Compuși ai azotului. Proprietățile azotului

Generarea de nitrați - așa este tradus din limbajul 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 simple, este distribuită în compoziția anvelopei de aer a Pământului - atmosfera. Diferiți compuși de azot se găsesc în scoarța terestră și în organismele vii, sunt folosiți pe scară largă în industrii, afaceri militare, agricultură și medicină.

De ce azotul a fost numit "sufocant" și "fără viață"

După cum sugerează istoricii chimiei, primii care au primit această substanță simplă au fost Henry Cavendish (1777). Omul de știință a trecut aerul peste cărbunele încălzite, pentru a absorbi produsele de reacție utilizate alcaline. Ca urmare a experimentului, cercetătorul a descoperit un gaz incolor și inodor care nu a reacționat cu cărbunele. Cavendish a numit-o "sufocant aer" pentru incapacitatea de a mentine respiratia, precum si arderea.

Un chimist modern ar explica faptul că oxigenul a reacționat cu cărbune, s-a format dioxid de carbon. Partea rămas "sufocantă" a aerului a constat, în cea mai mare parte, a moleculelor N2. Cavendish și alți oameni de știință de atunci nu știau despre această substanță, deși compușii cu azot și cu săruri de sodiu au fost utilizați pe scară largă în economie. Omul de știință a raportat un gaz neobișnuit colegului său, care a condus experimente similare - Joseph Priestley.

În același timp, Karl Scheele a atras atenția asupra unei părți necunoscute a aerului, dar nu și-a explicat corect originea. Doar Daniel Rutherford, în 1772, a realizat că gazul "dus de aer" "sufocat" - prezent în experimente. Ce om de știință îl consideră un pionier - istoricii științei încă se certă despre acest lucru.

compuși de azot

15 ani de la experimentele lui Rutherford celebrul chimist Antoine Lavoisier a propus pentru a înlocui aerul termenul „rasfatati“ se referă la azot, pe de altă parte - Nitrogenium. În acel moment sa dovedit că această substanță nu arde, nu suportă respirația. Apoi apare numele rusesc "azot", care este interpretat în moduri diferite. Cel mai adesea ei spun că termenul înseamnă "lipsit de viață". Activitatea ulterioară a respins opinia larg răspândită despre proprietățile materiei. Compuși ai azotului - proteine ​​- cele mai importante macromolecule din organismele vii. Pentru instalațiile lor de construcție absorb din sol elementele necesare nutriției minerale - NO32- și NH4+.

Azotul este un element chimic

Înțelegerea structurii atomului și a proprietăților îi ajută sistem periodic (MS). După poziție element chimic în tabelul periodic este posibil să se determine sarcina nucleului, numărul de protoni și neutroni (numărul de masă). Este necesar să se acorde atenție valorii masei atomice - aceasta este una dintre principalele caracteristici ale elementului. Numărul perioadei corespunde numărului de niveluri de energie. În versiunea scurtă a tabelului periodic, numărul grupului corespunde numărului de electroni la nivelul energiei externe. Să rezumăm toate datele din caracteristica generală a azotului prin poziția sa în tabelul periodic:

  • Acesta este un element nemetalic, situat în colțul din dreapta sus al PS.
  • Simbol chimic: N.
  • Numărul secvenței: 7.
  • Masă atomică relativă: 14,0067.
  • Formula pentru compusul hidrogen volatil: NH3 (Amoniac).
  • Formează cel mai mare oxid N2O5, în care valența de azot este egală cu V.

Structura atomului de azot:

  • Încărcați nucleul: +7.
  • Numărul de protoni: 7 - numărul de neutroni: 7.
  • Numărul de nivele de energie: 2.
  • Numărul total de electroni: 7 - formula electronică: 1s22s22p3.

Izotopii stabili ai elementului nr. 7, numerele lor de masă 14 și 15 sunt studiate în detaliu. Conținutul atomilor din brichetă este 99,64%. În nucleele izotopilor radioactivi de scurtă durată există și 7 protoni, iar numărul de neutroni variază foarte mult: 4, 5, 6, 9, 10.

valența azotului

Azot în natură

În plicul de aer al Pământului există molecule de o substanță simplă, a cărui formulă este N2. Conținutul de azot gazos în atmosferă este de aproximativ 78,1% în volum. Compușii anorganici ai acestui element chimic în scoarța pământului sunt diferite săruri de amoniu și nitrați (săruri de sodiu). Formula compușilor și denumirile unora dintre cele mai importante substanțe:

  • NH3 amoniac.
  • NU2 dioxid de azot.
  • NaNO3 nitrat de sodiu.
  • (NH4)2SO4 sulfat de amoniu.

