Nitrogén van
Nitrogén (a görög ázóktól - élettelen, lat.Nitrogenium)
N, a Mendeleyev periódusos rendszer V. csoportjának kémiai eleme, atomi száma 7, atomi tömeg: 14.0067; színtelen gáz, szagtalan és íztelen.
Történelmi háttér. Az A. vegyületek - nitrát, salétromsav, ammónia - már jó ideje az A. szabad előállítása előtt ismertek. 1772-ben D. Rutherford, a foszfor és egyéb anyagok égő csengőben történő égetése azt mutatta, hogy az égést követően megmaradó gáz, amelyet "fulladozó levegőnek" neveznek, nem támogatja a légzést és az égést. 1787-ben A. Lavoisier megállapította, hogy a levegőt alkotó "létfontosságú" és "fulladozó" gázok egyszerű anyagok, és az "A." nevet javasolta. 1784-ben G. Cavendish megmutatta, hogy A. része az ammónium-nitrátnak; így az A. latin név (a késő Latina nitrum - salétrom és a görög gennao - szülok, termelek), amit 1790-ben J.A. Shapthal javasolt. A 19. század elején. Megállapítottuk, hogy az A szabad kémiai közömbössége és az egyéb komponensekkel összekapcsolt nitrogén-nitrogénben való kivételes szerepe volt. Azóta a levegő "kötése" a kémia egyik legfontosabb technikai problémájává vált.
Bár az "A." név azt jelenti, hogy "nem támogatja az életet", valójában az élet lényeges eleme (lásd: A szervezetben lévő nitrogén). Az állatok és az emberek fehérjében 16-17% A. A húsevő állatok szervezetében a fehérje keletkezik a növényevők és növények organizmusaiban felhasznált fehérje-anyagok miatt. A növények szintetizálják a fehérjét, megolvasztják a talajban lévő nitrogéntartalmú anyagokat, elsősorban szervetlen anyagokat. Jelentős A. mennyiségek jönnek a talajba a nitrogén-rögzítő mikroorganizmusok miatt, amelyek képesek szabad levegőt az A. vegyületekre átvinni. (Lásd Azotfixáció).
A természetben végzett A. ciklus (lásd ciklus anyagok.), A fő szerepet játszik, amelyben mikroorganizmusok -. Nitrofitsiruyuschie, denitrofitsiruyuschie, nitrogén-rögzítő, stb azonban, a helyreállítási a hatalmas mennyiségű talaj növények kapcsolódó A. (különösen intenzív mezőgazdaság) kimerülnek talaj A . a hiányosság jellemző a mezőgazdaság szinte minden országban, hiány van az A. és az állattenyésztés ( „fehérje hiány”). A talajokon, a rosszul hozzáférhető A. növények rosszul fejlődnek. A mezıgazdálkodás legfontosabb eszköze a nitrogéntartalmú mőtrágyák és az állatok fehérjekeverése. Az emberi tevékenység sérti a forgalomban A. Tehát az égő üzemanyag gazdagítja a hangulatot A. és gyárak műtrágyák, csatlakoztassa A. levegőt. A műtrágyák és a mezőgazdasági termékek szállítása A. földfelszínre redisztribúciója.
A. - a naprendszer negyedik leggyakoribb eleme (hidrogén, hélium és oxigén után) (lásd Cosmochemistry).
Izotópok, atomok, molekulák. A természetes A. két stabil izotópból áll: 14 N (99,635%) és 15 N (0,365%). A 15 N izotópot kémiai és biokémiai vizsgálatokban használják felcímkézett atomként (lásd a címkézett atomokat). Az A. mesterséges radioaktív izotópjai közül a legnagyobb felezési idő 13 N (T1 / 2 = 10,08 perc), a többi nagyon rövid életű. A légkör felső rétegeiben, a kozmikus sugárzásból származó neutronok hatása alatt 14 N 14 C szén-dioxid radioaktív izotópává alakul. Ezt a folyamatot nukleáris reakciókban alkalmazzuk, hogy 14 C-ot kapjunk (lásd Carbon). Az A. atom külső elektronhéja 5 elektronból áll (egy páratlan pár és három párosítatlan - 2s 2 2p 3 konfiguráció, lásd Atom). Leggyakrabban az A vegyületek 3-kovalensek a párosítatlan elektronok (pl. Az NH3 ammóniában) miatt. Egy páratlan elektronpár jelenléte egy másik kovalens kötés kialakulásához vezethet, és A 4-kovalens (mint az ammónium-ion NH4 +). Az A. oxidációs fokozata +5 (N2 05) -3-ig (NH3-ban) változik. Rendes körülmények között, szabad állapotban, A képezi az N2 molekulát. ahol az N atomokat három kovalens kötés kapcsolja össze. Az A molekula nagyon stabil: az atomonkénti disszociációs energiája 942,9 kJ / mol (225,2 kcal / mol), így még kb. 3300 ° C-on az A disszociáció mértéke csak 0,1%.
Fizikai és kémiai tulajdonságok. A. kissé könnyebb a levegőnél; sűrűsége 1,2506 kg / m3 (0 ° C és 101325 n / m 2 vagy 760 Hgmm), mp -209,86 ° C, tpip -195,8 ° C. A. nehézséggel cseppfolyósított: kritikus hőmérséklete meglehetősen alacsony (-147,1 ° C), és a kritikus nyomás magas 3,39 MN / m 2 (34,6 kgf / cm 2); A folyadék sűrűsége 808 kg A vízben az A. kevésbé oldódik, mint az oxigén: 0 ° C-on 1 m 3 H2O-ban 23,3 g A. oldódik, jobb, mint a vízben, az A. bizonyos szénhidrogénekben oldható.
