مركبات النيتروجين. خصائص النيتروجين

ولادة نترات - كما ترجم من الكلمة اللاتينية Nitrogenium. هذا اللقب النيتروجين - عنصر كيميائي مع العدد الذري 7، رئيس 15 مجموعة العشرين في نسخة طويلة من الجدول الدوري. في شكل مادة بسيطة تتألف من الأرض توزيع كيس الهواء - الغلاف الجوي. مجموعة متنوعة من مركبات النيتروجين وجدت في القشرة الأرضية، وتستخدم على نطاق واسع الكائنات الحية في الصناعات العسكرية والزراعة والطب.

لماذا النيتروجين يسمى "الاختناق" و "لا حياة فيه"

كما المؤرخين الكيمياء أقترح حصلت لأول مرة هذه المادة بسيطة هنري كافنديش (1777). يمر العلمي الهواء فوق الجمر لامتصاص نواتج التفاعل باستخدام القلوي. ونتيجة لخبرة الباحث وجدت غاز عديم اللون والرائحة، والفحم غير المتفاعل. دعا كافنديش أنه "الهواء الخانق" لعدم القدرة على الحفاظ على التنفس والاحتراق.

وأوضح أن المواد الكيميائية الحديثة التي الأكسجين يتفاعل مع الفحم، ويتكون غاز ثاني أكسيد الكربون. ما تبقى من "خنق" من الهواء وبالنسبة للجزء الأكبر من الجزيئات N _2. كافنديش وغيرهم من العلماء في ذلك الوقت حول هذه المسألة ليست معروفة بعد، على الرغم من النيتروجين ومركبات النترات ثم استخدمت على نطاق واسع في الاقتصاد. وقال العلماء عن الغاز غير عادي لزميل لإجراء تجارب مماثلة - جوزيف بريستلي.

وفي الوقت نفسه لفت كارل شيل الانتباه إلى عنصر غير معروف من الهواء، لكنه فشل في شرح صحيح مصدره. فقط دانيال رذرفورد في عام 1772 أدركت أن التجارب الحالية "الخانقة" "مدلل" الغاز - النيتروجين. بعض العلماء يعتقدون مكتشف - انها لا تزال مناقشة مؤرخي العلم.

بعد 15 عاما من التجارب رذرفورد المقترحة الكيميائي الشهير Antuan Lavuaze ليحل محل الهواء مصطلح "مدلل" يشير إلى النيتروجين، من ناحية أخرى - Nitrogenium. في الوقت الذي ثبت أن هذه المادة لا يحرق، لا يدعم التنفس. ثم كان هناك اسم الروسي "النيتروجين"، الذي يتم تفسيرها بطرق مختلفة. دائما ما أقول أن هذا المصطلح يعني "هامدة". وقد فند دراسات لاحقة الاعتقاد السائد حول خصائص المواد. مركبات النيتروجين - البروتينات - الجزيئات الرئيسية في تكوين الكائنات الحية. من أجل بناء تمتص النباتات من العناصر الضرورية التغذية المعدنية التربة - ^2- الأيونات NO ₃ و NH ^4+.

النيتروجين - عنصر كيميائي

لفهم البنية الذرية وخصائص تساعد على نظام الدوري (PS). موقف عنصر كيميائي في الجدول الدوري يمكن أن تحدد الشحنة النووية، وعدد البروتونات والنيوترونات (العدد الكتلي). ومن الضروري أن تولي اهتماما لقيمة الكتلة الذرية - وهذا هو واحد من الخصائص الرئيسية لهذا العنصر. الفترة، وعدد مساويا لعدد من مستويات الطاقة. النص القصير من الدوري الجدول رقم المجموعة مساويا لعدد الإلكترونات في مستوى energaticheskom الخارجي. تلخيص البيانات في الخصائص العامة للالنيتروجين مكانتها في نظام الدوري:

• هذا هو عنصر غير المعدنية في الزاوية اليمنى العليا من SS.
• الرمز الكيميائي: N.
• عدد العقار: 7.
• الكتلة الذرية النسبية: 14.0067.
• صيغة المضطربة مركبات الهيدروجين: NH ₃ (الأمونيا).
• أشكال أعلى أكسيد N ₂ O _{5، والذي} يساوي تكافؤ النيتروجين V.

