A fő alcsoport 5. csoportjának elemei
Az időszakos rendszercsoport fő V alcsoportja a nitrogén, a foszfor, az arzén, az antimon és a bizmut.
Ezek az elemek, amelyeknek öt elektronja van az atom külső rétegében, általában nem fémek. Az elektronok csatolásának képessége azonban sokkal gyengébb, mint a VI. És VII. Csoport megfelelő elemeiben. Mivel az öt külső elektronok, nagyobb pozitív oxidációs az elem ezen alcsoport egyenlő -5, és egy negatív - 3. Mivel a viszonylag kisebb elektronegativitási kapcsolat ezen elemek között és a hidrogén kevésbé poláris, mint a hidrogénkötés VI és VII csoportjának elemei. Ezért ezeknek az elemeknek a hidrogénvegyületei nem oszlanak meg a vizes oldatban a H hidrogénionok, így nincsenek savas tulajdonságaik.
Fizikai és kémiai tulajdonságai a nitrogén- alcsoportok változhat növekvő atomszáma azonos követő, egymást követő, hogy, hogy megfigyelhető a korábban figyelmen csoport-lágyéki De mivel nem fémes tulajdonságok vannak kifejezve kevesebb, mint az oxigén, és a több fluoratommal, a csillapítás ezen tulajdonságok a következő elemekhez való átmenet jelenti a fém tulajdonságainak megjelenését és növekedését. Az utóbbiak már észrevehetőek az arzénben, az antimon mindkét tulajdonságban megközelítőleg egyenlő, és a bizmut fém tulajdonságai túlnyomórészt nem-fémes tulajdonságokkal rendelkeznek.
AZOT (görögül. áz # 333; os - élettelen, lat. Nitrogenium), N, a Mendeleyev periódusos rendszer V. csoportjának kémiai eleme, atomi szám, 7, atomi tömeg: 14.0067; színtelen gáz, szagtalan és íztelen.
Történelmi háttér. Nitrogénvegyületek - nitrát, salétromsav, ammónia - hosszú időn belül ismertek voltak, mielőtt szabad nitrogénhez jutnának. 1772-ben D. Rutherford, a foszfor és egyéb anyagok égő csengőben történő égetése azt mutatta, hogy az égetés után visszamaradt gáz, "fulladozó levegő", nem támogatja a légzést és az égést. 1787-ben A. Lavoisier megállapította, hogy a levegőt alkotó "létfontosságú" és "fulladozó" gázok egyszerű anyagok, és a "nitrogén" nevet javasolta. 1784-ben G. Cavendish megmutatta, hogy a nitrogén része a sótartalomnak; ezért a Latin név nitrogén (a késő Latina nitrum - salétrom és a görög gennao - én szülni, termelni), amit 1790-ben javasolt J. A. Shaptal. A 19. század elején. A szabad állapotban levő nitrogén kémiai közömbösségét, valamint az egyéb komponensekkel összekapcsolt, kötött nitrogénnel való kizárólagos szerepét tisztázották. Azóta a levegő nitrogén "kötődése" a kémia egyik legfontosabb műszaki problémájává vált.
Természetes nitrogén vegyületek. - ammónium-klorid-NH4CI és különböző nitrátok (lásd a sókat). A sótartalom nagy felhalmozódása jellemző a száraz sivatagi klímára (Chile, Közép-Ázsia). Hosszú ideig az ammónium-nitrát volt a nitrogén legfontosabb beszállítója az iparnak (most ipari ammónia-szintézis a nitrogénből a levegőből és a hidrogén a nitrogénkötés szempontjából elsődleges fontosságú). Kisebb mennyiségű kötött nitrogén található a szénben (1-2,5%) és az olajban (0,02-1,5%), valamint a folyókon, tengereken és óceánokban. A nitrogén felhalmozódik a talajban (0,1%) és az élő szervezetekben (0,3%).
Bár a "nitrogén" megnevezés azt jelenti, hogy "nem támogatja az életet", valójában az élet lényeges eleme. Az állatok és az emberek fehérjében a nitrogén 16-17% -a van. A húsevő állatok szervezetében a fehérje a növényevők és a növények szervezetében jelen lévő fehérjéknek köszönhető. A növények szintetizálják a fehérjét, megolvasztják a talajban lévő nitrogéntartalmú anyagokat, elsősorban szervetlen anyagokat. Jelentős mennyiségű nitrogén lép be a talajba nitrogén-rögzítő mikroorganizmusok miatt, amelyek képesek a levegő szabad nitrogénjét nitrogénvegyületekké alakítani.
A természetben, forgalomban nitrogén végezzük, a fő szerepe van, amelyben mikroorganizmusok -. Nitrofitsiruyuschie, denitrofitsiruyuschie, nitrogén-rögzítő, stb azonban, a kitermelés a talaj növények hatalmas mennyiségű kötött nitrogén (különösen intenzív mezőgazdaságban) a talaj nitrogén kimerült. A nitrogénhiány szinte minden országban jellemző a mezőgazdaságra, hiányzik a nitrogén és az állattenyésztés ("fehérje éhezés"). A rendelkezésre álló nitrogénre gyenge talajon a növények nem fejlődnek jól. A mezıgazdálkodás legfontosabb eszköze a nitrogéntartalmú mőtrágyák és az állatok fehérjekeverése. Az emberi gazdasági tevékenység megzavarja a nitrogén-ciklust. Így az égető üzemanyag nitrogénnel gazdagítja a légkört. és a műtrágyát előállító növények nitrogént és levegőt kötnek. A műtrágyák és a mezőgazdasági termékek szállítása a földfelszínen újból elosztja a nitrogént.