Csak olyan aktív fémekkel, mint a lítium, kalcium, magnézium és az A. kölcsönhatásba lép a melegítéssel viszonylag alacsony hőmérsékleten. A legtöbb egyéb elemnél az A. reakció magas hőmérsékleten és katalizátor jelenlétében reagál. Az A vegyületeket oxigénnel, N2O-val, NO-val, N2O3-mal jól vizsgáltuk. NO2 és N2O5 (lásd a nitrogén-oxidokat). Ezek közül a közvetlen kölcsönhatása elemek (4000 ° C) van kialakítva monoxid NO, amely lehűléskor több könnyen oxidálódik dioxid NO2. A levegőben az alumínium-oxidok légköri kibocsátásúak. Ezeket úgy is előállíthatjuk, hogy az A. vegyületet az ionizáló sugárzások oxigénjével reagáltatjuk (lásd: Radiation Chemistry). Amikor vízben oldjuk, nitrogén és nitrogén-N2 O3 N2 O5 anhidridek rendre kapott HNO2 salétromsavas és salétromsav, HNO3. sók - nitritek és nitrátok. Hidrogénnel az A vegyületet csak magas hőmérsékleten és katalizátor jelenlétében kapcsolják össze ammónium-NH3 képződésével. Az ammónián kívül más számos hidrogénatomot tartalmazó vegyület is ismert, például a hidrazin H2N-NH2. HN = NH diimid, azoimid HN3 (HN = N≡N), oktazon N8 H14, stb.; az A. vegyület hidrogénnel alkotott vegyületek többségét csak szerves származékok formájában izoláljuk. C. A. halogénatom nem lép közvetlenül kölcsönhatásba, így az összes halogenidek A. kapott csak közvetetten, például a nitrogén-fluorid NF3 -, amikor a fluor reagáltatjuk ammóniával. Az A halogenidek általában alacsony stabilitású vegyületek (az NF3 kivételével); stabilabb oxi-halogenidek A. - NOF, NOCI, NOBr, N02F és NO2CI. A kénnel nincs közvetlen kapcsolat A-val; nitrogén kén N4 S4-et állítunk elő a folyékony kén ammóniával történő reakciója következtében. A forró koksz és az A. ciánkén (CN) kölcsönhatása alakul ki. A hidrogén hidrogénezése acetilén C2H2 és 1500 ° C között hidrogén-cianid HCN képződik. A fémek fémekkel történő kölcsönhatása magas hőmérsékleten nitridek képződéséhez vezet (például Mg3N2).
Ha az elektromos kisüléseket [130-270 N / m 2 (1 - 2 Hgmm)] adjuk az A-hoz, vagy ha a B, Ti, Mg és Ca nitridek bomlanak le, valamint a levegőben lévő elektromos kisülések során aktív A. amely az A. molekulák és atomok keveréke, amely megnövekedett energiatartalékkal rendelkezik. A molekulárisaktól eltérően az aktív A nagyon energikusan kölcsönhatásba lép oxigénnel, hidrogénnel, kéngőzökkel, foszforral és néhány fémmel.
A. számos nagyon fontos szerves vegyület része (aminok, aminosavak, nitro vegyületek stb.).
Fogadás és alkalmazás. A laboratóriumban A. könnyen előállíthatjuk melegítésével tömény ammónium-nitrit: NH4NO2 = N2 + 2H2 O. A műszaki Eljárás A. alapuló részlege előre cseppfolyósított levegő, amelyet azután a desztillációs (lásd gázszétválasztó (Lásd gázszeparációs).). .
A nagy részét a szabad AA termelt használják az ipari termelés az ammónia, amelyeket aztán feldolgozunk, nagy mennyiségben salétromsavat, műtrágyák, robbanóanyagok, és így tovább. D. A közvetlen szintézisét ammóniát az elemek ipari jelentőségű kötő A. Air fejlődött 1905 ciánamiddal módszer azon a tényen alapul, hogy reakcióba lép a szabad AA + N- SaS- 1000 ° C hőmérsékleten a kalcium-karbid (melegítésével kapott keveréket elektromos kemencében mész és szén) - = CaCN- + C az így kapott kalcium-ciánamid dis A túlhevített vízgőz az ammónia fejlődésével bomlik:
A. Free használják számos iparágban .. Mint egy semleges környezetben a különböző kémiai és kohászati folyamatokban, hogy töltse ki az üres teret higanyos hőmérők pumpáláskor gyúlékony folyadékok, stb Liquid A. találja alkalmazás különböző hűtési rendszerek. Tárolása és szállítása acéltartályokban Dewar, gázhalmazállapotú A. tömörített formában - hengerekben. Széles körben használják számos vegyület A. Gyártás Kapcsolat A. nehéz volt, hogy dolgozzon 1. után világháború és mára elérte a hatalmas méreteket.
REFERENCIÁK Nekrasov, BV, General Chemistry Fundamentals, Vol. 1, Moszkva, 1965; Remi G. Szervetlen kémia tanfolyam, transz. vele. 1, M. 1963: A kötött nitrogén kémiája és technológiája, [M.-L.], 1934; KHE, 1. kötet, M., 1961.
Nagy szovjet enciklopédia. - M. Soviet Encyclopedia. 1969-1978.