هيكل النيتروجين ذرة:

• المسؤول النووي +7.
• عدد البروتونات: 7؛ عدد النيوترونات: 7.
• عدد من مستويات الطاقة: 2.
• إجمالي عدد الإلكترونات: 7؛ ه الصيغة: 1S ² 2S ² 2P ^3.

تفاصيل دراسة النظائر المستقرة № العنصر 7، أعدادهم الجماعية - 14 و 15. ومحتوى الذرات الخفيفة منها 99.64٪. نوى النظائر المشعة قصيرة الأجل هي أيضا 7 البروتونات وعدد النيوترونات بشكل كبير: 4 و 5 و 6 و 9 و 10.

النيتروجين في الطبيعة

كجزء من جزيئات الهواء موجودة غمد الأرض مادة بسيطة، الذين صيغة - N _2. محتوى غاز النيتروجين في الغلاف الجوي حوالي 78.1٪ حجم. المركبات غير العضوية من عنصر كيميائي في القشرة الأرضية - أملاح الأمونيوم المختلفة والنترات (نترات الصوديوم). مركبات الصيغة وأسماء بعض المواد أهمها:

• NH _{3، والأمونيا.}
• NO ثاني أكسيد _{2 والنيتروجين.}
• نانو ₃ نترات الصوديوم.
• (NH _{4) 2} SO _4، كبريتات الأمونيوم.

التكافؤ من النيتروجين في اثنين من هذه المركبات - IV. تحتوي الكائنات الفحم، والتربة، والذين يعيشون أيضا ذرات N في نموذج منضم. النيتروجين هو مكون من الأحماض الأمينية الجزيئات، DNA والنيوكليوتيدات RNA، والهرمونات، والهيموغلوبين. المحتوى الكلي للعنصر كيميائي في جسم الإنسان يصل إلى 2.5٪.

مادة بسيطة

النيتروجين في شكل ثنائي الذرة - أكبر حجم ووزن الهواء الغلاف الجوي. الجوهر، الذي هو الصيغة N _2، لا رائحة له واللون والطعم. هذا الغاز هو أكثر من 2/3 الأرض الهواء غمد. النيتروجين السائل هو عبارة عن مادة عديمة اللون، تشبه الماء. يغلي عند درجة حرارة -195،8 درجة مئوية. M (N ₂₎ = 28 جم / مول. أسهل بسيط مادة قليلا الأكسجين والنيتروجين والهواء وكثافته وثيقة إلى 1.

الذرات في ربط جزيء بقوة 3 أزواج الإلكترونات المشتركة. مجمع يسلك المقاومة للمواد الكيمائية العالية، والتي يميزها من الأوكسجين والمواد الغازية الأخرى. لجزيء النيتروجين تنقسم إلى ذرات المكونة لها الضرورية لإنفاق الطاقة 942.9 كج / مول. الاتصال من ثلاثة ازواج من الالكترونات قوي جدا، ويبدأ لكسر عند تسخينها فوق 2000 درجة مئوية.

عمليا لا تحدث في ظل ظروف طبيعية، وتفكك الجزيئات إلى ذرات. ويتسبب همود الكيميائية أيضا النيتروجين غياب كامل للقطبية في جزيء لها. تفاعلها ضعيفة جدا مع بعضها البعض، وبالتالي العمل على الحالة الغازية للمادة في الضغط العادي وعند درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة. يستخدم قليلة النشاط الكيميائية من النيتروجين الجزيئي في العمليات والأجهزة المختلفة حيث أنه من الضروري خلق بيئة خاملة.

