Compuși cu azot. Proprietățile de azot

Dând naștere la nitrat - așa cum a tradus din cuvântul latin Nitrogenium. Acest azot titlu - element chimic cu un număr atomic de 7, cap 15 grup th în versiunea lungă a tabelului periodic. Sub forma unei substanțe simplu compus din pământ distribuit airbag - atmosferă. O varietate de compuși cu azot găsit în scoarța terestră și organismele vii sunt utilizate pe scară largă în industriile, militare, agricultură și medicină.

De ce este azotul numit „sufocare“ și „lipsit de viață“

După cum istoricii de chimie sugerează luat mai întâi această substanță simplă Henry Cavendish (1777). Scientific trece aer peste cărbuni încinși pentru absorbția produșilor de reacție folosind alcaline. Ca rezultat al experienței cercetător a găsit gaz incolor și inodor, cărbune nereacționat. Cavendish a numit-o „aer sufocant“ pentru incapacitatea de a menține respirație și de ardere.

Chimice moderne se explică faptul că oxigenul reacționează cu cărbune, se formează dioxid de carbon. Restul de „sufocarea“ a aerului a fost cea mai mare parte a moleculelor N _2. Cavendish și alți oameni de știință de la momentul cu privire la această chestiune nu este încă cunoscută, deși compuși de azot și nitrat apoi au fost utilizate pe scară largă în economie. Omul de știință a spus despre gazul neobișnuit unui coleg de a efectua experimente similare - Joseph Priestley.

În același timp, Carl Scheele a atras atenția asupra componentei necunoscute a aerului, dar nu a reușit să explice în mod corespunzător originea sa. Numai Daniel Rutherford în 1772 a dat seama că experimentele prezente „sufocantă“ „rasfatati“ de gaz - azot. Unii oameni de știință cred că descoperitorul ei - încă mai este istoricii dezbat de știință.

15 ani de la experimentele lui Rutherford celebrul chimist Antuan Lavuaze a propus pentru a înlocui aerul termenul „rasfatati“ se referă la azot, pe de altă parte - Nitrogenium. Până în momentul în care sa dovedit că această substanță nu arde, nu are suport pentru respirație. Apoi, au existat rus numele „azot“, care este interpretat în moduri diferite. De multe ori spun că termenul înseamnă „lipsit de viață“. Studiile ulterioare au infirmat convingerea larg răspândită cu privire la proprietățile substanțelor. Compușii cu azot - proteine - majore macromolecule în compoziția organismelor vii. Pentru a construi plantele absorb din sol de nutriție minerală elementele necesare - ^2- ioni de NO ₃ și NH ^4+.

Azot - un element chimic

Pentru a înțelege structura atomică și proprietățile ajută sistemul periodic (PS). Poziția elementului chimic din tabelul periodic poate defini taxa nucleară, numărul de protoni și neutroni (număr de masă). Este necesar să se acorde o atenție la valoarea masei atomice - aceasta este una dintre principalele caracteristici ale elementului. perioadă, numărul corespunde numărului de nivele de energie. Versiunea scurtă a numărului tabelul periodic Grupul corespunde numărului de electroni în nivelul energaticheskom extern. Rezumând datele din caracteristicile generale ale azotului prin poziția sa în sistemul periodic:

• Acesta este un element nemetalic se află în colțul din dreapta sus al SS-ului.
• Simbol chimic: N.
• Număr de proprietate: 7.
• masa atomica relativa: 14.0067.
• Formula hidruri volatile: _NH3 (amoniac).
• Forme un oxid de N superior ₂ O _5, care este egal cu valența azotului V.

Structura atom de azot:

• taxa nucleară +7.
• Numărul de protoni: 7; numărul de neutroni: 7.
• Numărul de niveluri de energie: 2.
• Numărul total de electroni: 7; e formula: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Detalii studiat izotopi stabili № elementul 7, numerele lor de masă - 14 și 15. Conținutul unui atomi ușori din care este 99,64%. Nucleele izotop radioactiv de scurtă durată, este de asemenea, 7 protoni și numărul de neutroni variază foarte mult: 4, 5, 6, 9, 10.

Azot în natură

Ca parte a moleculelor de aer sunt prezente teaca pământ substanță simplă, a cărei formulă - _N2. Conținutul de azot gazos în atmosferă este de aproximativ 78,1% din volum. Compuși anorganici ai elementului chimic din scoarța terestră - săruri de amoniu și nitrați diferite (azotat de potasiu). Compușii cu formula și numele unora dintre cele mai importante substanțe:

• _NH3, amoniac.
• NO ₂ Dioxid de azot.
• NaNO ₃ nitrat de sodiu.
• (NH _{4) 2} SO _4, sulfat de amoniu.

Valența azotului din ultimii doi compuși - IV. Cărbune, sol, organismele vii conțin, de asemenea atomi de N în formă legată. Azotul este o componentă de aminoacizi macromoleculelor, ADN și nucleotide ARN, hormoni și hemoglobină. Conținutul total al elementului chimic în corpul uman atinge 2,5%.

substanță simplă

Azotul sub formă de molecule diatomice - cel mai mare volum și greutate aerului atmosferă. Substanță, a cărui formulă este N _2, nu are miros, culoare și gust. Acest gaz este mai mult de 2/3 teaca pământ de aer. Azotul lichid este o substanță incoloră, care seamănă cu apă. Furunculi la o temperatură de -195,8 ° C. M _(N2) = 28 g / mol. bit substanță simplă mai ușor de oxigen, azot, aer, densitatea sa este aproape de 1.

Atomii din molecula se leaga ferm 3 comun perechi de electroni. Compusul prezintă o rezistență chimică ridicată, care îl diferențiază de oxigen și alte substanțe gazoase. Pentru o molecula de azot este divizat în atomii constituente necesare pentru a cheltui energie 942.9 kJ / mol. Date de contact ale celor trei perechi de electroni este foarte puternic, începe să se rupă în jos atunci când este încălzit peste 2000 ° C

practic, nu se produce în condiții normale, disocierea moleculelor în atomi. Inerția chimică este cauzată și de azot, absența completă a polarității în molecula sa. Ei interactioneaza foarte slab unul cu celălalt, lucrând astfel starea gazoasă a materiei la presiune normală și la o temperatură apropiată de temperatura camerei. Activitatea chimică scăzută a azotului molecular este utilizat în diferite procese și dispozitive acolo unde este necesar să se creeze un mediu inert.

Disocierea N molecule ₂ pot să apară sub influența radiației solare în atmosfera superioară. atomice de azot se formează, care reacționează cu anumite metale și nemetale, în condiții normale (fosfor, sulf, arsen). Rezultatul este sinteza condițiilor de sol substanțele fiind obținute în mod indirect.

valența azot

Învelișul de electroni exterior al atomului formează un electron 2 s 3 și p. Aceste azot negativ pot da particule atunci când interacționează cu alte elemente care corespund proprietăților sale reducătoare. Adiacent octetul lipsă la 3 atomi de electroni prezintă capacitatea de oxidare. Electronegativitate azot sub proprietățile sale metalice sunt mai puțin pronunțate decât cea de fluor, oxigen și clor. Atunci cand interactioneaza cu aceste elemente chimice de azot dă electroni (oxidează). Reducerea ionilor negativi urmată de reacția cu alte metale și nemetale.

valență azot tipic - III. În acest caz, legăturile chimice sunt formate de către exterior p-atragerea de electroni și crearea perechi comune (legare). Azotul este capabil să formeze legătură donor-acceptor datorită perechii sale de electroni singulară, așa cum este ionului de amoniu NH ^4+.

Noțiuni de bază în laborator și industria

Metode Un laborator pe baza proprietăților oxidante ale oxidului de cupru. Utilizați compus azot cu hidrogen - amoniac _NH3. Acest vzaimoddeystvuet neplăcut mirositoare cu gaz negru pulverulent oxid de cupru. Reacția rezultată produce azot și apare cupru metalic (pulbere roșie). Depune pe pereții tuburilor waterdrops - un alt produs de reacție.

