Sloučeniny dusíku. vlastnosti dusíku

Porodu dusičnanu - přeložená z latinského slova Nitrogenium. Tento titul dusík - chemický prvek s atomovým číslem 7, hlava 15. skupiny v dlouhé verzi periodické tabulky. Ve formě jednoduché látky, složené ze země rozděleny airbagu - atmosféru. Různé dusíkatých sloučenin nalezený v zemské kůře a živé organismy jsou široce používány v průmyslu, vojenství, zemědělství a zdravotnictví.

Proč je dusík nazývá „dusí“ a „mrtvé“

Jako historici chemie naznačují poprvé dostal tuto jednoduchou látku Henry Cavendish (1777). Vědecké prochází vzduch přes žhavé uhlíky pro absorpci reakčních produktů za použití alkálie. V důsledku zkušeností výzkumníka nalezeno bezbarvý plyn bez zápachu, nezreagovaný uhlí. Cavendish nazval „dusí air“ pro neschopnost udržet dýchání a spalování.

Moderní chemické být vysvětleno, že kyslík se nechá reagovat s uhlím, se vytvoří oxid uhličitý. Zbývající „dusí“ vzduchu byl z větší části molekul N _2. Cavendish a další vědci v té době o této záležitosti není dosud známa, i když dusíku a dusičnanové sloučeniny pak byly široce používány v ekonomice. Vědec řekl o neobvyklém plynu kolegovi provést podobné pokusy - Joseph Priestley.

Zároveň Carl Scheele upozornil na neznámé složky vzduchu, ale nepodařilo správně vysvětlit její původ. Pouze Daniel Rutherford v roce 1772, si uvědomil, že těchto pokusech „dusivé“ „zkažené“ plyn - dusík. Někteří vědci se domnívají, jeho objevitel - stále je debata historiků vědy.

15 let po experimentech Rutherfordovým slavný chemik Antuan Lavuaze navrhuje nahradit termín vzduch „zkažené“ odkazuje na dusík, na druhé straně - Nitrogenium. V době, kdy bylo prokázáno, že tato látka nehoří, nepodporuje dýchání. Pak tam byly ruský název „dusík“, který je interpretován různými způsoby. Často se říká, že tento pojem znamená „bez života“. Následné studie vyvrací rozšířené přesvědčení o vlastnostech látek. Dusíkaté sloučeniny - proteiny - hlavní makromolekuly ve složení živých organismů. Pro konstrukci rostliny absorbují z půdy minerální výživy nezbytné prvky - ^2- iontů NO ₃ a NH ^4+.

Dusík - chemický prvek

Porozumět atomové struktury a vlastností přispívá k periodické soustavy (PS). Poloha chemického prvku v periodické tabulce, lze definovat nukleární náboj, počet protonů a neutronů (hmotnostní číslo). Je třeba dávat pozor na hodnotu atomové hmotnosti - to je jedna z hlavních charakteristik prvku. období se počet odpovídá počtu energetických hladin. Krátká verze periodické tabulky číslo skupiny odpovídá počtu elektronů ve vnějším úrovni energaticheskom. Shrneme-li data v obecných charakteristik dusíku podle své polohy v periodické soustavy:

• To je nekovový prvek je v pravém horním rohu SS.
• Chemická značka: N.
• Pořadové číslo: 7.
• Relativní atomová hmotnost: 14,0067.
• Formule těkavé vodíkové sloučeniny: _NH3 (amoniak).
• Formy vyšší oxid N ₂ O _5, která se rovná mocenství dusíku V.

Struktura atom dusíku:

• nukleární poplatek 7.
• Počet protonů: 7; počet neutronů: 7.
• Počet energetických hladin: 2.
• Celkový počet elektronů: 7; e vzorec: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Podrobnosti studoval stabilní izotopy № prvek 7, jejich hmotnostní čísla - 14 a 15. Obsah lehkým atomů, ze kterých je 99,64%. Jádra krátkotrvajícího radioaktivní izotop je také 7 protony, a množství neutronů značně liší: 4, 5, 6, 9, 10.

