Ühendid lämmastik. omadusi lämmastiku

Sünnitamine nitraatide - tõlgitud ladinakeelsest sõnast Nitrogenium. See pealkirjas lämmastiku - keemiline element aatomnumbriga 7, pea 15 th rühma pikema versiooni perioodilisuse tabeli. Kujul lihtne aine koosneb maa laiali turvapadja - atmosfääri. Erinevaid lämmastikuühendid leitud maakoores ja elusorganismide kasutatakse laialdaselt tööstuses, sõjaväe, põllumajanduse ja meditsiini valdkonnas.

Miks on lämmastiku nimega "lämbumine" ja "elutu"

Nagu ajaloolased keemia soovitame esimest korda sain selle lihtsa aine Henry Cavendish (1777). Teaduslikud läbib õhk üle kuuma sütt imendumiseks reaktsiooniproduktide lehe leelise abil. Selle tulemusena saadud kogemustest teadlase leitud värvitu ja lõhnatu gaas, reageerimata sütt. Cavendish nimetas seda "lämmatava õhus" võimetus säilitada hingamine ja põlemine.

Modern Chemical selgitatakse, et hapniku reageeritakse kivisüsi, tekib süsinikdioksiid. Ülejäänud "lämmatamise" oli õhu enamasti molekulide _N2. Cavendish ja teiste teadlaste ajal selles küsimuses ei ole veel teada, kuigi lämmastiku ja lämmastikühendid siis kasutati laialdaselt majanduses. Teadlane rääkis ebatavaline gaasi kolleegile läbi viia sarnaseid katseid - Joseph Priestley.

Samal ajal Carl Scheele juhtis tähelepanu tundmatu osa õhus, kuid ei suutnud korralikult seletada selle päritolu. Ainult Daniel Rutherford 1772, mõistsin, et käesoleva eksperimente "lämmatava" "rikutud" gaasi - lämmastikuga. Mõned teadlased usuvad oma avastaja - see ikka on arutleda ajaloolased teaduse.

15 aastat pärast Rutherford eksperimendid kuulus keemik Antuan Lavuaze ettepanek asendada termin õhu "rikutud" viitab lämmastiku, teiselt - Nitrogenium. Selleks ajaks oli tõestanud, et see aine ei põle, ei toeta hingamist. Siis olid Vene nimi "lämmastik", mida tõlgendatakse erinevalt. Sageli ütlevad, et termin tähendab "elutu". Järgnevad uuringud on ümber lükanud levinud uskumus ainete omaduste kohta. Lämmastikuühendid - valgud - suuremate makromolekulide kompositsioonis elusorganismid. Selleks, et konstrueerida taimed neelavad pinnasest mineraaltoitumise vajalikud elemendid - ^2- ioonid NO ₃ ja NH ^4+.

Lämmastik - keemiline element

Et mõista aatomite struktuuri ja omaduste aitab perioodilisuse süsteemi (PS). Positsioon keemilise elemendi perioodilisuse tabeli saab määratleda tuumaenergia eest, prootonite arv ja neutronite (massiarv). On vaja pöörata tähelepanu väärtus aatommass - see on üks peamisi omadusi element. periood, mitmeid vastab numbrile energiatasemete. Lühiversiooni perioodilise tabeli Group number vastab numbrile elektronid välist energaticheskom tasandil. Kokkuvõtlikult võib andmete üldisi karakteristikuid lämmastiku juures oma positsiooni perioodilisuse süsteemi

• See on mittemetalliline element on üleval paremas nurgas SS.
• Keemiline sümbol: N.
• Kinnisvara number: 7.
• Suhteline aatommass: 14,0067.
• Valemiga lenduvate vesinikuühenditega: _NH3 (ammoniaak).
• Vormid kõrgema oksiidi N _{2O 5,} mis on võrdne lämmastiku valentsust V.

Struktuur lämmastikuaatomiga:

• tuumaenergia eest +7.
• Prootonite arv: 7; arvu neutroneid: 7.
• Arv Energia tasemed: 2.
• Koguarv elektronide: 7; e valemiga: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Üksikasjalik uuritud stabiilsete isotoopidega № element 7, nende massiarvud - 14 ja 15 sisu kerget aatomit, millest on 99,64%. Tuumad lühiealiste radioaktiivse isotoobi on ka 7 prootonite ja neutronite arv varieerub suuresti: 4, 5, 6, 9, 10.