Valence de azot în ultimii doi compuși - IV. Cărbunele, solul, organismele vii conțin, de asemenea, atomi de N într-o formă legată. Azotul este o parte integrantă a macromoleculelor de aminoacizi, a nucleotidelor ADN și ARN, a hormonilor și a hemoglobinei. Conținutul total al elementului chimic din corpul uman este de 2,5%.

proprietățile azotului

Substanță simplă

Azotul sub formă de molecule diatomice este cel mai mare în volum și masă de aer din atmosferă. O substanță a cărei formulă N2, nu are miros, culoare și gust. Acest gaz este mai mult de 2/3 din plicul de aer al Pământului. Sub formă lichidă, azotul este o substanță incoloră asemănătoare cu apa. Se fierbe la -195,8 ° C M (N2) = 28 g / mol. O substanță simplă, azotul este ușor mai ușor decât oxigenul, densitatea sa prin aer este aproape de 1.

Atomii din moleculă leagă ferm 3 perechi comune de electroni. Compusul prezintă o stabilitate chimică ridicată, care o deosebește de oxigen și de alte substanțe gazoase. Pentru ca o moleculă de azot să se descompună în atomii ei constituenți, este necesar să consumăm energia de 942,9 kJ / mol. Legătura dintre cele trei perechi de electroni este foarte puternică, începe să se descompună când este încălzită peste 2000 ° C.

În condiții normale, disocierea moleculelor în atomi practic nu are loc. Inerția chimică a azotului se datorează și absenței totale a polarității în moleculele sale. Ei interacționează foarte slab unul cu celălalt, ceea ce explică starea gazoasă a substanței la presiune normală și la o temperatură apropiată de temperatura camerei. Activitatea chimică scăzută a azotului molecular se găsește în diferite procese și dispozitive în care este necesar să se creeze un mediu inert.

Disocierea moleculelor N2 pot apărea sub influența radiației solare în straturile superioare ale atmosferei. Se formează un azot atomic care, în condiții normale, reacționează cu anumite metale și nemetalice (fosfor, sulf, arsen). Ca rezultat, există o sinteză a substanțelor care sunt obținute indirect de condițiile terestre.

compuși anorganici

Valence de azot

Stratul electronic extern al atomului formează 2 s și 3 p electroni. Aceste particule negative pot fi eliberate de azot atunci când interacționează cu alte elemente, ceea ce corespunde proprietăților sale de reducere. Adăugând electronii lipsă la un octet de 3, atomul prezintă capacități oxidative. Electronegativitatea azotului este mai mică, proprietățile sale nemetalice sunt mai puțin pronunțate decât în ​​fluor, oxigen și clor. Când interacționează cu aceste elemente chimice, azotul eliberează electroni (se oxidează). Reacția la ionii negativi este însoțită de reacții cu alte metale nemetalice.

Valența tipică a azotului este III. În acest caz, legăturile chimice se formează datorită atracției electronilor p externi și creării de perechi comune (legare). Azotul este capabil să formeze o legătură donor-acceptor datorită perechii sale de electroni împărțită, așa cum se întâmplă în NH ionul de amoniu4+.

Obținerea în laborator și în industrie

Una dintre metodele de laborator se bazează pe proprietățile de oxidare oxid de cupru. Conectarea azotului cu hidrogenul este utilizată - NH amoniac3. Acest gaz mirositor neplăcut interacționează cu oxidul de cupru sub formă de pulbere de culoare neagră. Ca rezultat al reacției, se eliberează azot și apare cupru metalic (pulbere roșie). Picături de apă se așează pe pereții tubului - un alt produs de reacție.

O altă metodă de laborator care folosește un compus azot-metal este o azidă, de exemplu NaN3. Se pare un gaz care nu trebuie curățat de impurități.

Laboratorul descompune azotatul de amoniu în azot și apă. Pentru ca reacția să înceapă, este necesară încălzirea, apoi procesul se desfășoară cu eliberarea căldurii (exotermă). Azotul este contaminat cu impurități, deci este curățat și golit.



element chimic de azot

Producția de azot în industrie:

  • fracționarea aerului lichid - o metodă în care se utilizează proprietățile fizice ale azotului și oxigenului (diferite puncte de fierbere);
  • reacția chimică a aerului cu cărbune roșu;
  • adsorbție de separare a gazelor.