قد يحدث تفكك جزيئات N ₂ تحت تأثير الاشعاع الشمسي في الغلاف الجوي العلوي. يتم تشكيل النيتروجين الذري، الذي يتفاعل مع بعض المعادن واللافلزات في ظل ظروف طبيعية (الفوسفور والكبريت والزرنيخ). والنتيجة هي تجميع للظروف الأرض المواد التي يتم الحصول عليها بشكل غير مباشر.

تكافؤ النيتروجين

قذيفة الإلكترون الخارجي للذرة تشكل 2 ق 3 و ع الإلكترون. هذه النيتروجين سلبية يمكن إعطاء الجزيئات عند التعامل مع العناصر الأخرى التي تتوافق مع خصائص الحد لها. المجاورة الثمانية المفقودين إلى 3 ذرة الإلكترون يسلك القدرة التأكسدي. كهربية النيتروجين أقل من خصائص المعدني أقل وضوحا من ذلك من الفلور والأكسجين والكلور. عند التعامل مع هذه العناصر الكيميائية النيتروجين يعطي الإلكترونات (أكسدة). تخفيض لالأيونات السالبة يتبعه رد فعل مع المعادن واللافلزات الأخرى.

التكافؤ النيتروجين نموذجية - III. في هذه الحالة، يتم تشكيل الروابط الكيميائية التي الخارجي ف جذب الإلكترونات وإنشاء (ملزمة) زوج المشترك. النتروجين هو قادر على تشكيل السندات المانحين متقبل بسبب الزوج الوحيد لها من الإلكترونات، كما هو الأمونيوم أيون NH ^4+.

الحصول في المختبر والصناعة

طرق مختبر واحد على أساس الخصائص المؤكسدة من أكسيد النحاس. استخدام مركب النتروجين مع الهيدروجين - الأمونيا NH _3. هذا غير سارة رائحة vzaimoddeystvuet الغاز مع مسحوق أسود أكسيد النحاس. رد الفعل الناتجة تنتج النيتروجين ويبدو النحاس المعدني (مسحوق أحمر). تترسب على جدران أنبوب waterdrops - ناتج التفاعل آخر.

آخر طريقة المختبر يستخدم مركب النتروجين مع المعادن - أزيد، على سبيل المثال نان _3. التي حصلت عليها الغاز التي لا تحتاج إلى تنظيفها من الملوثات.

ويتم المختبر التحلل من نتريت الأمونيوم إلى النيتروجين والماء. لبدء التفاعل، مطلوب التدفئة، ثم يباشر عملية مع تطور الحرارة (الطاردة للحرارة). تلوث النيتروجين مع الشوائب، بحيث يتم تنظيفها وتجفيفها.

إعداد النيتروجين في هذه الصناعة:

• التقطير التجزيئي للهواء المسال - طريقة، والذي يستخدم الخصائص الفيزيائية من النيتروجين والأكسجين (نقطة الغليان مختلفة)؛
• تفاعل كيميائي من الهواء مع الفحم الساخن.
• فصل الغاز الإمتزاز.

التفاعل مع المعادن والهيدروجين - المؤكسدة الخصائص

الجمود جزيئات دائمة لا تسمح بعض التوليف المباشر من مركبات النيتروجين. لتنشيط ذرات اللازمة لتدفئة قوية أو مادة التشعيع. النيتروجين يمكن أن تتفاعل مع الليثيوم في درجة حرارة الغرفة، مع المغنيسيوم والكالسيوم والصوديوم، فإن رد الفعل العائدات فقط عن طريق التسخين. وتشكل المقابلة نتريدات المعدنية.

تفاعل النيتروجين مع الهيدروجين يحدث في درجة حرارة عالية وضغط. كما تتطلب هذه العملية المحفز. الأمونيا الحصول على - واحدة من التركيب الكيميائي الأكثر أهمية. النيتروجين، باعتبارها عامل مؤكسد، ويظهر في ثلاثي سلبي التأكسد على:

• 3 (الأمونيا وغيرها من النيتروجين المركبات والهيدروجين - نتريدات)؛
• -2 (الهيدرازين N ₂ H _4)؛
• -1 (هيدروكسيل OH NH _2).