Lämmastik looduses

Osana õhumolekulid esinevad Maa ümbrise lihtsa aine, mille valem - _N2. Lämmastiku gaasi atmosfääris on umbes 78,1 mahu%. Anorgaanilised ühendid keemilise elemendi maakoores - erinevate ammooniumisoolad ja nitraadid (salpeeter). Ühendid valemiga ja nimed mõned kõige olulised ained:

• _NH3, ammoniaaki.
• _NO2, lämmastikdioksiidi.
• NaNO ₃ naatriumnitraat.
• _{(NH4) 2} SO _4, ammooniumsulfaat.

Valentsiga lämmastiku kahes viimases ühendid - IV. Söe, pinnase elusorganismide sisaldada ka N aatomit seotud kujul. Lämmastik üheks komponendiks on aminohapete makromolekulid, DNA ja RNA nukleotiidi, hormoonid ja hemoglobiini. Kogu sisu keemilise elemendi inimkeha jõuab 2,5%.

lihtne aine

Lämmastik kujul Kaheaatomilise molekulid - kõige suurem kogus ja kaal atmosfääriõhu. Aine, mille valem on N _2, ei ole lõhna, värvi ja maitset. See gaas on rohkem kui 2/3 õhk maa kesta. Vedelat lämmastikku on värvitu aine, mis sarnanevad veega. Keeb temperatuuril -195,8 ° C. M _(N2) = 28 g / mol. Simple aine natuke lihtsam hapnik, lämmastik, õhk, selle tihedus on ligi 1.

Aatomitest molekuli seostuvad kindlalt 3 jagatud elektronide paarid. Ühend ilmutab kõrget kemikaalitaluvuse, mis eristab seda hapniku ja teiste gaasiliste ainete. Lämmastikuga molekuli jaguneb koostisosadeks vajalikke aatomeid kulutada energiat 942,9 kJ / mol. Kontakt kolme paari elektronid on väga tugev, hakkab murda kuumutamisel üle 2000 ° C.

praktiliselt ei esine tavalistes tingimustes dissotsiatsioon molekulide aatomit. Keemiline inertsus on selle põhjuseks ka lämmastiku täielik puudumine polaarsuse molekulis. Nad suhtlevad väga nõrgalt üksteisega seeläbi töötamist gaasilises agregaatolekus normaalrõhul ja temperatuuril ligikaudu toatemperatuurini. Madal keemiline aktiivsus molekulaar kasutatakse lämmastikku erinevates protsessides ja seadmed, kus on vaja luua inertne keskkond.

Dissotsiatsioon molekulide _N2 võib esineda mõjul päikesekiirgust atmosfääri ülemistes kihtides. Atomic lämmastik on moodustunud, mis reageerib teatud metalle ja nonmetals tavatingimustel (fosfor, väävel, arseen). Tulemuseks on sünteesi ainete maapealse tingimused saadud kaudselt.

lämmastiku valents

Välimine Elektronkiht aatomi moodustada 2 s 3 ja p elektron. Need negatiivsed lämmastiku saab anda osakesed suheldes muid elemente, mis vastavad redutseerivate omaduste. Kõrvalasuvate puudu oktett kuni 3 elektroni aatomi eksponeerib oksüdatiivse võime. Elektronegatiivsus lämmastiku alla selle metallilise omadused on nõrgemini kui fluori, hapniku ja kloor. Kui suheldes neid keemilisi elemente lämmastiku annab elektrone (oksüdeeruvad). Alandamise negatiivsete ioonide järgneb reaktsioon muid metalle nonmetals.

Tüüpilised lämmastiku valents - III. Sel juhul keemilised sidemed moodustuvad välimine p-atraktiivsust elektronid ja Ühisstandardite (sidumine) paari. Lämmastik on võimelised moodustama toetuseandjaid aktseptor sideme tänu oma vaba elektronpaar, nagu see on ammooniumioon NH ^4+.

Kuidas laboris ja tööstus

Üks laboratoorseid meetodeid põhineb oksüdatiivne omadusi vaskoksiidi. Kasutage lämmastikuühend vesinikuga - ammoniaagi _NH3. See ebameeldivaid lõhnaga gaasi vzaimoddeystvuet pulbriliste vaskoksiidi mustaks. Saadud reaktsiooni tulemusena tekivad lämmastiku ja näib metallilist vaske (punane pulber). Ladestunud toruseinad waterdrops - Järgmises reaktsiooni saadus.

Järgmises laborimeetodit mis kasutab lämmastikuühend metallidega - tüülsilüülasiidiga näiteks _NaN3. Saadakse gaas, mis ei pea olema puhastatud saasteainetest.

Labor viiakse lagunemist ammooniumi nitriti lämmastikuga ja vee vahel. Reaktsiooni käivitamiseks, küte on vajalik, siis jätkub protsess eraldab soojust (eksotermiline). Lämmastik on saasteained, mistõttu on puhastatud ja kuivatatud.

Ettevalmistamine lämmastiku tööstuses:

• fraktsioneerival destillatsioonil vedel õhk - meetod, mis kasutab füüsikalisi omadusi lämmastiku ja hapniku (eri keev);
• keemilise reaktsiooni õhu kuuma söe;
• adsorptiivseid gaasi eraldumist.

Koostoime metallid ja vesiniku - oksüdeeriva omadused

Inertsi püsival molekulid ei võimalda mingit otsest sünteesi lämmastikuühendid. Aktiveerimiseks vajalikke aatomeid tugevad kuumutamisel või kiirituse aine. Lämmastik võib reageerida liitium toatemperatuuril, magneesiumi, kaltsiumi ja naatriumi, kulgeb reaktsioon ainult kuumutamisel. Vastava metalli nitriidid moodustuvad.

Interaktsioon lämmastiku vesinikuga toimub kõrgel temperatuuril ja rõhul. Samuti nõuab see protsess katalüsaatoriks. Ammoniaagi saadud - üks tähtsamaid keemilise sünteesi. Lämmastiku, mis on oksüdeerijaks, näitab nende tri negatiivse oksüdeeritud olekutes:

• 3 (ammoniaak ja muud lämmastikuühendid, vesinik - nitriidid);
• -2 (hüdrasiin _{N2 H4);}
• -1 (hüdroksüülamiini _NH2OH).

Kõige olulisem nitriidi - Ammoniaak - valmistada suurtes kogustes tööstuses. Suur probleem pikka aega jäänud keemiline inertsus lämmastikku. Selle tooraine allikate olid nitraat, kuid maavaravaru hakkas vähenema kiiresti toodangu kasvu.

Suur saavutus keemilise teaduse ja praktika on loomise ammoniaaklämmastiku sidumise tehnikas tööstuslikult. In eriveerge on otsese sünteesi - pöörduva protsessi vahel lämmastiku saadakse õhu ja vesinikust. Luues optimaalsed, nihutab tasakaalu Selles reaktsioonis tootega poolel kasutades katalüsaatori ammoniaagi saagis on 97%.

Interaktsiooni hapnikuga - redutseerivate omaduste

Selleks, et alustada reaktsiooni lämmastiku ja hapniku, peab olema tugev kuumenemine. Olema piisavalt energiat elektri kaar ja välk atmosfääri laskmist. Kõige olulisem anorgaanilised ühendid, milles lämmastik on oma positiivset oksüdeeritud olekutes:

• 1 (lämmastikoksiidi (I) N _2O);
• 2 (NO lämmastikmonooksiidi);
• 3 (lämmastikoksiidi (III) N _{2O 3, HNO2} lämmastikushape nitritit soolad);
• 4 (lämmastikdioksiidi (IV) _NO2);
• 5 (lämmastik pentoxide (V) N _{2O 5, HNO3} lämmastikhape, nitraadid).

Väärtust looduslikult esinevate

Taimed neelavad amooniumiioonidega ja nitraatide anioonide pinnasest sünteesiks kasutada keemiliste reaktsioonide orgaaniliste molekulide rakkudes pidevalt töötab. Atmosfäärilämmastikku sõlme bakterid võivad assimileerida - mikroskoopilised üksusi, mis moodustavad üldvaatlusel juured kaunviljad. Selle tulemusena selle grupi taimede sai nõutud aku, see rikastab mulda.

Ajal troopiliste tormide esineda oksüdatsioonireaktsioon atmosfäärilämmastikku. Oksiidide lahustatakse moodustamaks happed need lämmastiku- pinnasesse vette. Tänu tsükli elementide looduses pidevalt täiendatakse reservis maakoores, õhus. Keerulise orgaanilised molekulid sisaldavad lämmastikku oma koostiselt lagunevad bakterite anorgaanilist komponenti.

praktilist kasutamist

Kõige olulisem lämmastikuühendid põllumajandusele - ülimalt lahustuvat soola. Imendub taimede karbamiidi nitraati (naatrium, kaalium, kaltsium), ammooniumi ühendid (ammoniaakveest, kloriidid, sulfaadid, ammooniumnitraat).
Inertne omadused lämmastiku taimed võimetus taluda seda väljastpoolt juhtima vajadust teha suuri annuseid igal nitraadid. Taimeosadele organism on võimalik salvestada macrocell võimsus "tuleviku", mis lõhub toote kvaliteeti. Liigne nitraatide köögiviljad ja puuviljad võivad põhjustada mürgistusi inimestel kasvu pahaloomulised kasvajad. Lisaks põllumajanduse, lämmastiku ühendeid kasutatakse teistes tööstusharudes:

• nähtud ravimite valmistamiseks;
• keemilise sünteesi kõrgmolekulaarsete ühendite;
• valmistamisel lõhkeained trinitrotolueeni (TNT);
• tootmiseks värvained.

NO oksiidi leiab kasutamist kirurgiat ainel valuvaigistav toime. Kaotuse tunne sissehingamisel gaasi märganud, et isegi esimese teadlaste lämmastikuga keemilised omadused. Nii oli üldnimetus "naerugaas".

Probleem nitraatide põllumajandustoodete

Soolad lämmastikhapet - Nitraat - sisaldas ühe- laetud aniooni NO ^3-. Ikka kasutatakse vana nimi ainerühma - ammooniumnitraadi. Nitraadid kasutatakse väetamiseks väljad, kasvuhoonetes, aiad. Too nad varakevadel enne istutamist, suvel - kujul vedelik söödas. Ise aine ei kujuta endast suurt ohtu inimestele, kuid keha, nad on ümber nitritid, siis nitrosamiinideks. Nitriti NO ^2- ioonid - toksiliste osakeste põhjustavad nad oksüdeerumist kahevalentse raua hemoglobiini molekulidega kolmevalentne ioone. Selles olekus põhiolemust inimeste ja loomade verd ei ole võimeline transportima hapniku ja süsinikdioksiidi eemaldamiseks kudedest.

Mida rohkem ohtlikke nitraatide toidu saastumine inimese tervisele:

• pahaloomulised kasvajad tekivad muundamisel nitraadid nitrosoamiinide (kantserogeensed);
• arengut haavandiline koliit,
• hüpotensiooni või hüpertensiooni;
• südamepuudulikkus;
• veritsushäiretest
• kahjustuste maksa, kõhunäärme ja soodustab diabeedi teket;
• neerupuudulikkuse;
• aneemia, mäluhäired, tähelepanu ja intelligentsust.

Samaaegne kasutamine erinevate toodete suurtes kogustes nitraate viib ägedate mürgistus. Allikad võivad olla taimed, joogivesi, valmis lihatoidud. Leotamine puhta vee ja toidu valmistamiseks võib vähendada toiteväärtust nitraatide tooteid. Uurijad leidsid, et suuremad annused ohtlikke ühendeid täheldatud ebaküpsed ja kasvuhoone taimekasvatuse.

Fosfor - element Pnictogen

Aatomit keemilisi elemente, mis on samas tulp perioodilisuse süsteemi, ilmutavad ühiseid omadusi. Fosforit paikneb kolmanda perioodi, siis viitab rühmale 15, samuti lämmastikuga. Struktuurielementide sarnaseid aatomeid, kuid esineb erinevusi omadused. Lämmastiku ja fosfori ilmutavad negatiivse valentsi ja oksüdatsiooniastmega III nende ühendite metallidega ja vesinik.

Paljud fosfori reaktsioonid kulgevad tavalistel temperatuuridel, keemiliselt aktiivne element. Pannakse reageerima hapnikuga, moodustades P ₂ O ₅ kõrgem oksiidi. Vesilahus Seda materjali on omaduste tõttu happe (metafosforhappe). Kütmisel ortofosforhape saamiseni. See piiritleb terve hulga liiki soolad, millest paljud on mineraalväetisi, näiteks superfosfaadid. Lämmastiku- ja fosforiühendid moodustavad olulise osa tsüklist aine ja energia meie planeedil, mida kasutatakse tööstus-, põllumajandus- ja muudes valdkondades.