O altă metodă de laborator , care utilizează un compus cu azot cu metale - azidă, de exemplu , _NaN3. S-a obținut printr-un gaz care nu trebuie să fie curățate de contaminanți.

Laboratorul se realizează descompunerea azotit de amoniu la azot și apă. Pentru a porni reacția, este necesară încălzirea, atunci procesul are loc cu degajare de căldură (exotermic). Azotul este contaminat cu impurități, deci este curățat și uscat.

Prepararea azotului în industrie:

• distilarea fracționată a aerului lichid - o metodă care folosește proprietățile fizice ale azotului și oxigenului (diferit punct de fierbere);
• reacția chimică a aerului cu un cărbune fierbinte;
• de separare a gazelor prin adsorbție.

Interacțiunea cu metale și hidrogen - proprietăți oxidante

Inertia molecule durabile nu permite unele sinteza directă a compușilor cu azot. Pentru a activa atomii necesare pentru încălzirea puternică sau substanța de iradiere. Azotul poate reacționa cu litiu la temperatura camerei, cu magneziu, calciu și sodiu, reacția are loc numai prin încălzire. sunt formate corespondente nitruri metalice.

Interacțiunea dintre azot cu hidrogen are loc la temperatură și presiune ridicată. De asemenea, acest proces necesită catalizator. Amoniacul obținut - una dintre cele mai importante sinteza chimica. Azot, ca agent de oxidare, se arată în tri negativ stările de oxidare:

• 3 (amoniac și alte azot, compuși de hidrogen - nitruri);
• -2 (hidrazină N ₂ H _4);
• -1 (hidroxilamină _NH2 OH).

Cel mai important nitrură - amoniacul - preparat în cantități mari în industrie. Marea problemă pentru o lungă perioadă de timp a rămas inerției chimice a azotului. Sursele sale de materii prime au fost nitrat, dar rezervele de minerale a început să scadă rapid cu creșterea producției.

Marea realizare a stiintei si practicii chimice a fost crearea tehnicii de fixare a azotului amoniac pe o scară industrială. În coloanele speciale se face prin sinteză directă - un proces reversibil între azotul obținut din aer și hidrogen. La crearea unor condiții optime, deplasează echilibrul acestei reacții la partea produsului, folosind randamentul amoniac de catalizator este de 97%.

Interacțiune cu oxigen - reducerea proprietăților

Pentru a porni reacția de azot și oxigen, trebuie să fie încălzire puternică. Posedă suficientă energie cu arc electric și o descărcare fulger în atmosferă. Cei mai importanți compuși anorganici, în care azotul este în stările de oxidare pozitive:

• 1 (oxid de azot (I) N ₂ O);
• +2 (NO de monoxid de azot);
• 3 (oxid de azot (III) N ₂ O _{3, HNO2} acid azotos, săruri de nitrit ale acestora);
• 4 (dioxid de azot (IV) NO _2);
• 5 (pentoxid de azot (V) N ₂ O _{5, HNO3} acid azotic, nitrați).

Valoarea în mod natural

Plantele absorb ionii de amoniu și anioni de azotat de sol utilizat pentru sinteza reacțiilor chimice ale moleculelor organice în celule în mod constant de funcționare. bacterii atmosferice nodulilor de azot poate asimila - entități microscopice care formează noduli pe rădăcinile plantelor leguminoase. Ca rezultat, acest grup de plante a primit bateria dorită, se îmbogățește solul.

