Os compostos de nitróxeno. Propiedades de nitróxeno

Dar á luz nitrato - como traducido do latín Nitrogenium. Este nitróxeno título - elemento cun número atómico de 7, a cabeza 15 th grupo na versión longa da táboa periódica. Baixo a forma dunha substancia simple composto de terra distribuída bolsa de aire - atmosfera. Unha variedade de compostos de nitróxeno atopado na codia da terra, e os organismos vivos son amplamente utilizados en industrias, militar, agricultura e medicina.

Por que é nitróxeno, chamado "asfixia" e "sen vida"

Como os historiadores da química suxiren primeiro teño esa substancia simple Henry Cavendish (1777). Scientific pasa aire sobre brasas para absorción dos produtos reaccionais utilizando álcali. Como resultado da experiencia investigadora atopou gas incoloro e inodoro, carbón que non reaccionou. Cavendish chamado "aire asfixia" para a incapacidade de manter a respiración e combustión.

Chemical moderna explicarse que osíxeno faise reaccionar co carbón, o dióxido de carbono está formado. Os restantes "abafado" do aire foi á maior parte das moléculas de N _2. Cavendish e outros científicos do tempo sobre este asunto non é aínda coñecida, aínda que os compostos de nitróxeno e nitrato, logo foron amplamente utilizados na economía. O científico contou sobre o gas raro a un compañeiro realizar experimentos semellantes - Joseph Priestley.

Ao mesmo tempo, Carl Scheele chamou a atención sobre o compoñente descoñecido de aire, pero non puido explicar adecuadamente súa procedencia. Só Daniel Rutherford en 1772 entender que as presentes experiencias "abafado" "estragado" gas - de nitróxeno. Algúns científicos cren que o seu descubridor - aínda é debater os historiadores da ciencia.

De 15 anos tras os experimentos de Rutherford famoso químico Antuan Lavuaze proposto para substituír o aire termo "estragado" refírese ao nitróxeno, por outra - Nitrogenium. No momento en que se probou que esta sustancia non queima, non soporta respiración. A continuación, houbo o ruso nome "nitróxeno", que é interpretado de xeitos diferentes. Costume dicir que o termo significa "sen vida". Estudos posteriores refuta a crenza xeneralizada sobre as propiedades das substancias. compostos de nitróxeno - - proteína as principais macromoléculas na composición de organismos vivos. Para construír as plantas absorben a partir dos elementos necesarios nutrición mineral do solo - ^2- ións _NO3 e NH4 ^+.

Nitróxeno - un elemento

Para entender a estrutura atómica e propiedades axuda do sistema periódico (PS). A posición do elemento na táboa periódica pode definir carga nuclear, número de protóns e neutróns (número de masa). Cómpre prestar atención ao valor da masa atómica - esta é unha das principais características do elemento. período, o número corresponde ao número de niveis de enerxía. A versión curta do número da táboa periódica Grupo corresponde ao número de electróns no nivel energaticheskom externo. Resumindo datos nas características xerais de nitróxeno por súa posición no sistema periódico:

• Este é un elemento non-metálico é, na esquina superior dereita da SS.
• símbolo químico: N.
• número de propiedade: 7.
• masa atómica relativa: 14,0067.
• Os compostos de fórmula de hidróxeno volátiles: _NH3 (amoníaco).
• Formas unha maior óxido de N ₂ O _5, o que é igual á Valencia de V. nitróxeno

átomo de nitróxeno estrutura:

• carga nuclear +7.
• O número de protóns: 7; o número de neutróns: 7.
• Número de niveis de enerxía: 2.
• O número total de electróns: 7; e fórmula: 1s 2s ^{2 2 3 2p.}

Detalles estudado isótopos estables № elemento 7, os seus números de masa - 14 e 15. O contido dun átomo de luz dos cales é 99,64%. Os núcleos de isótopos radioactivos de vida curta é tamén 7 protóns, eo número de neutróns varía grandemente: 4, 5, 6, 9, 10.

