Compounds slāpeklis. īpašības slāpekļa

Dzemdībām nitrātu - kas tulkojumā no latīņu vārda Nitrogenium. Šis virsraksts slāpekļa - ķīmiskais elements ar atomu skaitu 7, galva 15 th grupas garajai versijai periodiskās tabulas. Tā kā vienkāršu vielas, kas sastāv no zemes izplata gaisa maisu - atmosfēru. Dažādas slāpekļa savienojumu atrodams zemes garozā, un dzīvo organismu tiek plaši izmanto rūpniecībā, militāro, lauksaimniecībā un medicīnā.

Kāpēc slāpekļa sauc par "aizrīšanās" un "nedzīvs"

Kā vēsturnieki ķīmijas ieteicams vispirms ieguva šo vienkāršo vielu Henry Cavendish (1777). Scientific iet gaiss pa karstā oglēm uzsūkšanai no reakcijas blakusproduktiem, izmantojot sārmu. Tā rezultātā pieredzes pētnieks atrasts bezkrāsains un bez smaržas gāzi, unumgesetztes ogles. Cavendish sauc par "nosmakßana gaiss" par nespēju uzturēt elpošanu un degšanu.

Modern Chemical ir paskaidrots, ka skābeklis tiek pakļauts reakcijai ar oglēm, oglekļa dioksīds tiek radīts. Atlikušo "kavējoša" gaisa bija lielākā daļa no molekulu N _2. Cavendish un citi zinātnieki, kad par šo jautājumu vēl nav zināms, lai gan slāpekļa un nitrātu savienojumi tam tika plaši izmantotas ekonomikā. Zinātnieks pastāstīja par neparasto gāzes kolēģim, lai veiktu līdzīgu eksperimentu - Džozefs Prīstlijs.

Tajā pašā laikā Carl Scheele vērsa uzmanību uz nezināmu sastāvdaļu gaisu, bet neizdevās pienācīgi paskaidrot tās izcelsmi. Tikai Daniel Rutherford 1772. saprata, ka pašreizējie eksperimenti "nosmakßana" "sabojāto" gāzes - slāpekli. Daži zinātnieki uzskata savu atklājēju - tas joprojām ir debatēt vēsturnieki zinātnes.

15 gadus pēc Rutherford eksperimentu slavenais ķīmiķis Antuan Lavuaze ierosināja aizstāt terminu gaisu "sabojāto" attiecas uz slāpekļa, no otras - Nitrogenium. Līdz brīdim, kad tika pierādīts, ka šī viela nedeg, neatbalsta elpošanu. Tad tur bija krievu vārds "slāpekļa", kas tiek interpretēts dažādos veidos. Bieži saka, ka termins nozīmē "nedzīvs". Turpmākās pētījumi ir atspēkojusi izplatītajam viedoklim par vielu īpašībām. Slāpekļa savienojumi - proteīni - galvenie makromolekulām sastāva dzīviem organismiem. Lai konstruētu augi absorbē no augsnes minerālu uztura nepieciešamo elementu - ^2- jonu NO ₃ un NH ^4+.

Slāpeklis - ķīmiskais elements

Lai saprastu atomu struktūru un īpašības, palīdz periodisko sistēmu (PS). No amats ķīmiskā elementa periodiskā tabula var definēt kodolenerģiju maksas, vairāki protoniem un neitroniem (masas skaits). Ir nepieciešams pievērst uzmanību vērtību atomu masas - tas ir viens no galvenajiem raksturlielumiem elementa. periodu, to skaits atbilst skaitam enerģijas līmeni. Īsā versija periodiskās tabulas grupas numurs atbilst skaitam elektroni ārējā energaticheskom līmenī. Apkopojot datus, vispārējām īpašībām slāpekļa ar savu nostāju periodiskās sistēmas:

• Tas ir non-metallic elements ir augšējā labajā stūrī SS.
• Chemical simbols: N.
• Īpašums numurs: 7.
• Relatīvā atommasa: 14,0067.
• Formula gaistošus ūdeņraža savienojumi: NH ₃ (amonjaks).
• Forms augstāka oksīds N ₂ O _5, kas ir vienāds ar valence slāpekļa V

Struktūra slāpekļa atoms:

• kodolenerģijas maksa 7.
• Protonu skaits: 7; skaits neitronu: 7.
• Skaits enerģijas līmeni: 2.
• Kopējais elektronu: 7; e formula: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Details pētīta stabilos izotopus № elements 7, to masu skaitu - 14 un 15. vieglā atomiem saturs, kas ir 99.64%. No īslaicīga radioaktīvo izotopu kodoli ir arī 7 protons, un skaits neitronu ievērojami atšķiras: 4, 5, 6, 9, 10.

