Chì ghjè nitrogenu? A massa di nitrogenu. Molécula di nitulugia

L'elementu nonmetalli à u 15u gruppu [Va] di a tavola pericienta hè u nitrogenu, 2 atomes di quale, quandu u circondu, formanu una molecule, un gas incurru, inutli è di gustu chì componi a maiò parte di l'atmosfera di a Terra è hè una parte integra di tutti i cose viventi.

Histoire du detection

U gasu di nitrogenu hè quasi 4/5 di l'atmosfera di a terra. Hè stata insulata durante i primi studi di l'aria. In u 1772 u circhidu sucietà Karl-Wilhelm Scheele a prima dimustrava chì u nitrogenu hè. In a so opara, l'aria hè una mistura di dui gasi, una di quale ellu disse "aire di focu", postu ch'eddu mantene a ardente, è l'altru "unicu impuru", perchè ellu stava postu a prima hè stata passata. Era l'ossigenu è u nitrogenu. Circundendu u stessu tempu, u nitrogenu era isolatu da u botanistu scoccu Daniel Rutherford, chì publicheghja u so loghìgliu, è u chimicu britannicu Henry Cavendish è u patronu britannicu è u scientist Joseph Priestley, chì sparte cù Schege di u primatu di a scuperta di l'ossigenu. Anu studii studii anu dimustratu chì u novu gas hè inclatu in nitrate o in nitrate di potassiu (KNO ₃ ) è, per consensu, hè chjamatu nitrogene ("nitrate") da u Chemista francese Shaptal in 1790. U nitrogenu hè stata attribuita prima à l'elementi chimichi di Lavoisier, Cù l'esplicazione di u rolu di l'ossigenu in combustion annuncia a teoria di flogistone - populari di u XVIII seculu. Idia erronee di creme. L'incapacità di questu elementi chimichi per sustene a vita (in grecu ζωή) causò Lavoisier per chjamà u nitrogenu di gasu.

L'Occurrenzi è distribuzione

Chì ghjè nitrogenu? Per a prevalenza d'elementi chimichi, okkupa u sestu postu. L'atmosfera di a Terra hè u 75.51% di u pesu è u 78.09% per volumu compone di stu elementu è hè a so principali fonti di l'industria. L'atmosfera cuntene macari una piccula cantera di salmuni ammoniu è ammoniumu, cum'è l'oxidu di nitrogenu è l'acidu nìtru pruduciutu da e timpeste, è ancu in i motori di a cullezione interna. U nitrogenu si trova in parechji meteorhi, volcanici è i mio gasi è certi meli minerali, in u sole, in astres è nebuli.

U nitrogenu hè ancu trovi in depositu minerali di nitru di potassiu è sodiu, ma ùn hè micca abbastanza per cumportà i bisogni umani. Un altru materiale riccu di questu l'elementu hè u guanu, chì pò esse truvatu in e caves, duva sò assai murini, o in piazzi secchi frecuentati da l'acelli. Ancu u nitrogenu hè cuntene in a chjesa è a terra in a forma di salmuni è ammonium, è in acqua di mari in forma di iuni ammonium (NH ₄ ⁺ ), nitriti (NO ₂ ^- ) è nitrati (NO ₃ ^- ). In mediu, hè circa un 16% di compiti organichi cumplessi, cum'è proteini, prisenti in tutti l'organi viventi. U so cuntenutu naturali in a tarra di a terra hè 0.3 parte per 1000. A prevalenza in u spaziu hè di 3 à 7 atomi per l'atomu di silicu.

I paesi maiori cù u nitrogenu (in a forma di ammonia) à l'iniziu di u XXI seculu eranu l'India, Russia, i Stati Uniti, Trinidad e Tobago, Ucraina.

U pruduzione è usita cummerciale

A produzione industriale di nitrogenu hè basatu annantu à a distillazione fraccionata di l'aire licurusu. U puntu di ebbulenza hè -195.8 ° C, chì hè 13 ° C più bassu di quellu di l'ossigenu, chì hè dunque separatu. U nitrogenu pò esse pruduciutu ancu nantu à una grande scala da u carbone o di l'idrosarbu in l'aria è siparendu u diossidu di carbonu è l'acqua di u nitrogenu residuale. In una scala, u nitrogenu puru hè pruduttu crescenu barium azide Ba (N ₃ ) ₂ . I Reazzioni di u Laboratoriu inclettenu calà una soluzione di nitru di l'ammuiu (NH ₄ NO ₂ ), ammonia oxidante cù una soluzione aqueous di bromu o l'oxidu di cobre :

• NH ₄ ⁺ + NO ₂ ^- → N ₂ + 2H ₂ O.
• 8NH ₃ + 3Br ₂ → N ₂ + 6NH ₄ ⁺ + 6Br ^- .
• 2NH3 + 3CuO → N2 + 3H2O + 3Cu.

