Nitrogén - egy rövid leírást
Ebből származik a görög szó azoos - élettelen, latin Nitrogenium. Kémiai jele elem - N. Nitrogén - kémiai elem a csoport V a periódusos rendszer, a sorszám 7, relatív atomtömeg 14,0067; gáz színtelen, szagtalan és íztelen.
Történelmi háttér.
Nitrogén vegyületek - nitrát, salétromsav, ammónia - ismertek voltak jóval azelőtt megszerzése nitrogén szabad állapotban. 1772-ben Rutherford, DI, égő foszfor és egyéb anyagok üveg harang azt mutatta, hogy a fennmaradó után az égési gáz, amit az úgynevezett „fojtogató levegő” nem támogatja a légzés és az égés. 1787-ben, Lavoisier megállapította, hogy az „élet” és a „fojtogató” gázok alkotják a levegőben, ez egy egyszerű dolog, és azt javasolta a nevét „nitrogén”. 1784-ben H. Cavendish azt mutatta, hogy a nitrogén-része a nitrát; innen ered a neve a nitrogén (egy késő nitrum - nitrát és görög gennao - megszületett, én termelnek) javasolta 1790-ben JA Chaptal. A tizenkilencedik század elején. Tisztázódott a kémiai semlegesség nitrogén szabad állapotban, és kizárólagos szerepet más elemeket rokon vegyületek, mint a nitrogén.
Atom, molekula.
A külső elektron héj a nitrogénatom 5 elektronok (a magányos pár és egy egyetlen páratlan három - konfiguráció 2s22p3). A legtöbb esetben a nitrogén vegyületek miatt a 3. kovalens a párosítatlan elektronok (mint ammónia NH3). A jelenléte magányos pár elektronok képződését eredményezheti egy másik kovalens kötés, és a nitrogén válik 4-kovalens (például az ammónium-ion NH4 +). Nitrogén oxidáció mértékét változhat +5 (a N2O5) -3 (c NH3). Normál körülmények között a szabad állapotban formái nitrogén molekula N2, ahol a nitrogénatomok vannak összekötve három kovalens kötések. A nitrogén-molekula nagyon stabil: a disszociációs energia atomok 942,9 kJ / mol, így még hőmérsékleten 33000S disszociációfok nitrogén csak körülbelül 0,1%.
Fizikai és kémiai tulajdonságok.
A nitrogén az valamivel könnyebb, mint a levegő; sűrűsége 1,2506 kg / m3 (00C és 101,325 N / m2 vagy 760 mm. Hg. v.), op-209,860S, B.P.-195,80S. A nitrogént cseppfolyós nehezen: a kritikus hőmérséklet viszonylag alacsony (-147,10S) és a magas kritikus nyomása 3,39 MN / m2 (34,6 kgf / cm2), a sűrűsége a folyékony nitrogén 808 kg / m3. Nitrogén a vízben kevésbé oldódik, mint az oxigén: a 00C 1 m3-H2O feloldunk 23,3 g nitrogént. Jobb, mint a víz, nitrogén oldódik egyes szénhidrogének.