Slāpekļa dabā

Kā daļu no gaisa molekulām ir klāt zeme sheath vienkāršs viela, kura formula - N _2. Par slāpekļa gāzi saturs atmosfērā ir aptuveni 78,1 tilpuma%. Neorganiskie savienojumi ķīmiskā elementa in Zemes garozā - dažādas amonija sāļi un nitrīti (salpetris). Savienojumi ar formulu un nosaukumiem daži no svarīgākajām vielām:

• NH _3, amonjaks.
• _NO2, slāpekļa dioksīdu.
• NaNO ₃ Nātrija nitrāts.
• _{(NH4) 2 SO4,} amonija sulfātu.

Valence no slāpekļa pēdējo divu vielu - IV. Akmeņogļu, augsnes, kas dzīvo organismu satur arī N atomus saistītā veidā. Slāpeklis ir sastāvdaļa amino acids makromolekulas, DNS un RNS nukleotīdiem, hormoni un hemoglobīns. Kopējais saturs ķīmiskā elementa cilvēka organismā sasniedz 2,5%.

vienkārša viela

Slāpeklis kā divatomu molekulu - lielais tilpums un svars no atmosfēras gaisu. Viela, kura formula ir N _2, nav smaku, krāsu un garšu. Šī gāze ir vairāk nekā 2/3 no gaisa zemes apvalkā. Šķidrums slāpeklis ir bezkrāsaina viela, kas atgādina ūdeni. Vārās temperatūrā -195,8 ° C. M (N ₂₎ = 28 g / mol. Simple viela mazliet vieglāk skābeklis, slāpeklis, gaisa, tā blīvums ir tuvu 1.

In molekulas saistās atomi stingri 3 dalīta elektronu pāri. Savienojums piemīt augsta izturība pret ķimikālijām, kas atšķir no skābekļa un citus gāzveida vielu. Ar slāpekļa molekula ir sadalīta tās sastāvā atomiem kas nepieciešami, lai tērēt enerģijas 942.9 kJ / mol. Kontaktinformācija no trim pāriem elektronu ir ļoti spēcīga, sāk izjukt, ja tiek sakarsēti virs 2000 ° C

praktiski nenotiek normālos apstākļos, disociācijas molekulu atomos. Chemical inertums izraisa arī slāpekļa pilnīgu trūkumu polaritātes tās molekulā. Tie mijiedarbojas ļoti vāji ar otru, tādējādi strādājot gāzveida stāvokli jautājuma normālā spiedienā un temperatūrā, kas tuva istabas temperatūrai. Zema ķīmiskā aktivitāte molekulāro slāpekli izmanto dažādos procesos un ierīcēs, kur tas ir nepieciešams, lai radītu inertu vidi.

Norobežošana molekulas N ₂ var rasties reibumā saules starojuma augšējā atmosfērā. Atomic slāpeklis ir izveidota, kas reaģē ar noteiktiem metāliem un nonmetals normālos apstākļos (fosfors, sērs, arsēna). Rezultāts ir sintēze no vielām, kad tās virsmas apstākļiem netieši iegūta.

slāpeklis valence

Uz ārējās elektronu čaulas atomu veido 2 s 3 un p elektronu. Tie negatīvs slāpeklis var dot daļiņas, mijiedarbojoties ar citiem elementiem, kas atbilst tā reducējošajām īpašībām. Blakus trūkstošo oktets līdz 3. elektronu atoma piemīt oksidatīvo spēju. Elektronegativitāte slāpeklis zem tā metāliskā īpašībām ir mazāk izteikta nekā fluora atoma, skābekļa atoma un hlora. Kad mijiedarbojas ar šiem ķīmiskajiem elementiem slāpekļa dod elektroniem (oksidēt). Samazināšana līdz negatīviem joniem, kam seko reakcija ar citiem metāliem un nonmetals.

Typical slāpeklis valence - III. Šajā gadījumā, ķīmiskās saites tiek veidotas ar elektronu ārējā p-attraction un izveidojot kopējo (saistoša) pāri. Slāpeklis spēj veidot donors-akceptora saiti, pateicoties tā valences elektroniem, kā tas ir amonija jons NH ^4+.

Getting laboratorijā un rūpniecībā

Viens no laboratorijas metodes, kas balstās uz oksidējošos īpašībām vara oksīda. Izmanto slāpekļa savienojumu ar ūdeņraža - amonjaka NH _3. Šis nepatīkams ožamā gāze vzaimoddeystvuet ar pulverveida vara oksīds. Iegūtais reakcijā rodas slāpekļa un parādās metāliskā vara (sarkans pulveris). Nogulsnējas uz cauruļu sienām waterdrops - vēl viena reakcijas produkts.