U nitrogenu elementariu pò esse usatu cum'è una atmosfera inerta per riazzione chì devendenu l'exclusioni di l'ossigenu è di l'umidità. U nitrogenu liquid hè ancu usatu. L'idrogenu, u methane, u monòxidu di carbonu, u flúor è l'ossigeni sò l'ùnicu sustanziu chì ùn anu micca cunversatu in un crystallinu sulidu in u puntu di ebbulenza di u nitrogenu.

In a industria kimica, questu l'elementu chimicu è usatu per impediscenu l'oxidazione o l'altra deterioru di u pruduttu, cum'è un diluente inertu di un gasu reattivatu, per rinfreserà calori o chimichi, è ancu com'è un incitatore o in explosore. In a industria alimentaria, u gasu di nitrogenu hè stata utilizata per impedisce l'eliminazione di i prudutti è di u liquid - per securizazione di securizazione è sistemi di enfasi. In l'industria elettrica, u gasu impedisce l'oxidazione è altri reacquenti chimichi, crea pressioni in a magazette di cable è pruteghje i muturi elettrichi. In a metallurgia, u nitrogenu hè adupratu in i soldati è sulitorii, impediendo l'oxidazione, carburization è decarburization. Cum'è un gas inattivu hè adupratu in a pruduzzioni di gomma poru, plastica è elastòmera, serve com'è propellanti in latte d'aerosol, è crea puru pressione di u combustible liquid in jet aircraft. In a medicina, a frigoritura ràpida cù nitrogenu lituu hè adupratu per priservà u sangue, a médula ósula, tissuti, i bacteria è i sperma. Ellu truvate applicazione in a ricerca criogogica.

Cunnessione

A maiò parte di u nitrogenu hè usatu in a pruduzzioni di composti chimichi. U triplu l'abbundanza trà l'atomu di l'elementu hè cusì forte (226 kcal per mole, duie volte di l'idrogenu moltuo) chì a molécula di nitrogenu ùn si agisce micca à altri cumposti.

U metudu ndustruali principali per riparazione di l'elementu hè u prucessu Haber-Bosch per a sintesi d'amoniaica, sviluppata durante a prima guerra mundiale, per riduce a dependenza di Germania di u nitru chilè. Hè includendu a suntisazione diretta di NH ₃ - un gas incurru cù un aranciu è rindante - da directamente da i so elementi.

A maiò parte di l'ammonia hè cunverta da l'acidu nèrticu (HNO ₃ ) è di i nitrati - salti è èteri di l'acidic acid, soda calcined (Na ₂ CO ₃ ), hydrazine (N ₂ H ₄ ) - un líquidu incolore usatu com propellanti è in parechje industriale Prucessi.

L'acidu à Nitru hè un altru compete cummircialu principali di questu elementi chimichi. Liquid colorlesse, altamente corrosivu hè adupratu in a pruduzione di fertilizzanti, tinti, medicini è splusivi. Ammonium nitrate (NH ₄ NO ₃ ) - un sal di ammonia è à l'acidus nitricu - hè u componente più cumuni di i fertilizanti di nitrogenu.

Nitrogen + oxygen

À l'ossigenu, u nitrogenu forma una seria d'oxidi, inclusi l'oxidu nitru (N ₂ O), in a quali a valenza hè +1, l'oxidu (NO) (+2) è l'diossidu (NO ₂ ) (+4). Assai òbiti di nitrogenu sò assai volatili; Sò e principali funziunamentu di a pollution in l'atmosfera. L'oxidu nitru, ancu cunnisciutu da gasu gasu, hè in qualchì volte com'è anesteticu. Quandu inalati, prublemi una histeria forte. L'oxiu di nitru hè reabilitatu rapidu cù l'oxigenu per formar un diossidu marrone, un intermediate in a produzzione di l'acidu nèrticu è un oxidante potente in i prucessi chimichi è u fugliale.

Certi nitrurite formate da a cumminazione di metalli cun u nitrogenu à temi elevati altri sò ancu utilizati. Nitrides di boru, titaniu, zirconium è Tantalu sò appiicazioni speciali. Una forma cristallina di bordu di nitru (BN), per esempiu, hè micca inferitu à u diamante in durazza è hè pocu oxidatu, per quessa hè utilizzatu com un abrasivu a temperatura għolja.