Dusík v přírodě

V rámci molekul vzduchu jsou přítomny zemin plášť jednoduchá látka, jejíž vzorec - _N2. Obsah dusíku v atmosféře je asi 78,1% objemových. Anorganické sloučeniny chemický prvek v zemské kůře - různé amonné soli a dusičnany (ledek). Sloučeniny obecného vzorce a jména některých z nejdůležitějších látek:

• _NH3, amoniak.
• _NO2, oxid dusičitý.
• NaNO ₃ Dusičnan sodný.
• (NH _{4) 2SO 4,} síran amonný.

Mocenství dusíku v posledních dvou sloučenin - IV. Uhlí, půdy, živé organismy také obsahovat atomy dusíku ve vázané formě. Dusík je součástí aminokyselin makromolekul, DNA a RNA nukleotidů, hormonů a hemoglobin. Celkový obsah chemického prvku v lidském těle dosáhne 2,5%.

jednoduchá substance

Dusík ve formě diatomic molekul - největší objem a hmotnost atmosféře vzduchu. Látka, jejíž složení je N _2, nemá žádný zápach, barvu a chuť. Tento plyn je více než 2/3 vzduch zemní plášť. Kapalný dusík je bezbarvá látka, jako je voda. Vře při teplotě -195,8 ° C M (N ₂₎ = 28 g / mol. Jednoduché látka něco jednodušší kyslík, dusík, vzduch, jeho hustota je v blízkosti 1.

Atomy v molekule se vážou pevně 3 sdílené elektronové páry. Sloučenina podle vynálezu vykazuje vysokou chemickou odolnost, která ji odlišuje od kyslíku a dalších plynných látek. Pro molekuly dusíku, je rozdělen na jednotlivé atomy nezbytné vynakládat energie 942.9 kJ / mol. Kontakt ze tří párů elektronů je velmi silná, začne rozkládat při zahřátí nad 2000 ° C,

prakticky nedochází, za normálních podmínek, disociaci molekul na atomy. Chemická inertnost je také způsobeno dusíku úplné absence polarity v jeho molekule. Jsou vzájemně velmi slabě navzájem, čímž se pracovní plynné skupenství při normálním tlaku a při teplotě blízké teplotě místnosti. Nízká chemická aktivita molekulárního dusíku se používá v různých postupů a zařízení, kde je nutné vytvořit inertní prostředí.

Disociace molekul N ₂ může dojít vlivem slunečního záření v horní atmosféře. Atomový dusík je vytvořen, který reaguje s určitými kovů a nekovů za normálních podmínek (fosforu, síry, arsenu). Výsledkem je syntéza látky, které jsou půdních podmínkách získaných nepřímo.

dusík valence

Vnější elektronový obal atomu tvoří 2 y 3 a p elektron. Tyto negativní dusík může poskytnout částice při interakci s jinými prvky, které odpovídají jeho schopností redukovat. Sousední chybějící oktet až 3 atomy elektronů vykazuje oxidační schopnosti. Elektronegativita dusíku nižší než její kovové vlastnosti jsou méně výrazné než fluor, kyslík a chlor. Při interakci s těmito chemickými prvky dusík dává elektronů (oxidují). Redukce na záporných iontů s následnou reakcí s jinými kovy a nekovů.

Typické dusík Valence - III. V tomto případě jsou chemické vazby jsou tvořeny vnějším p-přitažlivosti elektronů a vytvoření společného (vazebné) páru. Dusík je schopná tvořit donor-akceptorové vazby vzhledem k jeho volný elektronový pár, jako je amonný iont NH ^4+.

Dostat se do laboratoře a průmysl

Jeden laboratorní metody založené na oxidačních vlastností oxidu mědi. Používá dusíku sloučeniny s vodíkem - amoniak _NH3. Tento nepříjemný vonící plyn vzaimoddeystvuet s práškovým oxidem mědi černé. Výsledná reakční vytváří dusík a zdá se, kovová měď (červený prášek). Naneseny na stěnách trubek waterdrops - další reakční produkt.

