Nitrogén Krugosvet enciklopédia
NITROGÉN, N (nitrogenium), egy kémiai elem (at. No. 7) VA alcsoportja a periódusos rendszer elemeinek. A földi légkör tartalmaz 78% (térf.) Nitrogén. Annak illusztrálására, hogy milyen nagy ezeket a készleteket a nitrogén, vegye figyelembe, hogy a légkörben az egyes négyzetkilométerre a földfelszínhez sok nitrogént, hogy belőle kaphat akár 50 Mill. M nátrium-nitrát vagy 10 Mill. T ammónia (nitrogén vegyület és hidrogén), és mégis egy kis töredéke a nitrogén a kéregben. A létezése szabad nitrogén jelzi annak tehetetlensége és a problémák kölcsönhatás a többi elem közönséges hőmérsékleten. Kötött nitrogén tagja mind szerves, mind szervetlen anyag. Élővilág tartalmaznak kötött nitrogén szén és oxigén a fehérjék. Ezen felül, ismert, és előállíthatók nagy mennyiségben nitrogéntartalmú szervetlen vegyületek, mint például a nitrát (NO3 -), nitrit (NO2 -), cianid (CN -), nitrid (N 3-) és azidok (N3 -).
Történelmi háttér.
Kísérletek Lavoisier szentelt a tanulmány a légkör szerepet az élet és az égési folyamatok, megerősítette, hogy létezik egy viszonylag inert anyag a légkörben. Nem beállítás az elemi természetét a gáz után visszamaradó égési Lavoisier elnevezte nitrogénbôl, hogy görögül azt jelenti „élettelen”. 1772-ben D.Rezerford Edinburgh találta, hogy ez a gáz egy elem, és elnevezte „káros levegő”. Nitrogén Latin név abból a görög szavak és nitron gen, ami azt jelenti, „alkotó nitrát.”
Rögzítés a nitrogén és nitrogén-ciklus.
A „nitrogén-rögzítés”: az a folyamat légköri nitrogén, N2-kötő. A természetben, ez előfordulhat két módon: vagy a hüvelyes növények, mint például a borsó, lóhere és a szójabab, felhalmozódnak azok gyökerei csomók, amelyben a baktériumokat, amelyek fix nitrogént, átalakul nitrát vagy bekövetkezik oxidációja légköri nitrogén oxigénnel a villám körülmények között. S.Arrenius találtuk, hogy ily módon van rögzítve, hogy 400 Mill. Tonnával nitrogén. Alatt nitrogén-oxidok kombinálni esővízzel képez salétromsav és salétromossav. Ezen túlmenően, azt találtuk, hogy az eső és hó hektáronként esik kb. 6700 g nitrogént; elérve a talaj, ezek alakítjuk nitritek és nitrátok. Növények használja nitrátok alkotnak egy növényi fehérje anyagok. Állatok, táplálkozó ezek a növények bontják fehérje növények és kapcsolja őket állati fehérje. Halála után az állatok és növények azok bomlás, nitrogén vegyületeket alakítjuk az ammónia. Ammóniát használunk kétféleképpen: a baktérium nem képeznek nitrátok, hogy elpusztítsa az elemei, felszabadító nitrogén és hidrogén és más baktériumok formája nitritek, más baktériumok, amelyek oxidált nitrátok. Tehát van egy forgalomban nitrogén a természetben, vagy egy nitrogén-ciklus.
A szerkezet a sejtmagban és elektron kagyló.
A természetben, van két stabil izotóp nitrogén: a tömeges száma 14 (7 tartalmaz protonok és hét neutronok), és a tömeg száma 15 (7 tartalmaz protonok és neutronok 8). Arányuk 99,635: 0,365, így a a nitrogén atomtömegét egyenlő 14,008. Instabil nitrogén izotópok 12 N, 13 N, 16 N, 17 N kapunk mesterségesen. Vázlatosan, az elektronikus szerkezet egy ilyen nitrogénatom: 1s 2s 2 2 1 2px 2py 1 2pz 1. Következésképpen, a külső (második) elektron héj 5 elektronok, amely részt vesz a kialakított kémiai kötésen; nitrogén pályák is felvesznek elektronokat, azaz a kialakulását vegyületek, amelyek oxidációs foka (-III) az (V), és ismertek. Lásd. Szintén a atomok.
Molekuláris nitrogén.
A definíciók a gáz sűrűsége megállapították, hogy a nitrogén kétatomos molekula, azaz a nitrogén molekuláris képlet N Je N (vagy N2). A két nitrogénatom három külső 2p-elektron egyes atommal egy hármas kötést: N. N. alkotó elektronpár. Mért atomközi távolsági N-N egyenlő 1,095 Å. Mivel abban az esetben hidrogénnel (lásd. Hidrogén). nitrogén molekulák léteznek különböző centrifugálás magok - szimmetrikus és antiszimmetrikus. Normál hőmérsékleten az arány szimmetrikus és antiszimmetrikus formák 2: 1. A szilárd állapot ismert két nitrogénatomot módosításokkal: egy - köbös és b - hatszögletű egy átmeneti hőmérséklete ® b -237,39 ° C B módosulat olvadáspontja -209,96 ° C és forr -195,78 ° C alatt 1 atm (lásd. táblázat. 1).
A disszociációs energia mol (28,016 g vagy 6023 W október 23 molekulákat) molekuláris nitrogén atomok (N2 2N) körülbelül -225 kcal. Ezért, atomos nitrogén lehet kialakítani egy csendes elektromos kisülés és kémiailag sokkal aktívabb, mint a molekuláris nitrogén.
Előállítása és alkalmazása.
Eljárás elemi nitrogénné függ a szükséges tisztaság. A nagy mennyiségű nitrogén ammónia szintézisénél kapunk, és a megengedett kis mennyiségű nemesgázok.
Nitrogén a légkörből.
Gazdaságilag nitrogénkiürítést a légkörből miatt olcsóság a cseppfolyósítási eljárást a tisztított levegő (vízgőz, CO2. A por és egyéb szennyező anyagokat). Egymást követő ciklusát tömörítés, hűtés és bővítése a levegő vezet cseppfolyósító. Folyékony levegő frakcionált desztillálásnak vetjük alá, lassú hőmérséklet-emelkedés. Az első állni nemesgázok, majd nitrogént, folyékony oxigén, és az is marad. A tisztítást úgy érjük több a frakcionálási műveletek. Ez az eljárás a sok millió tonna nitrogén egy év, előnyösen ammónia szintézisénél, amely egy kiindulási anyagot a gyártási technológia a különféle nitrogén tartalmú vegyületek, az ipar és a mezőgazdaság. Továbbá, a nagy tisztaságú nitrogén takaró gyakran használják, amikor az oxigén jelenléte elfogadhatatlan.
Laboratóriumi módszerekkel.
Nitrogénatom, előállíthatók a laboratóriumban eltérő eszközökkel, oxidáló ammónia vagy ammónium-ion, kis mennyiségben, például:
Nagyon alkalmas ammóniumion oxidációja nitrit ion:
Vannak más módon - azidok bomlás hevítve, a bomlási ammónia réz-oxid (II), reakció nitrit és szulfaminsav vagy karbamid:
Ha a katalizátor bomlási ammónia magas hőmérsékleten, nitrogén is előállíthatók: