Senyawa nitrogen. sifat nitrogen

Melahirkan nitrat - sebagaimana diterjemahkan dari bahasa Latin Nitrogenium. Judul ini nitrogen - unsur kimia dengan nomor atom 7, kelompok th kepala 15 dalam versi panjang dari tabel periodik. Dalam bentuk zat sederhana terdiri dari bumi didistribusikan kantong udara - atmosfer. Berbagai senyawa nitrogen yang ditemukan di kerak bumi, dan organisme hidup secara luas digunakan dalam industri, militer, pertanian dan obat-obatan.

Mengapa nitrogen disebut "tersedak" dan "tak bernyawa"

Sebagai sejarawan kimia sarankan pertama kali zat ini sederhana Henry Cavendish (1777). Ilmiah melewati udara di atas bara panas untuk penyerapan produk reaksi menggunakan alkali. Sebagai hasil dari pengalaman peneliti menemukan tidak berwarna dan tidak berbau gas, batubara tidak bereaksi. Cavendish menyebutnya "udara mencekik" untuk ketidakmampuan untuk mempertahankan pernapasan dan pembakaran.

Modern Kimia dijelaskan bahwa oksigen direaksikan dengan batubara, karbon dioksida terbentuk. Sisanya "mencekik" dari udara adalah untuk sebagian besar dari molekul N _2. Cavendish dan ilmuwan lain pada waktu tentang hal ini belum diketahui, meskipun senyawa nitrogen dan nitrat kemudian secara luas digunakan dalam perekonomian. Ilmuwan mengatakan tentang gas yang tidak biasa untuk seorang rekan untuk melakukan eksperimen serupa - Joseph Priestley.

Pada saat yang sama Carl Scheele menarik perhatian pada komponen yang tidak diketahui dari udara, tetapi gagal untuk benar menjelaskan asal-usulnya. Hanya Daniel Rutherford pada 1772 menyadari bahwa percobaan ini "mencekik" "manja" gas - nitrogen. Beberapa ilmuwan percaya penemunya - masih perdebatan sejarawan sains.

15 tahun setelah percobaan Rutherford kimiawan terkenal Antuan Lavuaze diusulkan untuk menggantikan udara istilah "manja" mengacu pada nitrogen, di sisi lain - Nitrogenium. Pada saat itu membuktikan bahwa zat ini tidak terbakar, tidak mendukung pernapasan. Lalu ada Rusia nama "nitrogen", yang ditafsirkan dengan cara yang berbeda. Sering mengatakan bahwa istilah berarti "tak bernyawa". penelitian selanjutnya telah membantah keyakinan luas tentang sifat-sifat zat. senyawa nitrogen - protein - makromolekul utama dalam komposisi organisme hidup. Dalam rangka untuk membangun tanaman menyerap dari tanah mineral gizi elemen yang diperlukan - ^2- ion NO ₃ dan NH ^{4 +.}

Nitrogen - unsur kimia

Untuk memahami struktur atom dan sifat membantu sistem periodik (PS). Posisi unsur kimia dalam tabel periodik dapat menentukan muatan inti, jumlah proton dan neutron (nomor massa). Hal ini diperlukan untuk memperhatikan nilai massa atom - ini adalah salah satu karakteristik utama dari elemen. periode, nomor sesuai dengan jumlah tingkat energi. Versi pendek dari nomor meja Grup periodik sesuai dengan jumlah elektron pada tingkat energaticheskom eksternal. Meringkas data dalam karakteristik umum nitrogen oleh posisinya dalam sistem periodik:

• Ini adalah elemen non-logam adalah di sudut kanan atas dari SS.
• simbol kimia: N.
• Jumlah properti: 7.
• Relatif massa atom: 14,0067.
• Formula senyawa hidrogen yang mudah menguap: NH ₃ (amonia).
• Bentuk oksida N yang lebih tinggi ₂ O _5, yang sama dengan valensi nitrogen V.

atom nitrogen struktur:

• muatan inti 7.
• Jumlah proton: 7; jumlah neutron: 7.
• Jumlah Tingkat Energi: 2.
• Jumlah total elektron: 7; e rumus: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Rincian mempelajari isotop stabil № elemen 7, nomor massa mereka - 14 dan 15. Isi dari atom cahaya yang 99,64%. Inti berumur pendek isotop radioaktif juga 7 proton, dan jumlah neutron sangat bervariasi: 4, 5, 6, 9, 10.

Nitrogen di alam

Sebagai bagian dari molekul udara yang hadir selubung bumi substansi sederhana, yang rumus - N _2. Kandungan gas nitrogen di atmosfer adalah sekitar 78,1% volume. senyawa anorganik dari unsur kimia dalam kerak bumi - berbagai garam amonium dan nitrat (sendawa). Senyawa dari rumus dan nama-nama dari beberapa zat yang paling penting:

• NH _3, amonia.
• NO _2, nitrogen dioksida.
• NaNO ₃ Sodium nitrat.
• (NH _{4) 2} SO _4, amonium sulfat.

Valensi nitrogen dalam dua senyawa yang terakhir - IV. Batubara, tanah, organisme juga mengandung atom N dalam bentuk terikat. Nitrogen merupakan komponen dari asam amino makromolekul, DNA dan RNA nukleotida, hormon dan hemoglobin. Isi total unsur kimia dalam tubuh manusia mencapai 2,5%.

substansi sederhana

Nitrogen dalam bentuk molekul diatomik - volume terbesar dan berat dari udara atmosfer. Substansi, yang formula N _2, tidak memiliki bau, warna dan rasa. Gas ini lebih dari 2/3 selubung udara bumi. Nitrogen cair adalah zat berwarna, menyerupai air. Mendidih pada suhu -195,8 ° C M (N ₂₎ = 28 g / mol. bit substansi sederhana mudah oksigen, nitrogen, udara, kepadatan dekat dengan 1.

Atom dalam mengikat molekul tegas 3 bersama pasangan elektron. Senyawa pameran ketahanan kimia yang tinggi, yang membedakannya dari oksigen dan zat-zat gas lainnya. Untuk molekul nitrogen dibagi menjadi atom-atom penyusunnya perlu mengeluarkan energi 942,9 kJ / mol. Kontak dari tiga pasangan elektron sangat kuat, mulai memecah ketika dipanaskan di atas 2000 ° C.

praktis tidak terjadi dalam kondisi normal, disosiasi molekul menjadi atom. inertness kimia juga disebabkan oleh nitrogen tidak lengkap polaritas dalam molekulnya. Mereka berinteraksi sangat lemah dengan satu sama lain, dengan demikian bekerja keadaan gas materi pada tekanan normal dan pada suhu mendekati suhu kamar. aktivitas kimia rendah dari nitrogen molekul yang digunakan dalam proses yang berbeda dan perangkat di mana perlu untuk menciptakan lingkungan inert.

Disosiasi molekul N ₂ dapat terjadi di bawah pengaruh radiasi matahari di atmosfer atas. nitrogen atom terbentuk, yang bereaksi dengan logam tertentu dan nonlogam dalam kondisi normal (fosfor, sulfur, arsenik). Hasilnya adalah sintesis dari kondisi tanah zat yang diperoleh secara tidak langsung.

valensi nitrogen

Kulit elektron terluar dari atom membentuk 2 s 3 dan p elektron. Ini nitrogen negatif dapat memberikan partikel saat berinteraksi dengan unsur-unsur lain yang sesuai dengan sifat-sifatnya mengurangi. Berdampingan oktet hilang sampai 3 atom elektron menunjukkan kemampuan oksidatif. Elektronegativitas nitrogen bawah sifat logam yang kurang jelas dibandingkan dengan fluor, oksigen dan klor. Ketika berinteraksi dengan unsur-unsur kimia tersebut nitrogen memberikan elektron (oksidasi). Pengurangan untuk ion negatif diikuti oleh reaksi dengan logam lain dan nonlogam.

nitrogen valensi khas - III. Dalam hal ini, ikatan kimia dibentuk oleh luar p-tarik elektron dan penciptaan umum (mengikat) pasangan. Nitrogen mampu membentuk ikatan donor-akseptor karena pasangan elektron bebas yang elektron, seperti amonium ion NH ^{4 +.}

Mendapatkan di laboratorium dan industri

Metode satu laboratorium berdasarkan sifat oksidatif dari oksida tembaga. Gunakan senyawa nitrogen dengan hidrogen - amonia NH _3. Ini menyenangkan berbau vzaimoddeystvuet gas dengan bubuk oksida tembaga hitam. Reaksi yang dihasilkan menghasilkan nitrogen dan muncul logam tembaga (bubuk merah). Diendapkan pada dinding tabung waterdrops - produk reaksi lain.