Nitróxeno na natureza

Como parte das moléculas de ar están presentes vaíña de terra substancia simple, cuxa fórmula - N _2. O contido de gas de nitróxeno na atmosfera é de preto de 78,1% en volume. compostos inorgánicos do elemento na codia terrestre - varios sales de amonio e nitratos (nitro). Os compostos de fórmula e os nomes dalgunhas das substancias máis importantes:

• NH _3, amoníaco.
• NON dióxido de _2, nitróxeno.
• NANO ₃ Nitrato sódico.
• (NH _{4) 2} SO _4, sulfato amónico.

A valcia do nitróxeno nos dous últimos compostos - IV. Carbón, solo, organismos vivos tamén conter átomos de nitróxeno, en forma ligada. O nitróxeno é un compoñente de aminoácidos macromoléculas, ADN e nucleótidos de ARN, hormonas e hemoglobina. O contido total do elemento no corpo humano alcanza 2,5%.

substancia simple

O nitróxeno en forma de moléculas diatómicas - o maior volume e peso do aire ambiente. Substancia, cuxa fórmula é N _2, non ten olor, cor e sabor. Este gas é máis que 2/3 terra ar vaina. O nitróxeno líquido é unha substancia incolora, aseméllase a auga. Ferve a unha temperatura de -195,8 ° C. H _(N2) = 28 g / mol. Simple substancia pouco máis fácil de osíxeno, nitróxeno, aire, a súa densidade é próxima de 1.

Os átomos na molécula se ligan firmemente 3 compartida pares de electróns. O composto presenta unha elevada resistencia a produtos químicos, o que o distingue de osíxeno e outras substancias gasosas. Para unha molécula de nitróxeno é dividido en seus átomos constituíntes necesario despender enerxía 942,9 kJ / mol. Contacto dos tres pares de electróns é moi forte, comeza a romper-se cando Calefacción a máis de 2000 ° C.

practicamente non ocorre en condicións normais, a disociación das moléculas en átomos. inercia química tamén é causada por nitróxeno completa ausencia de polaridade na súa molécula. Interactúan moi feblemente coa outra, funcionando, así, o estado gasoso da materia, a presión normal ea unha temperatura próxima á temperatura ambiente. actividade química baixo de nitróxeno molecular é usada en diferentes procesos e dispositivos en que é necesario para crear un ambiente rústico.

A disociación das moléculas de N ₂ pode ocorrer baixo a influencia de radiación solar na atmosfera superior. nitróxeno atómico está formado, que reacciona con certos metais e non metais en condicións normais (fósforo, xofre, arsénico). O resultado é a síntese das condicións do solo substancias que son obtidas indirectamente.

Valencia nitróxeno

O invólucro exterior de electróns do átomo de formar un electrón 2 S 3 e p. Estes nitróxeno negativo pode dar partículas ao interactuar con outros elementos que corresponden ás súas propiedades redutoras. Adxacente ao octeto falta o 3 átomos de electróns exhibe capacidade oxidativo. Electronegatividade nitróxeno abaixo súas propiedades metálicas son menos pronunciada que a de flúor, osíxeno e cloro. Ao interactuar con estes elementos químicos nitróxeno dá electróns (oxidar). Redución de ións negativos, seguido por reacción con outros metais e non metais.

Valencia nitróxeno típico - III. Neste caso, as ligazóns químicas son formados pola p-atracción de electróns exterior ea creación común (ligazón) par. O nitróxeno é capaz de formación de conexión doante-aceitador debido ao seu par de electróns, como é o ión de amonio NH4 ^+.

Obtendo no laboratorio e na industria

Unha métodos laboratoriais en base a propiedades oxidativas de Óxido de cobre. Use composto de nitróxeno, con hidróxeno - amoníaco _NH3. Este desagradable cheiro vzaimoddeystvuet gas con po de óxido de cobre branco. A reacción resultante produce nitróxeno e aparece cobre metálico (po vermello). Depositado sobre as paredes do tubo waterdrops - outro produto da reacción.