Další laboratorní metoda, která používá sloučeniny dusíku s kovy - azidem, například _NaN3. Získané plynu, který nemusí být vyčištěny od nečistot.

Laboratoř se provádí rozklad dusitanu amonného na dusík a vodu. Pro zahájení reakce, je potřeba vytápění, pak proces pokračuje za vývoje tepla (exotermní). Dusík je kontaminován nečistotami, takže se vyčistí a vysuší.

Příprava dusíku v průmyslu:

• frakční destilace kapalného vzduchu - metoda, která využívá fyzikální vlastnosti dusíku a kyslíku (jiný bod varu);
• chemická reakce vzduchu s horkým uhlím;
• adsorpční separaci plynů.

Interakce s kovy a vodíkových - oxidační vlastnosti

Setrvačné trvanlivé molekuly neumožňuje nějakou přímou syntézu sloučenin dusíku. Pro aktivaci atomy nutné k silnému zahřívání nebo ozáření látky. Dusík může reagovat s lithiem při teplotě místnosti, s hořčíku, vápníku a sodíku, reakce probíhá pouze ohřev. Odpovídající nitridy kovů jsou vytvořeny.

Interakce dusíku s vodíkem se provádí při vysoké teplotě a tlaku. Také tento proces vyžaduje katalyzátor. Amoniak získá - jedna z nejdůležitějších chemické syntézy. Dusík, jako oxidační činidlo, ukazuje na jejich tri negativní oxidačních stavů:

• 3 (amoniak a další sloučeniny dusíku, vodík - nitridy);
• -2 (hydrazin N ₂ H _4);
• -1 (hydroxylamin NH _2OH).

Nejdůležitější nitrid - Amoniak - připravují ve velkých množstvích v průmyslu. Velkým problémem po dlouhou dobu zůstávala chemická inertnost dusíku. Jeho zdroje surovin byly dusičnan, ale nerostů začal rychle klesá s růstem výroby.

Velkým úspěchem chemické vědy a praxe bylo vytvoření amoniakálního dusíku fixace technika v průmyslovém měřítku. Ve speciálních sloupců je přímou syntézou - reverzibilní proces mezi dusíkem, získané ze vzduchu a vodíku. Při vytvoření optimálních podmínek, posunuje rovnováhu této reakce na straně výrobku, za použití katalyzátoru výtěžek amoniaku je 97%.

Interakce s kyslíkem - redukční vlastnosti

Za účelem zahájení reakce dusíku a kyslíku, musí být silné zahřívání. Mají dostatečnou energií elektrický oblouk a blesk vypouštění do atmosféry. Mezi nejdůležitější anorganické sloučeniny, ve kterých je dusík v jejích pozitivních oxidačních stavech:

• 1 (oxid dusíku (I), N ₂ O);
• 2 (NO oxidu dusnatého);
• 3 (oxid dusíku (III), N ₂ O _3, HNO ₂ kyselina dusitá, jejich dusitanové soli);
• 4 (oxid dusičitý (IV) NO _2);
• 5 (dusík oxid (V) N ₂ O _{5, HNO3} kyselina dusičná, dusičnany).

Hodnota přirozeně se vyskytující

Rostliny absorbují amoniové ionty a dusičnanových aniontů z půdy použité pro syntézu chemických reakcí organických molekul v buňkách stále běží. Atmosférický dusík uzlík bakterie mohou asimilovat - mikroskopické subjekty, které jsou uzlíky na kořenech luštěnin. V důsledku toho se tato skupina rostlin obdržel požadovanou baterii, obohacuje půdu.