În timpul furtunilor tropicale apar reacția de oxidare a azotului atmosferic. Oxizii sunt dizolvate pentru a forma acizi, acești compuși de azot intră în sol în apă. Datorită ciclului elementelor în natură sunt completate în mod constant rezervele sale în scoarța terestră, aerul. molecule organice complexe care conțin azot în compoziția sa, sunt degradate de bacterii pe componentele anorganice.

utilizarea practică

Cei mai importanți compuși cu azot pentru agricultură - o sare foarte solubil. Absorbit de plante uree nitrat (sodiu, potasiu, calciu), compuși de amoniu (amoniac în apă, clorură, sulfat, azotat de amoniu).
Inert proprietăți azot plante incapacitatea de a absorbi din plumb exterior la necesitatea de a face doze mari anual nitrați. Anumite părți ale organismului de plante sunt capabile de a stoca energia macrocelule „pentru viitor“, care degradează calitatea produsului. Excesul de nitrați din legume și fructe pot provoca intoxicatii la om, creșterea tumorilor maligne. În plus față de agricultură, compușii cu azot sunt utilizate în alte industrii:

• pentru prepararea de medicamente;
• pentru sinteza chimică a compușilor cu masa moleculară înaltă;
• în fabricarea explozivilor din trinitrotoluen (TNT);
• pentru producerea de coloranți.

NO oxid își găsește utilizarea în chirurgie, substanța are un efect analgezic. Pierderea de senzație atunci când gazul inhalat a observat că, chiar și primii cercetători azot proprietăți chimice. Deci, a existat un nume comun „gaz ilariant“.

Problema de nitrați din produse agricole

Sărurile acidului azotic - Nitrate - conținea un anion încărcat individual NO ^3-. Încă folosit numele vechi al grupului de substanțe - azotat de amoniu. Nitrații sunt folosite pentru a fertiliza domenii, în sere, grădini. Adu-le în primăvara devreme, înainte de plantare, în vara - sub forma alimentărilor lichide. Prin ele însele, substanța nu prezintă un mare pericol pentru oameni, dar în organism, acestea sunt transformate in nitriti, apoi în nitrozamine. Nitritul NO ^2- ioni - particule toxice, acestea provoacă oxidarea fierului feros în moleculele de hemoglobină din ionii trivalenți. În această stare, substanța principală a sângelui uman și animal nu este capabil de a transporta oxigenul si elimina dioxidul de carbon din tesuturi.

Cu cât este mai periculoasă de contaminarea cu nitrați de alimente pentru sănătatea umană:

• Tumorile maligne care apar la conversia nitraților la nitrozamine (cancerigene);
• dezvoltarea de colita ulcerativa,
• hipotensiune sau hipertensiune;
• insuficiență cardiacă;
• tulburări de sângerare
• leziuni ale ficatului, pancreasului si dezvoltarea diabetului zaharat;
• dezvoltarea insuficienței renale;
• anemie, tulburări de memorie, atentie si inteligenta.

Utilizarea simultană a diferitelor produse cu doze mari de nitrați duce la intoxicații acute. Sursele pot fi plante, apă, mâncăruri gata preparate din carne de băut. Înmuierea în apă curată și de gătit poate reduce conținutul nutrițional al produselor pe bază de nitrat. Cercetatorii au descoperit ca doze mai mari de compuși periculoși observate în producția imatură și a plantelor cu efect de seră.

Fosfor - element de Pnictogen

Atomii de elemente chimice care sunt în aceeași coloană verticală a sistemului periodic, prezintă proprietăți comune. Fosforul este situat în a treia perioadă, se referă la grupa 15, precum și azot. elemente de structură atomi similare, dar există diferențe în proprietăți. Azot și fosfor prezintă negativ valența și oxidare starea III în compușii lor cu metale și hidrogen.

Multe reacții de fosfor proceda la temperaturi obișnuite, un element chimic activ. Reacționează cu oxigenul pentru a forma P ₂ O ₅ mai mare de oxid. Soluția apoasă a acestui material are proprietățile acidului (metafosforic). Se obține în timp ce încălzirea acidului ortofosforic. Acesta definește o multitudine de tipuri de săruri, dintre care multe sunt îngrășămintele minerale, de exemplu, superfosfați. Azot și fosfor compuși formează o parte importantă a ciclului de materie și energie pe planeta noastră, utilizate în domenii industriale, agricole și alte.