Interacțiunea cu proprietățile oxidante ale metalelor și hidrogenului

Inerția moleculelor puternice nu permite obținerea unor compuși de azot prin sinteză directă. Pentru a activa atomii, este necesară încălzirea sau iradierea puternică a substanței. Azotul poate reacționa cu litiul la temperatura camerei, cu magneziu, calciu și sodiu, reacția apare numai când este încălzită. Se formează nituri de metale corespunzătoare.

Interacțiunea dintre azot și hidrogen are loc la temperaturi și presiuni ridicate. De asemenea, este necesar un catalizator pentru acest proces. Se pare că amoniacul este unul dintre cele mai importante produse ale sintezei chimice. Azotul, ca agent de oxidare, prezintă în compușii săi trei stări de oxidare negative:

  • minus-3 (amoniac și alți compuși de hidrogen ai nitrurilor azotați);
  • minus-2 (hidrazină N2H4);
  • minus-1 (hidroxilamină NH2OH).

Cel mai important nitrura - amoniac - se obține în cantități mari în industrie. Pentru o lungă perioadă de timp, inerția chimică a azotului a rămas o mare problemă. Sursa sa de materii prime a fost de nitrați, dar rezervele minerale au început să scadă rapid, odată cu creșterea producției.

compuși de azot și fosfor

O mare realizare a științei și practicii chimice a fost crearea unei metode de amoniac de legare a azotului la scară industrială. În coloanele speciale se efectuează o sinteză directă - un proces reversibil între azotul obținut din aer și hidrogen. Când se creează condiții optime care schimbă echilibrul acestei reacții către produs, randamentul amoniacului atinge 97%.

Interacțiunea cu proprietățile de reducere a oxigenului

Pentru a începe reacția azotului și a oxigenului, este necesară o încălzire puternică. E suficientă energie arc electric și o descărcare de trăsnet în atmosferă. Cea mai importantă compoziție anorganică, în care azotul se află în stările sale de oxidare pozitivă:

  • +1 (oxid nitric (I) N2O);
  • +2 (oxid de azot NO);
  • +3 (oxid nitric (III) N2O3- acid azotic HNO2, sărurile sale de nitrit);
  • +4 (dioxid de azot (IV) NO2);
  • +5 (pentoxid de azot (V) N2O5, acidul azotic HNO3, nitrați).

formule compuse

Importanța în natură

Plantele absoarbe ionii de amoniu și anionii nitrați din sol, folosesc pentru reacții chimice sinteza moleculelor organice, în mod constant în celule. Atmosferic azot poate fi asimilat de bacterii noduli - creaturi microscopice care formează creșteri pe rădăcinile de leguminoase. Ca rezultat, acest grup de plante primește elementul necesar de nutriție, îmbogățește solul.

În timpul dușurilor tropicale apar reacții de oxidare ale azotului atmosferic. Oxizii se dizolvă prin formarea de acizi, acești compuși de azot în apă intră în sol. Datorită ciclului elementului în natură, rezervele sale în crusta și aerul pământului sunt în mod constant refăcute. Moleculele organice complexe care conțin azot în compoziția lor sunt descompuse de bacterii în constituenți anorganici.

compuși azotați în apă

Utilizare practică

Cele mai importante compuși de azot pentru agricultură sunt sărurile ușor solubile. Asimilate plante uree, sare (sodiu, potasiu, calciu), compuși de amoniu (soluție apoasă de amoniac, clorură, sulfat, azotat de amoniu).
Proprietățile inerte ale azotului, incapacitatea plantelor de ao asimila din aer, duc la necesitatea de a produce anual doze mari de nitrați. Părțile din organismul plantelor pot stoca o alimentare cu macronutrienți "pentru utilizare ulterioară", ceea ce agravează calitatea produselor. Excesul nitrați în legume iar fructele pot provoca otrăvirea oamenilor, creșterea tumorilor maligne. În plus față de agricultură, compușii de azot sunt utilizați în alte industrii:

  • să primească medicamente;
  • pentru sinteza chimică a compușilor cu înaltă moleculare;
  • în producția de explozivi din trinitrotoluen (TNT);
  • pentru producția de coloranți.