Outro método de laboratorio, que utiliza un composto de nitróxeno con metais - azida, por exemplo _NaN3. Obtido por un gas que non teñen que ser limpas de contaminantes.

O laboratorio é levada a descomposición de nitrito de amonio para nitróxeno e auga. Para iniciar a reacción, o quecemento é necesario, entón o proceso prosegue coa liberación de calor (exotérmica). O nitróxeno é contaminado con impurezas, polo que é limpo e seco.

Preparación do nitróxeno na industria:

• destilación fraccionada de aire líquido - un método, que utiliza as propiedades físicas de nitróxeno e osíxeno (punto de ebulición diferente);
• reacción química atmosférica cun carbón quente;
• separación de gas de adsorção.

Interacción con metais e de hidróxeno - propiedades oxidantes

O inercia moléculas duradeiros non permitir algunha síntese directa dos compostos de nitróxeno. Para activar os átomos necesarios para calefacción forte ou substancia irradiación. Nitróxeno pode reaccionar con litio á temperatura ambiente, co magnesio, calcio e de sodio, a reacción realízase só por calefacción. Nitretos metálicos correspondentes fórmanse.

A interacción do nitróxeno con hidróxeno realízase a alta temperatura e presión. Ademais, este proceso require o catalizador. Acontece amoníaco - un dos síntese química máis importante. Nitróxeno, como axente oxidante, presenta nos seus estados de oxidación negativos TRI:

• 3 (compostos de amonio e outro nitróxeno, hidróxeno - nitretos);
• -2 (de hidracina N ₂ H _4);
• -1 (hidroxilamina _NH2OH).

O nitruro de máis importante - Amoníaco - preparado en grandes cantidades na industria. O gran problema para un longo período de tempo mantívose a inercia química do nitróxeno. As súas fontes de materias primas foron nitrato, pero reservas minerais comezou a declinar rapidamente co crecemento da produción.

A gran conquista da ciencia e da práctica química foi a creación técnica de fixación de nitróxeno amoniacal a escala industrial. En columnas especiais é por síntese directa - un proceso reversible entre o nitróxeno obtido a partir do aire e do hidróxeno. Ao crear condicións óptimas, despraza o equilibrio desta reacción ao lado do produto, utilizando o catalizador de rendemento de amoníaco é de 97%.

A interacción co osíxeno - propiedades redutoras

A fin de iniciar a reacción de nitróxeno e osíxeno, debe ser forte calefacción. Posuír enerxía suficiente arco eléctrico e unha descarga atmosférica á atmosfera. Os compostos inorgánicos máis importantes en que o nitróxeno se atope na seus estados de oxidación positivos:

• 1 (óxido de nitróxeno (I) N ₂ O),
• 2 (non de monóxido de nitróxeno);
• 3 (óxido de nitróxeno (III) N ₂ O _{3, HNO2} ácido nitroso, sales de nitrito dos mesmos);
• 4 (dióxido de nitróxeno (IV) NO _2);
• 5 (pentóxido de nitróxeno (V) N ₂ O _{5, HNO3} ácido nítrico, nitratos).

O valor de ocorrencia natural

As plantas absorben ións de amonio e aniões de nitrato de solo utilizado para a síntese de reaccións químicas de moléculas orgánicas nas células funcionando constantemente. bacterias nódulo nitróxeno atmosférico pode asimilar - entidades microscópicas formando nódulos nas raíces das leguminosas. Como resultado, este grupo de plantas recibiu a batería esixido, que enriquece o solo.