Csak az ilyen aktív fémek például lítium, kalcium, magnézium, nitrogén reagál hevítve viszonylag alacsony hőmérsékleten. A legtöbb más elemek, a nitrogén reagál magas hőmérsékleten, és a katalizátor jelenlétében. Tanulmányozták nitrogénvegyület oxigénnel, N2O, NO, N2O3, NO2 és N2O5. Ezek közül a közvetlen kölcsönhatása elemek (40000S) kialakított monoxid NO, amely lehűléskor több könnyen oxidálódik dioxid NO2. A levegő, a nitrogén-oxidok képződnek légköri kisülések. Ezek úgy állíthatók elő is a műveletet a keveréket nitrogén oxigénnel ionizáló sugárzásnak. Amikor vízben oldjuk, nitrogén és nitrogén-N2O3 N2O5 anhidridek rendre kapott NNO2 salétromossavval és salétromsav HNO3 sóképzésre - nitrátok és nitritek. Nitrogén hidrogénnel van csatlakoztatva csak magas hőmérséklet és a katalizátor jelenlétében, és ammónia keletkezne NH3. Továbbá az ammónia, ismertek és számos egyéb nitrogénvegyületek hidrogén, mint a hidrazin H2N-NH2, diimidet HN-NH, azoimid HN3 (HN = N = N), oktazon N8H14 stb.; a legtöbb nitrogén-vegyületek a hidrogén-kiosztott csak formájában szerves származékai. Halogénekkel nitrogén nem lépnek közvetlen, úgy, hogy az összes nitrogén-halogenidek kapott közvetett módon, mint például a nitrogén-fluorid NF3 -, amikor a fluor reagáltatjuk ammóniával. Jellemzően, a nitrogén-halogenidek - malostoykie vegyület (kivéve NF3); ellenállóbb oxi-halogenidek nitrogén - NOF, NOCI, nobr, NO2F és NO2CI. A kén is előfordul a közvetlen nitrogénvegyület; dinitrogén-kén N4S4 reakciójával nyert kén a folyékony ammónia. A reakcióban a forró koksz nitrogén keletkezik cián (CN) 2. melegítés nitrogénatmoszférában acetilénhez C2H2 15000S nyerhető hidrogén-cianid HCN. A kölcsönhatás nitrogén és a fém magas hőmérsékleten képződéséhez vezet a nitridek (például, Mg3N2).
Az intézkedés alapján a hagyományos elektromos kisülés nitrogénnel vagy bomlása bór-nitrid, titán, magnézium és kalcium, valamint az elektromos kisülések a levegőben alkothatnak az aktív nitrogén, molekulák keverékét és nitrogénatomok, amelynek megnövekedett az energiatartalom. Ellentétben a molekuláris, aktív nitrogén erőteljesen reagáltatjuk oxigén, hidrogén, kén-gőzt, foszfor és egyes fémek.
A nitrogén egy része számos fontos szerves vegyületek (aminok, amino-, nitro-, stb).
Előállítása és alkalmazása.
A laboratóriumban, a nitrogén könnyen melegítve előállíthatók koncentrált ammónium-nitrit: NH4NO2. N2 + 2H2O. A műszaki Eljárás nitrogén szétválasztásán alapuló korábban cseppfolyósított levegő, amelyet azután a desztilláció.
A nagy részét a termelt szabad nitrogént alkalmazunk az ipari termelés az ammónia, amelyet azután jelentős mennyiségben kerül feldolgozásra a salétromsav, a műtrágyák, robbanóanyagok, és így tovább. D. A közvetlen szintézisét ammóniát az elemek ipari jelentőségű a kötődését a nitrogénnek a levegőben fejlődött 1905 ciánamidmódszer, azon a tényen alapul, hogy a kalcium-karbid 10000S (melegítésével kapott keverékét szén mész elektromos kemencében) reakcióba lép a szabad nitrogén: CaC2 + N2. CaCN2 + C. A kapott kalcium-ciánamid által az intézkedés a túlhevített vízgőz bomlik, hogy kiadja az ammónia: CaCN2 + 3H2O. CaCO3 + 2NH3.
Nitrogén-szabadon elérhető használják számos iparágban .. Amint semleges környezetben a különböző kémiai és metallurgiai folyamatok, hogy kitöltse a hézagot a higany hőmérők, ha a pumpáló gyúlékony folyadékok, stb Folyékony nitrogén találja alkalmazás különböző hűtőrendszerekben. Úgy tárolni és szállítani acél Dewar edények, nitrogén gáz összenyomódik - a hengerekben. Széles körben sok nitrogén vegyületeket használjuk. Termelés fix nitrogént erőteljesen fejleszteni 1. után világháború és mára elérte a hatalmas méreteket.