Vēl laboratorijas metode, kas izmanto slāpekļa savienojumu ar metālu - azīdu, piemēram NaN _3. Iegūst ar gāzi, kam nav nepieciešams jāattīra no netīrumiem.

Laboratorijas veikts sadalīšanos amonija nitrītu slāpekļa un ūdeni. Lai sāktu reakciju, sildīšana ir nepieciešama, tad process turpina ar attīstību siltuma (eksotermiska). Slāpeklis ir piesārņots ar piemaisījumiem, tāpēc tas tiek attīrīts un žāvē.

Preparation of slāpekļa šajā nozarē:

• frakcionēti destilējot šķidru gaisu, - metodi, kas izmanto tā, fizikālo īpašību slāpekļa un skābekļa (atšķirīgs viršanas temperatūra);
• ķīmiskā reakcija ar gaisu ar karstu ogles;
• adsorptīvā gāze atdalīšana.

Mijiedarbība ar metāliem un ūdeņraža - oksidējošo īpašību

Inerces izturīgas molekulas neļauj zināma tieša sintēzi slāpekļa savienojumu. Lai aktivizētu atomiem kas nepieciešami, lai spēcīgu apkures vai apstarošanas vielas. Slāpeklis var reaģēt ar litiju istabas temperatūrā, ar magnija, kalcija un nātriju, šajā reakcija notiek tikai, karsējot. Kas atbilst metāla nitrīdi veidojas.

Slāpekļa ar ūdeņradi mijiedarbība notiek pie augstas temperatūras un spiediena. Arī šis process prasa katalizatoru. Amonjaks iegūst - viens no svarīgākajiem ķīmiskās sintēzes. Slāpeklis, kā oksidētāju, parāda to tri negatīvs oksidēšanas:

• 3 (amonjaka un citu slāpekļa savienojumu, ūdeņraža - nitrīdi);
• -2 (hidrazīns N ₂ H _4);
• -1 (hidroksilamīna NH ₂ OH).

Svarīgākais nitrīdu - amonjaka - sagatavots lielos daudzumos rūpniecībā. Liela problēma ilgu laiku palika ķīmisko inertums slāpekļa. Tās avoti izejvielu bija nitrāts, bet minerālu rezerves, sāka strauji samazināties ar izaugsmi ražošanu.

Lielā sasniegums ķīmijas zinātnes un prakses ir bijis izveide amonjaks slāpekļa saistīšanās metodē rūpnieciskā mērogā. Īpašos kolonnu ar tiešās sintēzes - atgriezeniska process starp slāpekli, ko iegūst no gaisa un ūdeņradi. Veidojot optimālus apstākļus, nobīda līdzsvaru šī reakcija uz preparāta pusē, pielietojot kā katalizatoru amonjaka ražu ir 97%.

Mijiedarbības ar skābekli - samazināt īpašības

Lai uzsāktu reakciju slāpekļa un skābekļa, jābūt spēcīgs apkure. Vai pietiek enerģijas elektriskās loka un zibens atbrīvot atmosfērā. Svarīgākie neorganiskie savienojumi, kuros slāpekļa ir tās pozitīvajā oksidācijas valstis:

• 1 (slāpekļa oksīds (I) N ₂ O);
• +2 (NO no slāpekļa oksīda);
• 3 (slāpekļa oksīds (III) N ₂ O _3, HNO ₂ slāpekļa acid, to nitrīta sāļi);
• 4 (slāpekļa dioksīds (IV) NO _2);
• 5 (slāpeklis pentoksīds (V) N ₂ O _5, HNO ₃ slāpekļskābe, nitrātiem).

Vērtība par dabā sastopamām

Augi absorbē amonija jonus un nitrātu anjonus no augsnē, ko izmanto par sintēzes ķīmisko reakciju organisko molekulu šūnās pastāvīgi darbojas. Atmosfēras slāpekļa mezgliņš baktērijas var asimilēt - mikroskopiskas struktūras veido mezgliņus par saknēm pākšaugus. Tā rezultātā, šī grupa augu saņēmis nepieciešamo akumulatoru, tas bagātina augsni.

tropu negaisa laikā notiek oksidācijas reakciju atmosfēras slāpekļa. Oksīdu šķīdina, lai veidotu skābes, šie savienojumi ar slāpekļa ieiet augsni ūdenī. Sakarā ar cikla elementu dabā tiek pastāvīgi papildināts savas rezerves zemes garozā, gaisā. Complex organiskās molekulas, kas satur slāpekli tā sastāvā, ir degradēta, baktērijas uz neorganiskajām sastāvdaļām.