Cianuri ingannici cuntenenu u gruppu CN ^- . U cianuru di l'idrogenu, o l' acidic acid hydrochannic HCN, hè un gas summamente inestabile è estremamente tòxicu chì hè utilizzatu per fumigazioni, a concentrazione di minerali, in altri prucessi industriali. Dicyan (CN) _{2 hè} utilizzatu com un quimic intermediate è per fumigazioni.

L'azidi sò cumplicati chì cuntenenu un gruppu di trè atomi di nitrogenu -N ₃ . A maiò parte di elli sò inestabile è assai sensibles à i scherzi. Uni di elli, cum'è quiddu azide Pb (N ₃ ) ₂ , sò usati in i detonatori è i capeddi. L'Azidi, cum'è l'halogen, fà intera d'interace cù altre sustanzi è formate una varietà di composti.

Nitrogenu hè parte di parechji milla composti organichi. A maiò parte di elli sò derivati da l'ammonia, i cianuri di l'idrogenu, u cianognu, l'oxidu nitru o l'acidu nèrticu. Amini, aminidiò, amidi, per esempiu, sò derivati o stretti in relazione cù l'ammonia. A Nitroglicerina è a Nitrocellulosa sò èteri di l'acidu nèrticu. U nitulugia sò dispostu da u nitru di l'acidu (HNO ₂ ). Purines è alcaloidi sò compiti heterociclii in chì u nitrogenu sustituisce unu o più atomi di carboni.

Proprietà è reaczioni

Chì ghjè nitrogenu? Hè un gas incurru, inutli, chì condensa à -195.8 ° C in un liquidu incolore, di viscosa. L'elementu esistia cum'è N ₂ molécules, rapprisentati com'è: N ::: N: chì l'energia di u ligame, uguali à 226 kcal per u moltu, hè a siconda solu per u monossidu di carbonu (256 kcal per u moltu). Per questa causa, l'energia di activazione di u nitrogenu moliculu hè assai altu, cusì in cundizioni normali l'elementu hè relativamente inerte. Inoltre, una molècula di nitrogenu assai staghjunale cuntribuisce significativamente à l'inestabilità termodinamica di parechje composti chì contientanu nitrogenu in quali i liami, anchi si sò forti boni, sò inferitii à i ligami di nitrogenu molekulari.

Relativement recently and unexpectedly, a abilità di molèculi di nitrogenu per serve di ligandini in cumposti complexi fù scupertu. Assicurendu chì certe suluzioni di cumuli di rutenu pò assicurà u nitrogenu atmosfericu hà purtatu à u fattu chì un modu simplice è megliu di riparà stu elementu pò prontu sia trottu.

U nitrogenu attivu pò esse acquistatu per passendu un gasu di bassu pressu per una vertenza electricale d'alta tensione. U pruduttu u glottulu u giallu è hè più dispunibule per rrespundenu da u molecularu cù l'idrogenu atomicu, u sulphuru, u fòsfu è i diversi metalli è hè ancu capaci di decomposing NO à N ₂ è O ₂ .

Una idea più chjuca di ciò chì hè di nitrogenu, pò esse acquistatu da a so struttura elettronica, chì hà a forma 1s ² 2s ² 2p ³ . I cincu elettroni di i cunecculi esterni scurdate micca a cundutta, u risultatu da quale a cullezione nucleari efficace si sentenu à una distanza di u radiu covalenti. L'atomu di nitrogenu sò nanzu picculi è anu una alta electronegatività, situata trà carbon di l'ossigenu. A cunfigurazione elettronicu accunsente e trè orbitali esterni orbitati, chì facenu possibili furmà trè attaccati covalenti. Allora l'atomu di nitrogenu deve esse una reactività altamente alta, formate compostu binari stabile cù a maiò parte di l'altri elementi, in particulare quandu l'altru elementu difiere significativamente in l'electronegatività, chì dà una polarità significativa à i bonds. Quandu l'electronegatività di l'altru elementu hè più bassu, a polarità dice à l'atomu di nitrogenu una cumbia negativa paritale, chì libera i so elettroni indiviguti per participà à i bunieri di coordinazione. Quandu un altru elementu hè più electronegativu, una cumbramentu pianu posittività di u nitrogenu limita in fine a proprie di donatori di a molécula. À una polarità di u bonu, dovutu à l'elettronegatività ugguali di l'altru elementu, vogliu ligami prevalanu nantu à i boni unibuli. Se a disparità di e dimensioni atomichi impediscenu a furmazione di e multiplicazioni, u bonu simplicimentu simpaticu hè prubabile di esse abbattutu, è a cunnessione serà inestabile.