أهم نيتريد - الأمونيا - إعداد بكميات كبيرة في الصناعة. المشكلة الكبيرة لفترة طويلة ظلت همود الكيميائية من النيتروجين. وكانت مصادر للمواد الخام نترات، ولكن بدأت الاحتياطيات المعدنية في الانخفاض بسرعة مع نمو الإنتاج.

وكان إنجازا عظيما للعلوم الكيميائية والممارسة خلق تقنية تثبيت نيتروجين الأمونيا على نطاق صناعي. في الأعمدة الخاصة هو عن طريق التخليق المباشر - وهي عملية عكسية بين النيتروجين تم الحصول عليها من الهواء والهيدروجين. عندما خلق الظروف المثلى، يغير توازن رد الفعل هذا إلى جانب المنتج، وذلك باستخدام العائد محفز الأمونيا 97٪.

التفاعل مع الأكسجين - الحد من الخصائص

من أجل البدء في رد فعل من النيتروجين والأكسجين، يجب أن تكون التدفئة قوية. تمتلك الطاقة الكافية القوس الكهربائي والتفريغ البرق إلى الغلاف الجوي. المركبات غير العضوية الأكثر أهمية في أي النيتروجين في دولها أكسدة إيجابية:

• 1 (أكسيد النيتروجين (I) N ₂ O).
• +2 (NO أول أكسيد النيتروجين)؛
• 3 (أكسيد النيتروجين (III) N ₂ O _3، HNO ₂ حامض النيتريك، وأملاح النتريت منها).
• 4 (ثاني أكسيد النيتروجين (IV) NO _2)؛
• 5 (خامس أكسيد النيتروجين (V) N ₂ O _5، HNO ₃ حامض النيتريك والنترات).

قيمة طبيعيا

النباتات تمتص أيونات الأمونيوم ونترات الأنيونات من التربة المستخدمة لتركيب التفاعلات الكيميائية الجزيئات العضوية في الخلايا تعمل باستمرار. يمكن أن الغلاف الجوي البكتيريا العقيدات النيتروجين استيعاب - الكيانات المجهرية تشكيل عقيدات على جذور البقوليات. ونتيجة لذلك، تلقت هذه المجموعة من النباتات البطارية المطلوبة، فإنه يثري التربة.

أثناء العواصف الاستوائية تحدث رد فعل أكسدة النيتروجين في الغلاف الجوي. تذاب أكاسيد لتشكيل الأحماض، وهذه المركبات من النيتروجين تدخل التربة في الماء. نظرا لدورة العناصر في الطبيعة تتجدد باستمرار احتياطياتها في قشرة الأرض، والهواء. الجزيئات العضوية المعقدة التي تحتوي على النيتروجين في تكوينها، والتي تدهورت بفعل البكتيريا على مكونات غير عضوية.

الاستخدام العملي

مركبات النيتروجين أهم أغراض الزراعة - من الملح للذوبان للغاية. تمتصها النباتات اليوريا نترات (الصوديوم، البوتاسيوم، الكالسيوم)، ومركبات الأمونيوم (النشادر المياه، كلوريد، كبريتات ونترات الأمونيوم).
الخاملة النباتات خصائص النيتروجين عدم القدرة على استيعابه من الرصاص من الخارج إلى ضرورة جعل جرعات كبيرة سنويا النترات. أجزاء من الحي محطة قادرة على تخزين الطاقة macrocell "للمستقبل"، والتي تحط من جودة المنتج. الزائدة النترات في الخضروات قد يسبب والفواكه التسمم في البشر، ونمو الأورام الخبيثة. وبالإضافة إلى الزراعة، وتستخدم مركبات النيتروجين في الصناعات الأخرى:

• لإعداد الأدوية.
• لالتركيب الكيميائي للمركبات عالية الجزيئية.
• في تصنيع المتفجرات من التراينيتروتولوين (TNT)؛
• لإنتاج الأصباغ.