praktiska lietošana

Svarīgākie slāpekļa savienojumi lauksaimniecībā - ļoti labi šķīstošs sāls. Absorbē augi urīnvielas nitrāta (nātrija, kālija, kalcija), amonija savienojumu (amonjaka ūdens, hlorīda, sulfāta, amonija nitrāta).
Inertais īpašības slāpekļa augi nespēja absorbēt to no ārpuses rada nepieciešamību veikt lielas devas ik nitrātiem. Daļas auga organisma spēj uzglabāt makrošūna varu "nākotnei", kas pazemina produkta kvalitāti. Excess nitrātiem dārzeņos un augļos, var izraisīt saindēšanos cilvēkiem, augšanu ļaundabīgo audzēju. Papildus lauksaimniecībā, slāpekļa savienojumi tiek izmantoti citās nozarēs:

• par medikamentu;
• ķīmiskajā sintēzē no augsti molekulāru savienojumu;
• ražošanā sprāgstvielu no TRINITROTOLUOLS (TNT);
• ražošanai krāsvielas.

NO oksīds konstatē izmantošana ķirurģijā, viela ir pretsāpju iedarbība. Zudums sajūta ieelpojot gāzi pamanīju, ka pat pirmie pētnieki slāpekļa ķīmiskās īpašības. Tātad bija kopējs nosaukums "smejas gāze".

Problēma nitrātu lauksaimniecības produktiem

The slāpekļskābes sāļi - nitrāts - saturēja atsevišķi uzlādētu anjonu NO ^3-. Joprojām izmanto veco nosaukumu grupas vielu - amonija nitrātu. Nitrāti tiek izmantoti, lai mēslot laukus, siltumnīcās, dārzos. Bring tos agrā pavasarī pirms stādīšanas, vasarā - formā šķidro barošanas. Ar sevi, viela nerada lielas briesmas cilvēkiem, bet organismā, tie ir pārvērsti nitrīti, tad uz nitrozamīnu. Nitrīts NO ^2- joni - toksiskās daļiņas, tie izraisa oksidēšanos dzelzi hemoglobīna molekulu trīsvērtīgo joniem. Šajā stāvoklī, galvenā viela, cilvēka un dzīvnieku asinis nav spējīgs transportēt skābekli un oglekļa dioksīda no audiem.

Jo vairāk bīstami nitrāts piesārņošana pārtikas produkta izmantošanu cilvēku veselību:

• ļaundabīgi audzēji, kas rodas no konversijas nitrātu nitrozamīni (kancerogēnas);
• attīstība čūlainā kolīta,
• hipotensiju vai hipertensiju;
• sirds mazspēja;
• asiņošanas traucējumi
• bojājumi, aknu, aizkuņģa dziedzera un cukura diabēta;
• nieru mazspējas attīstību;
• anēmija, atmiņas traucējumi, uzmanības un inteliģenci.

Vienlaicīga lietošana no dažādiem produktiem ar lielām devām nitrātu izraisa akūtas saindēšanās. Avoti var būt augi, dzeramo ūdeni, gatavus gaļas ēdienus. Mērcēšanas tīrā ūdenī un kulinārijā var samazināt uzturvielu saturu nitrāta produktu. Pētnieki atklāja, ka lielākas devas bīstamu savienojumu novērota nenobriedušu un siltumnīcas augu ražošanu.

Fosfors - elements Pnictogen

Atomi ķīmisko elementu, kas atrodas tajā pašā vertikālajā ailē periodiskās sistēmas, piemīt kopīgas īpašības. Fosfora atrodas trešajā periodā, tas attiecas uz grupu 15, kā arī slāpekli. Struktūra elementi līdzīgi atomiem, taču pastāv atšķirības īpašības. Slāpeklis un fosfors piemīt negatīva valence un oksidēšanas III to savienojumiem ar metāliem un ūdeņradi.

Daudzi fosfora reakcijas turpināt parastās temperatūras, ķīmiski aktīvu elementu. Tiek pakļauts reakcijai ar skābekli, veidojot P ₂ O ₅ augstāka oksīds. Ūdens šķīdums šī materiāla ir īpašības acid (metafosforskābes). Kaut apkure ortofosforskābi iegūst. Tā definē vairākus no veidiem sāļu, no kuriem daudzi ir minerālmēsli, piemēram superfosfātus. Slāpekļa un fosfora savienojumi veido nozīmīgu daļu no cikla matērijas un enerģijas uz mūsu planētas, ko izmanto rūpniecības, lauksaimniecības un citās jomās.