Oxidul de NO este utilizat în chirurgie, substanța are un efect analgezic. Pierderea senzațiilor cu inhalarea acestui gaz a fost observată de primii cercetători ai proprietăților chimice ale azotului. Așadar, era un nume trivial "gaz de râs".

cei mai importanți compuși ai azotului

Problema nitraților în produsele agricole

În sărurile acidului azotic - nitrați - conține NO anionic încărcat singular3. Până în prezent, se folosește vechea denumire a acestui grup de substanțe - saltpetre. Nitrații sunt utilizați pentru fertilizarea câmpurilor, în sere, în livezi. Acestea le aduc în primăvara devreme înainte de însămânțare, în vară - sub formă de fertilizare lichidă. Substanțele în sine nu reprezintă un mare pericol pentru oameni, dar în organism se transformă în nitriți, apoi în nitrozamine. Nitriți de ioni NO2- - particule toxice, ele determină oxidarea fierului bivalent în moleculele de hemoglobină la ionii trivalenți. Într-o astfel de stare, substanța principală a sângelui uman și animal nu este capabilă să transfere oxigenul și să elimine dioxidul de carbon din țesuturi.

Ce este contaminarea cu nitrați periculoasă a alimentelor pentru sănătatea umană:

  • tumori maligne care apar atunci când nitrații sunt transformați în nitrozamine (substanțe cancerigene);
  • dezvoltarea colitei ulcerative,
  • hipotensiune arterială sau hipertensiune;
  • insuficiență cardiacă;
  • tulburare de sângerare
  • leziuni ale ficatului, pancreas, dezvoltarea diabetului;
  • dezvoltarea insuficienței renale;
  • anemie, memorie insuficientă, atenție, inteligență.

Utilizarea simultană a diferitelor produse cu doze mari de nitrați duce la otrăvire acută. Sursele pot fi plante, apă potabilă, preparate din carne gata preparate. Înmuierea în apă pură și gătit poate reduce conținutul de nitrați din alimente. Cercetatorii au descoperit ca doze mai mari de compusi periculosi sunt notate in produsele imature si de plante de sera.

compuși de hidrogen ai azotului

Fosforul este un element al subgrupului de azot

Atomii elementelor chimice care se află în aceeași coloană verticală a sistemului periodic prezintă proprietăți comune. Fosforul este situat în a treia perioadă, aparține grupului 15, cum ar fi azotul. Structura atomilor elementelor este similară, dar există diferențe în proprietăți. Azotul și fosforul prezintă un grad negativ de oxidare și valență III în compușii lor cu metale și hidrogen.

Multe reacții de fosfor apar la temperaturi obișnuite, acesta fiind un element chimic activ. Interacționează cu oxigenul pentru a forma un oxid mai mare P2oh5. O soluție apoasă a acestei substanțe are proprietățile unui acid (acid metafosforic). Când se încălzește, se obține acidul ortofosforic. Formează mai multe tipuri de săruri, dintre care multe servesc ca îngrășăminte minerale, de exemplu superfosfații. Componenții azotului și fosforului formează o parte importantă a ciclului de substanțe și energie pe planeta noastră, fiind utilizați în domenii industriale, agricole și în alte domenii de activitate.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit
Care este cel mai obișnuit element din univers?Care este cel mai obișnuit element din univers?
Formula de amoniac. Hidroxidul de amoniu este o soluție apoasă de amoniacFormula de amoniac. Hidroxidul de amoniu este o soluție apoasă de amoniac
Soluție de amoniac - preparare și aplicareSoluție de amoniac - preparare și aplicare
Producția de amoniac în laborator și la scară industrialăProducția de amoniac în laborator și la scară industrială
Temperatura azotului lichidTemperatura azotului lichid
Bacteriile de fixare a azotului: habitat, funcțiiBacteriile de fixare a azotului: habitat, funcții
Procesele biosferei. Ciclul azotului în naturăProcesele biosferei. Ciclul azotului în natură
Azot lichidAzot lichid
Este vorba despre azot? Tipuri și proprietăți ale azotuluiEste vorba despre azot? Tipuri și proprietăți ale azotului
Henry Cavendish - lucruri puțin cunoscute din viața unui om de științăHenry Cavendish - lucruri puțin cunoscute din viața unui om de știință
» » Compuși ai azotului. Proprietățile azotului