Durante tormentas tropicais ocorrer a reacción de oxidación do nitróxeno atmosférico. Os óxidos son disoltos para formar ácidos, estes compostos de nitróxeno entrar no chan na auga. Debido ao ciclo de elementos da natureza clasifícanse reabastecido súas reservas na codia da terra, do aire. moléculas orgánicas complexas que conteñen nitróxeno na súa composición, son degradados por bacterias sobre os compoñentes inorgánicos.

uso práctico

Os compostos de nitróxeno máis importantes para a agricultura - un sal moi soluble. Absorbido polas plantas urea nitrato (sodio, potasio, calcio), compostos de amonio (auga de amoníaco, cloruro, sulfato, nitrato de amonio).
Árido nitróxeno propiedades plantas incapacidade de absorber a partir do chumbo para fóra a necesidade de facer grandes doses anualmente nitratos. Partes do organismo vexetal é capaz de almacenar enerxía macrocell "para o futuro", que degrada a calidade do produto. O exceso de nitratos en verduras e froitas poden causar intoxicación en humanos, o crecemento de tumores malignos. Ademais da agricultura, os compostos de nitróxeno son usados noutras industrias:

• para a preparación de medicamentos;
• para a síntese química de compostos de alto peso molecular;
• na fabricación de explosivos de trinitrotolueno (TNT);
• para a produción de colorantes.

NON óxido atopa uso en cirurxía, a sustancia ten un efecto analxésico. Perda de sensibilidade cando o gas inalado notou que ata os primeiros investigadores o nitróxeno propiedades químicas. Polo tanto, non era un nome común "gas hilariante".

O problema de nitratos nos produtos agrícolas

Os sales de ácido nítrico - Nitrato - contiña un anião de carga única non ^3-. Aínda utilizado o antigo nome do grupo de sustancias - nitrato de amonio. Nitratos son usados para fertilizar os campos, en invernadoiros, xardíns. Traelos no inicio da primavera antes do cultivo, no verán - en forma de alimentos líquidos. Por si só, a substancia non representa un gran perigo para as persoas, pero no corpo, son convertidos en nitritos, a continuación, en nitrosaminas. Nitritos Non ^2- ións - partículas tóxicas, poden causar oxidación de ferro ferroso nas moléculas de hemoglobina nos ións trivalentes. Neste estado, o principal substancia de sangue humano e animal non é capaz de transportar osíxeno e eliminar o dióxido de carbono a partir dos tecidos.

A contaminación por nitratos máis perigoso dos alimentos para a saúde humana:

• tumores malignos resultantes da conversión dos nitratos de nitrosaminas (canceríxeno);
• o desenvolvemento de colite ulcerativa,
• hipotensión ou hipertensión;
• insuficiencia cardíaca;
• trastornos hemorráxicos
• lesións do fígado, o páncreas eo desenvolvemento de diabetes;
• desenvolvemento de insuficiencia renal;
• anemia, diminución da memoria, atención e intelixencia.

A utilización simultánea de diferentes produtos con grandes doses de nitratos toma a intoxicación aguda. As fontes poden ser plantas, auga potable, pratos de carne preparadas. Inmersión en auga limpa e cociñar pode reducir o contido nutricional dos produtos de nitrato. Investigadores verificaron que a doses máis elevadas de compostos perigosos observados na produción inmaturo e planta de invernadoiro.

Fósforo - elemento grupo do nitróxeno

Átomos de elementos químicos que están na mesma columna vertical do sistema periódico, exhiben propiedades comúns. O fósforo está situado no terceiro período, refírese ao grupo 15, así como de nitróxeno. elementos de estrutura de átomos semellantes, pero hai diferenzas nas propiedades. Nitróxeno e fósforo exhiben negativo Valencia e estado de oxidación III nos seus compostos con metais e hidróxeno.

Moitas reaccións de fósforo procesar a temperaturas normais, un elemento quimicamente activo. Faise reaccionar con osíxeno para formar P ₂ O ₅ máis elevada de óxido. A solución acuosa deste material ten as propiedades de ácido (metafosfórico). Durante o quecemento ácido ortofosfórico é obtido. Ela define unha pluralidade de tipos de sales, moitos dos cales son os fertilizantes minerais, por exemplo superfosfatos. compostos de nitróxeno e fósforo forman unha parte importante do ciclo de materia e enerxía no noso planeta, utilizado en campos industriais, agrícolas e outras.