يجد NO أكسيد استخدامها في الجراحة، والمادة لها تأثير مسكن. فقدان الإحساس عندما لاحظ الغاز المستنشق أنه حتى الباحثين الأوائل نتروجين الخصائص الكيميائية. حيث كان هناك الاسم الشائع "غاز الضحك".

مشكلة النترات في المنتجات الزراعية

أملاح حامض النيتريك - نترات - تحتوي على أنيون اتهم منفردة NO ^3-. لا تزال تستخدم الاسم القديم لمجموعة من المواد - نترات الأمونيوم. تستخدم النترات لتسميد الحقول، في البيوت المحمية والحدائق. تقديمهم في أوائل الربيع قبل الزراعة، في الصيف - في شكل الوجبات السائلة. في حد ذاتها، والمادة لا تشكل خطرا كبيرا على الناس، ولكن في الجسم، يتم تحويلها إلى النتريت، ثم إلى النتروزامين. النتريت NO ^2- الأيونات - الجسيمات السامة، التي تسبب أكسدة الحديد الحديدية في جزيئات الهيموغلوبين في أيونات الثلاثي. في هذه الحالة، المادة الرئيسية في دم الإنسان والحيوان ليست قادرة على نقل الأوكسجين وإزالة ثاني أكسيد الكربون من الأنسجة.

تلوث نترات أكثر خطورة من المواد الغذائية على صحة الإنسان:

• الأورام الخبيثة التي تنشأ في تحويل النترات إلى النتروزامين (مسرطنة)؛
• تطوير التهاب القولون التقرحي،
• انخفاض ضغط الدم أو ارتفاع ضغط الدم.
• فشل القلب؛
• اضطرابات النزيف
• آفات الكبد والبنكرياس وتطور داء السكري.
• تطوير الفشل الكلوي.
• فقر الدم وضعف الذاكرة والانتباه والذكاء.

الاستخدام المتزامن من المنتجات المختلفة مع جرعات كبيرة من النترات يؤدي إلى التسمم الحاد. مصادر يمكن أن يكون النباتات، ومياه الشرب، وأطباق اللحوم الجاهزة. تمرغ في المياه الصالحة للشرب والطهي يمكن أن تقلل من المحتوى الغذائي من منتجات نترات. ووجد الباحثون أن الجرعات العالية من المركبات الخطيرة التي لوحظت في إنتاج غير ناضجة والنباتات المسببة للاحتباس الحراري.

الفوسفور - العنصر مجموعة النتروجين

ذرات العناصر الكيميائية الموجودة في العمود نفسه العمودي للنظام الدوري، يظهر خصائص مشتركة. يقع الفوسفور في الفترة الثالثة، فإنه يشير إلى مجموعة 15، وكذلك النيتروجين. عناصر بنية الذرات مماثلة، ولكن هناك اختلافات في الخصائص. النيتروجين والفوسفور يحمل السلبية التكافؤ والأكسدة الدولة III في مركباتها مع المعادن والهيدروجين.

العديد من ردود الفعل الفوسفور المضي قدما في درجات الحرارة العادية، وهو عنصر نشط كيميائيا. وكان رد فعل مع الأكسجين لتكوين P ₂ O ₅ العالي أكسيد. محلول مائي من هذه المواد لديه خصائص حمض (الميتافسفوريك). أثناء تسخين صحيح حامض الفوسفوريك يتم الحصول عليها. وهو يحدد عدد وافر من أنواع الأملاح، وكثير منها الأسمدة المعدنية، على سبيل المثال superphosphates. تشكل النيتروجين والفوسفور مركبات جزءا هاما من دورة المادة والطاقة على كوكبنا، وتستخدم في المجالات الصناعية والزراعية وغيرها.