Metode lain laboratorium yang menggunakan senyawa nitrogen dengan logam - azida, misalnya NaN _3. Diperoleh dengan gas yang tidak perlu dibersihkan dari kontaminan.

Laboratorium ini dilakukan dekomposisi ammonium nitrit menjadi nitrogen dan air. Untuk memulai reaksi, pemanasan diperlukan, maka proses berlanjut dengan evolusi panas (eksotermis). Nitrogen terkontaminasi dengan kotoran, sehingga dibersihkan dan dikeringkan.

Persiapan nitrogen dalam industri:

• distilasi fraksional dari udara cair - sebuah metode, yang menggunakan sifat fisik nitrogen dan oksigen (titik didih yang berbeda);
• reaksi kimia dari udara dengan batubara panas;
• pemisahan gas serap.

Interaksi dengan logam dan hidrogen - sifat pengoksidasi

Inersia molekul tahan lama tidak memungkinkan beberapa sintesis langsung senyawa nitrogen. Untuk mengaktifkan atom yang diperlukan untuk pemanasan kuat atau zat iradiasi. Nitrogen dapat bereaksi dengan lithium pada suhu kamar, dengan magnesium, kalsium dan natrium, reaksi dikeluarkan hanya dengan pemanasan. Sesuai nitrida logam terbentuk.

Interaksi nitrogen dengan hidrogen berlangsung pada suhu tinggi dan tekanan. Juga proses ini membutuhkan katalis. Amonia diperoleh - salah satu sintesis kimia yang paling penting. Nitrogen, sebagai agen pengoksidasi, menunjukkan dalam tri negatif oksidasi mereka:

• 3 (amonia dan nitrogen lainnya senyawa, hidrogen - nitrida);
• -2 (hidrazin N ₂ H _4);
• -1 (hidroksilamin NH ₂ OH).

Yang paling penting nitrida - Amonia - disiapkan dalam jumlah besar di industri. Masalah besar untuk waktu yang lama tetap inertness kimia nitrogen. sumber-sumber bahan baku yang nitrat, tapi cadangan mineral mulai menurun dengan cepat dengan pertumbuhan produksi.

Prestasi besar ilmu kimia dan praktek telah penciptaan teknik fiksasi amonia nitrogen pada skala industri. Dalam kolom khusus oleh sintesis langsung - proses reversibel antara nitrogen diperoleh dari udara dan hidrogen. Ketika menciptakan kondisi yang optimal, menggeser kesetimbangan reaksi ini ke sisi produk, menggunakan hasil katalis amonia 97%.

Interaksi dengan oksigen - mengurangi sifat

Dalam rangka untuk memulai reaksi nitrogen dan oksigen, harus pemanasan yang kuat. Memiliki energi yang cukup busur listrik dan debit petir ke atmosfer. Senyawa-senyawa anorganik yang paling penting di mana nitrogen adalah dalam bilangan oksidasi positif:

• 1 (nitrogen oksida (I) N ₂ O);
• 2 (NO nitrogen monoksida);
• 3 (nitrogen oksida (III) N ₂ O _3, HNO ₂ nitrous acid, garam nitrit daripadanya);
• 4 (nitrogen dioksida (IV) NO _2);
• 5 (nitrogen pentoksida (V) N ₂ O _5, HNO ₃ asam nitrat, nitrat).

Nilai alami

Tanaman menyerap ion amonium dan anion nitrat dari tanah yang digunakan untuk sintesis reaksi kimia dari molekul organik dalam sel terus berjalan. bakteri bintil nitrogen atmosfer dapat mengasimilasi - entitas mikroskopis membentuk nodul pada akar kacang-kacangan. Akibatnya, kelompok tanaman menerima baterai yang diperlukan, memperkaya tanah.

