 N összetételű vas-nitridek képződnek.
Az összetett szervetlen nitrogénvegyületek közül a salétromsav a legfontosabb (cm. SALÉTROMSAV) HNO 3, sói nitrátok (cm. NITRÁTOK), és salétromsav HNO 2 és sói nitritek (cm. NITRITEK).
Alkalmazás
Az iparban a nitrogéngázt főként ammónia előállítására használják (cm. AMMONIA). Kémiailag inert gázként a nitrogént inert környezet biztosítására használják különféle kémiai és kohászati ​​folyamatokban, gyúlékony folyadékok szivattyúzásakor. A folyékony nitrogént széles körben használják hűtőközegként (cm. HŰTŐKÖZEG), az orvostudományban, különösen a kozmetológiában használják. A nitrogén ásványi műtrágyák fontosak a talaj termékenységének megőrzésében (cm.ÁSVÁNYI TRÁGYÁK).

enciklopédikus szótár. 2009 .

Szinonimák:

Nézze meg, mi a „nitrogén” más szótárakban:

- (N) kémiai elem, gáz, színtelen, íztelen és szagtalan; a levegő 4/5-ét (79%) teszi ki; üt tömeg 0,972; atomtömeg 14; 140 °C-on folyadékká kondenzálódik. és nyomás 200 atmoszféra; számos növényi és állati anyag alkotóeleme. Szótár… … Orosz nyelv idegen szavak szótára

NITROGÉN- NITROGÉN, vegyszer. elem, szimbólum N (francia AZ), 7-es sorozatszám, at. V. 14,008; forráspont 195,7°; 1 l A. 0°-on és 760 mm nyomáson. súlya 1,2508 g [lat. Nitrogénium („salétromképző”), német. Stickstoff („fullasztó… Nagy Orvosi Enciklopédia

- (lat. Nitrogénium) N, a periódusos rendszer V. csoportjába tartozó kémiai elem, 7-es rendszám, 14,0067 atomtömeg. A név a görögből negatív előtag és zoe élet (nem támogatja a légzést vagy az égést). A szabad nitrogén 2 atomból áll.... Nagy enciklopédikus szótár

nitrogén- a m azote m. Arab. 1787. Lexis.1. alkimista A fémek első anyaga a fémhigany. Sl. 18. Paracelsus elindult a világ végére, mindenkinek felajánlotta Laudanumát és Azothját nagyon kedvező áron, minden lehetséges... ... Az orosz nyelv gallicizmusainak történeti szótára

- (Nitrogén), N, a periódusos rendszer V. csoportjába tartozó kémiai elem, 7-es rendszám, 14,0067 atomtömeg; gáz, forráspont 195,80 shs. A nitrogén a levegő fő összetevője (78,09 térfogatszázalék), és minden élő szervezet része (az emberi szervezetben... ... Modern enciklopédia

Nitrogén- (Nitrogén), N, a periódusos rendszer V. csoportjába tartozó kémiai elem, 7-es rendszám, 14,0067 atomtömeg; gáz, forráspontja 195,80 °C. A nitrogén a levegő fő összetevője (78,09 térfogatszázalék), és minden élő szervezet része (az emberi szervezetben... ... Illusztrált enciklopédikus szótár

- (kémiai jele N, atomtömeg 14) az egyik kémiai elem színtelen, szagtalan, íztelen; nagyon kevéssé oldódik vízben. Fajsúlya 0,972. A genfi ​​Pictetnek és a párizsi Calhetnek sikerült nagy nyomásnak kitenni a nitrogén kondenzációját... Brockhaus és Efron enciklopédiája

N (lat. Nitrogenium * a. nitrogén; n. Stickstoff; f. azot, nitrogén; i. nitrogén), vegyi. az V. csoport eleme periodikus. Mengyelejev rendszer, at.sci. 7, at. m 14.0067. 1772-ben nyitották meg kutató D. Rutherford. Normál körülmények között A.… … Földtani enciklopédia

Férfi, chem. bázis, salétrom fő eleme; salétrom, salétrom, salétrom; levegőnk fő, mennyiségi összetevője is (nitrogén 79 térfogat, oxigén 21). Nitrogéntartalmú, nitrogéntartalmú, nitrogéntartalmú, nitrogéntartalmú. A kémikusok megkülönböztetik... Dahl magyarázó szótára

Organogén, nitrogén Orosz szinonimák szótára. nitrogén főnév, szinonimák száma: 8 gáz (55) nem fém... Szinonima szótár

Nitrogén olyan gáz, amely eloltja a lángokat, mert nem ég és nem támogatja az égést. Folyékony levegő frakcionált desztillációjával nyerik, és nyomás alatt tárolják acélhengerekben. A nitrogént főként ammónia és kalcium-ciánamid előállítására használják, és... ... Hivatalos terminológia

Könyvek

• Kémiai tesztek Nitrogén és foszfor Szén és szilícium Fémek 9. osztály A tankönyvhöz G E Rudzitis F G Feldman Chemistry Grade 9, Borovskikh T.. Ez a kézikönyv teljes mértékben megfelel a szövetségi állam oktatási szabványának (második generáció). A kézikönyv a tankönyv témáit felölelő teszteket tartalmaz G. E. Rudzitis, F. G....