Nitrogén - a naprendszer negyedik leggyakoribb eleme (hidrogén, hélium és oxigén után).
Izotópok, atomok, molekulák. A természetes nitrogén két stabil izotópból áll: 14N (99,635%) és 15N (0,365%). A 15N izotópot kémiai és biokémiai vizsgálatokban használják felcímkézett atomként. A nitrogén mesterséges radioaktív izotópjai közül a leghosszabb féléletidő 13 N (T1 / 2 - 10,08 perc), a többi nagyon rövid életű. A légkör felső rétegeiben, a kozmikus sugárzásból származó neutronok hatására a 14N átalakul a 14C szén radioaktív izotópjává. Ezt a folyamatot a nukleáris reakciókban is használják 14C előállítására. A nitrogénatom külső elektronhéja. 5 elektronból áll (egy páratlan pár és három párosítatlan - 2s22p3 konfiguráció). Leggyakrabban nitrogén. a 3-kovalensen a párosítatlan elektronok (amilyen az NH3 ammónia). Egy páratlan elektronpár jelenléte egy másik kovalens kötés kialakulásához vezethet, és a nitrogén 4-kovalens (mint az ammónium-ion NH4 +). A nitrogén oxidációs fokozata +5 (N205) -3-ig (NH3-ban) változik. Normál körülmények között szabad állapotban a nitrogén N2 molekulát képez, ahol az N atomokat három kovalens kötés köti össze. A nitrogénmolekula nagyon stabil: az atomonkénti disszociációs energiája 942,9 kJ / mol (225,2 kcal / mol), ezért még a t 3300 ° C-onál is a disszociáció mértéke a nitrogén. csak 0,1%.
Fizikai és kémiai tulajdonságok. A nitrogén kissé könnyebb, mint a levegő; sűrűsége 1,2506 kg / m3 (0 ° C és 101325 N / m2 vagy 760 Hgmm), olvadáspontja -199,86 ° C, forráspontja -195,8 ° C. A. nehézséggel cseppfolyósított: kritikus hőmérséklete meglehetősen alacsony (-147,1 ° C), és a kritikus nyomás magas 3,39 MN / m2 (34,6 kgf / cm2); a folyékony nitrogén sűrűsége 808 kg
Csak olyan aktív fémekkel, mint a lítium, kalcium, magnézium, nitrogén kölcsönhatásba lép a melegítéssel viszonylag alacsony hőmérsékleten. A legtöbb egyéb elemnél a nitrogén magas hőmérsékleten és katalizátor jelenlétében reagál. A nitrogénvegyületeket oxigénnel N2O, NO, N2O3, NO2 és N2O5 alaposan tanulmányozzák. Ezek közül, amikor az elemek (4000 ° C) közvetlen kölcsönhatásba lépnek, NO-oxid keletkezik, amely a hűtés után könnyen oxidálódik tovább a NO2-dioxidra. A levegőben a nitrogén-oxidok légköri kibocsátással vannak kialakítva. Ezeket úgy is előállíthatjuk, hogy az ionizáló sugárzások nitrogén és oxigén keverékével reagálnak. Amikor a nitrogén N2O3 és N2O5 anhidrideket feloldjuk vízben, a savas nitrátot és nitrátot tartalmazó salétromsav HNO2 és salétromsav HNO3 képződik. Hidrogénnel a nitrogén csak magas hőmérsékleten és katalizátorok jelenlétében kombinálódik, és ammónia NH3 képződik. Továbbá az ammónia, ismertek és számos egyéb nitrogénvegyületek hidrogén, mint a hidrazin H2N-NH2, diimidet HN-NH, azoimid HN3 (HN-NºN), oktazon N8H14 stb.; a legtöbb nitrogénvegyületet hidrogénnel csak szerves származékok formájában izolálják. A halogénnel a nitrogén nem kölcsönhat egymással, ezért minden nitrogén-halogenidet csak közvetetten, például NF3 fluorid-fluorid és ammónia kölcsönhatásával lehet előállítani. Általában a nitrogén-halogenidek alacsony stabilitású vegyületek (az NF3 kivételével); stabilabb nitrogén-oxi-halogenidek - NOF, NOCI, NOBr, N02F és NO2CI. Kénnel együtt nincs közvetlen nitrogénvegyület; nitrogén kén N4S4-et kapunk a folyékony kén ammóniával történő reakciója következtében. Amikor a fűtött koksz nitrogénnel reagál, ciano (CN) keletkezik. A nitrogén fűtése acetilén C2H2 és 1500 ° C között hidrogén-cianid HCN képződik. A nitrogén és a fémek magas hőmérsékleten történő kölcsönhatása nitridek képződéséhez vezet (például Mg3N2).