Selama badai tropis terjadi reaksi oksidasi nitrogen atmosfer. Oksida dilarutkan untuk membentuk asam, senyawa ini nitrogen masuk ke dalam tanah di dalam air. Karena siklus unsur di alam terus-menerus diisi ulang cadangan dalam kerak bumi, udara. molekul organik kompleks yang mengandung nitrogen dalam komposisi, terdegradasi oleh bakteri pada komponen anorganik.

penggunaan praktis

Senyawa nitrogen yang paling penting untuk pertanian - garam sangat larut. Diserap oleh tanaman urea nitrat (natrium, kalium, kalsium), senyawa amonium (air amonia, klorida, sulfat, amonium nitrat).
Inert sifat nitrogen tanaman ketidakmampuan untuk menyerap dari memimpin luar untuk kebutuhan untuk membuat dosis besar setiap tahunnya nitrat. Bagian dari organisme tumbuhan yang mampu menyimpan daya macrocell "untuk masa depan", yang menurunkan kualitas produk. Kelebihan nitrat dalam sayuran dan buah-buahan dapat menyebabkan keracunan pada manusia, pertumbuhan tumor ganas. Selain pertanian, senyawa nitrogen digunakan dalam industri lain:

• untuk persiapan obat-obatan;
• untuk sintesis kimia senyawa molekul tinggi;
• dalam pembuatan bahan peledak dari trinitrotoluena (TNT);
• untuk produksi pewarna.

NO oksida menemukan digunakan dalam operasi, zat ini memiliki efek analgesik. Hilangnya sensasi ketika gas dihirup memperhatikan bahwa bahkan para peneliti pertama nitrogen sifat kimia. Jadi ada nama umum "gas tertawa".

Masalah nitrat dalam produk pertanian

Garam dari asam nitrat - Nitrat - berisi anion bermuatan tunggal NO ^3-. Masih menggunakan nama lama dari kelompok zat - amonium nitrat. Nitrat digunakan untuk menyuburkan ladang, di rumah kaca, kebun. Bawa mereka di awal musim semi sebelum tanam, pada musim panas - dalam bentuk pemberian makan cair. Sendiri, zat tersebut tidak menimbulkan bahaya besar untuk orang, tetapi di dalam tubuh, mereka diubah menjadi nitrit, kemudian ke nitrosamin. Nitrit NO ^2- ion - partikel beracun, mereka menyebabkan oksidasi besi besi dalam molekul hemoglobin dalam ion trivalen. Dalam keadaan ini, substansi utama darah manusia dan hewan tidak mampu mengangkut oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida dari jaringan.

Nitrat kontaminasi lebih berbahaya dari makanan untuk kesehatan manusia:

• tumor ganas yang timbul dalam konversi nitrat ke nitrosamin (karsinogenik);
• pengembangan ulcerative colitis,
• hipotensi atau hipertensi;
• gagal jantung;
• gangguan perdarahan
• lesi hati, pankreas dan perkembangan diabetes;
• perkembangan gagal ginjal;
• anemia, gangguan daya ingat, perhatian dan kecerdasan.

Penggunaan simultan dari produk yang berbeda dengan dosis besar nitrat menyebabkan keracunan akut. Sumber dapat tanaman, air minum, siap pakai hidangan daging. Perendaman dalam air bersih dan memasak dapat mengurangi kandungan gizi produk nitrat. Para peneliti menemukan bahwa dosis yang lebih tinggi dari senyawa berbahaya diamati pada dewasa dan tanaman rumah kaca produksi.

Fosfor - elemen Pnictogen

Atom dari unsur kimia yang berada dalam kolom vertikal yang sama dari sistem periodik, menunjukkan sifat umum. Fosfor terletak di periode ketiga, mengacu pada kelompok 15, serta nitrogen. elemen struktur atom yang sama, tetapi ada perbedaan dalam sifat. Nitrogen dan fosfor menunjukkan valensi dan oksidasi negatif negara III dalam senyawa mereka dengan logam dan hidrogen.

Banyak reaksi fosfor melanjutkan pada suhu biasa, elemen kimia aktif. Direaksikan dengan oksigen untuk membentuk P ₂ O ₅ yang lebih tinggi oksida. Larutan berair bahan ini memiliki sifat asam (metafosfat). Sementara pemanasan asam ortofosfat diperoleh. Ini mendefinisikan pluralitas jenis garam, banyak yang merupakan pupuk mineral, misalnya SUPERFOSFAT. Nitrogen dan fosfor senyawa merupakan bagian penting dari siklus materi dan energi di planet kita, yang digunakan dalam bidang industri, pertanian dan lainnya.