Analisis chemistique

A menudo, u percentualità di nitrogenu in una mezora di gasu pò esse determinata à misurà u so voluminu dopu l'absorzione d'altri cumpunenti per riagenti chimichi. A descomuzione di i nitrati cù l'acid sulfu in a presenza di mercuriu libera l'oxidu nitu, chì pò esse misurati cum'è gas. U nitrogenu hè liberatu da i composti urganici chì creanu nantu à l'oxidu di cobre, è u nitrogenu liberu pò esse misurata cum'è gasu dopu l'assimulazione d'altri prudutti di azione. U metu beni pruduttu di Kjeldahl per a determinazione di u cuntenutu di a sustanza chì avemu cunsideratu in composti urganici compone di descompondisce u compostu cù l'acidu sulfuicu concentratu (se ne necessariu contene mercuriu o l'oxidu, o ancu parechji salti). Cusì, u nitrogenu hè cunvertitu à sulfate ammoniu. Addition di sodium hydroxide alliberia ammonia, chì hè riaccadutu di l'acidu cunvinimentu; U sumere residuale di l'acidus senza risposta hè questu definitu da titration.

Significazione biologica è fisiologica

U rolu di nitrogenu in materia viva cuntene l'attività fisiulogica di i so composti organichi. A maiò parte di l'organismi viventi ùn ponu micca aduprà stu elementu chimicu è avè bisognu di accessu à i so composti. Dunque, a fiurazione di nitrogenu hè di grande impurtanza. In natura, questu hè u risultatu di dui prucessi principali. Unu di elli hè l'effettu di l'energia elettrica nantu à l'atmosfera, da quella chì a molécula di nitrogenu è l'osiguru distinguenu, chì permette à l'atomi libri in furmazione NO è NO ₂ . U diossidu risponde à l'acqua: 3NO ₂ + H ₂ O → 2NNO ₃ + NO.

HNO ₃ dissolve è vene à a Terra cun a chiavi in a forma di una solu manca. À u tempu, l'acidu si faci parti di u nitrogenu in u latu, induve hè neutralizatu, formanti nitriti è nitrati. U N content in i paisani cultivati, com'è regula, hè stata restaurazione per a pruduzzioni di fertilizzanti chì cuntenenu i nitrati è i sal ammonium. Isolatu di l'animali è i piante è a so descomunione rende u compostu di nitrogenu à u pianu è l'aria.

Un altru prucessu principalu di fiurazione naturale hè a attività di vita di legumi. Grazie à simbionu cù e battè, i culti sò capaci di cunvertisce u nitrogenu atmosferichi direttamente in i so composti. Arcuni microorganismi, cum'è Azotobacter Chroococcum e Clostridium pasteurianum, sò capaci di riparà N in modu indipendenti.

U gasu stessu, è inertu, hè innocu, solu quandu u respiru sottu u pressu, è si disolvi in u sangue è altri fluidi di corpus in alta concentrazione. Questu hè un ingutuvicu, è se a pressione diminuite troppu rapidamente, l'excurità nitrogenu hè liberatu in forma di bombasticu di gas in diverse parti di u corpu. Questa pò causari dolor in i musculi è articuli, faint, parali parali è ancu morte. Sti sintomi sò chjamati di malatia di descompresioni. Dunque, quelli chì sò furzati à respira l'aria sottu à e cose qualità ci deve pulitamente aduprà a prissioni à u normale, perchè l'excedente di nitrogen fora da u lungu senza a furmazione di bumbuli. A megliu alternativa hè di utilizà una mistura di l'ossigenu è l'heliu per respira. L'Helium hè assai solubiliu in i fluidi di u corpu, è u periculu in u minimu.

Isotopi

Azotu esisti com'è dui Nuclear Medicine stadda ¹⁴ N (99,63%) è ¹⁵ N (0,37%). Ci ponu esse siparatu da u scambiu chimicu, o da diffusione termale. di massa azotu in la forma di accumulateur radiuattivu artificiali hè in u catalogu 10-13 e 16-24. U più stabili meza-a vita di 10 minuti. Nome nuclear transmutation naturale addurmisciutu stata fatta in u 1919 da u fisicu britannicu Ernest Rutherford, chì bombarding azotu-14 alfa-particeddi uttinni nucleu-17 ossigenu è forzi.

proprietà

Finalmenti liste la pruprità di basi di azotu:

• atomic number: 7.
• pesu atomicu di azotu: 14,0067.
• puntu Melting: -209,86 ° C.
• puntu vugghia: -195,8 ° C.
• Foltu (1 cafés, 0 ° C): 1,2506 grammi di azotu € per litru.
• Cunvinziunali statu ssidazzioni di -3, +3, +5.
• cunfigurazione Emissio: 1s 2s ^{2 2 3} 2p.