V tropických bouří nastat oxidační reakce atmosférického dusíku. Oxidy se rozpustí za vzniku kyselin, tyto sloučeniny dusíku vstoupit do půdy ve vodě. Vzhledem k koloběhu prvků v přírodě jsou neustále doplňovány své zásoby v zemské kůře, ve vzduchu. Komplexní organické molekuly, které obsahují dusík ve svém složení, jsou degradovány bakterií na anorganických složek.

praktické využití

Nejdůležitější sloučeniny dusíku pro zemědělství - vysoce rozpustná sůl. Absorbován rostliny močoviny dusičnanu (sodík, draslík, vápník), amonné sloučeniny (čpavková voda, chlorid, síran, dusičnan amonný).
Inertní vlastnosti dusík rostliny neschopnost absorbovat z vnějšího vést k potřebě, aby velké dávky ročně dusičnany. Části rostlin organismu jsou schopny ukládat makrobuňku sílu „pro budoucnost“, což snižuje kvalitu výrobku. Přebytečné dusičnany v zelenině a ovoci může způsobit otravu u lidí, růst zhoubných nádorů. Kromě zemědělství, dusíkaté sloučeniny se používají v jiných průmyslových odvětvích:

• pro přípravu léčiv;
• Pro chemické syntézy vysokomolekulárních sloučenin;
• pro výrobu výbušnin z trinitrotoluenu (TNT);
• pro výrobu barviv.

NO oxid najde použití v chirurgii, látka má analgetický účinek. Ztráta citlivosti při vdechování plynu si všiml, že i první výzkumníci dusík chemické vlastnosti. Takže tam byl společný název „rajský plyn“.

Problém dusičnanů v zemědělských produktech

Soli kyseliny dusičné - Dusičnany - obsahoval jednou nabitý aniont NO ^3. Stále používá starý název skupiny látek - dusičnanu amonného. Dusičnany se používají k hnojení polí, ve sklenících, zahradách. Přivést je na jaře před výsadbou, v létě - v podobě tekuté krmení. Samy o sobě, tato látka nepředstavuje velké nebezpečí pro lidi, ale v těle, které jsou přeměněny na dusitany, pak do nitrosaminy. Dusitan NO ^2- iontů - toxické částice, které způsobují oxidaci dvojmocného železa v molekulách hemoglobinu v trojmocných iontů. V tomto stavu, je hlavní podstata lidské a zvířecí krve není schopen přenášet kyslík a odstraňování oxidu uhličitého z tkání.

Čím nebezpečnější dusičnan kontaminace potravin pro lidské zdraví:

• maligní tumory vznikající při konverzi dusičnanů na nitrosaminy (karcinogenní);
• Vývoj ulcerózní kolitidy,
• hypotenze nebo hypertenze;
• srdeční selhání;
• s poruchami krevní srážlivosti
• léze jater, slinivky břišní a rozvoji diabetu;
• Vývoj selhání ledvin;
• chudokrevnost, poruchy paměti, pozornosti a inteligence.

Současné použití různých produktů s velkými dávkami dusičnanů vede k akutní otravy. Zdroje mohou být rostliny, pitná voda, hotová jídla z masa. Namočením v čisté vodě a vaření může vést ke snížení nutriční obsah dusičnanů produktů. Výzkumní pracovníci zjistili, že vyšší dávky nebezpečných sloučenin pozorovány v nezralých a skleníkových rostlinné výroby.

Fosfor - element pniktogeny

Atomy chemických prvků, které jsou ve stejné svislé sloupce periodické soustavy, mají společné vlastnosti. Fosfor se nachází ve třetí třetině, se vztahuje na skupinu 15, jakož i dusík. Struktura prvky podobné atomy, ale existují rozdíly ve vlastnostech. Dusík a fosfor vykazují negativní valenční a oxidační stav III v jejich sloučenin s kovy a vodíku.

Mnoho fosforu reakce probíhají při běžných teplotách, chemicky aktivní prvek. Se nechá reagovat s kyslíkem za vzniku P ₂ O ₅ vyšší oxid. Vodný roztok tohoto materiálu má vlastnosti kyseliny (metafosforečné). Zatímco zahřívání kyseliny ortofosforečné se získá. To definuje množství typů solí, z nichž mnohé jsou minerální hnojiva, například superfosfát. Sloučeniny dusíku a fosforu jsou důležitou součástí cyklu hmoty a energie na naší planetě, používané v průmyslu, zemědělství a dalších oborech.