ดูว่า "ไนโตรเจน" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร ไนโตรเจน - สารานุกรมทางการแพทย์ขนาดใหญ่

ส่งผลงานดีๆ ของคุณในฐานความรู้ได้ง่ายๆ ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงาน จะรู้สึกขอบคุณเป็นอย่างยิ่ง

โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru//

โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru//

คุณสมบัติของไนโตรเจน

อะตอมไนโตรเจนมีอิเล็กตรอนมากกว่าอะตอมคาร์บอนหนึ่งตัว ตามกฎของฮุนด์ อิเล็กตรอนนี้จะครอบครองวงโคจร 2p ที่ว่างสุดท้าย อะตอมไนโตรเจนในสถานะไม่ตื่นเต้นนั้นมีลักษณะพิเศษคือมีอิเล็กตรอน 2p ที่เสื่อมลงสามตัว เมื่อมีอิเล็กตรอนคู่กันสองตัวอยู่ในวงโคจร 2s อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ทั้งสามตัวในออร์บิทัล 2p มีหน้าที่หลักต่อไตรโควาเลนซ์ของไนโตรเจน นั่นคือเหตุผลว่าทำไมสารประกอบไฮโดรเจนที่ระเหยง่ายจึงเป็นแอมโมเนีย ซึ่งอะตอมไนโตรเจนสร้างพันธะโควาเลนต์สามพันธะโดยกลไกการแลกเปลี่ยนกับไฮโดรเจนสามอะตอม ไนโตรเจนไม่มีความเป็นไปได้ที่อิเล็กตรอนจะเปลี่ยนไปสู่สถานะตื่นเต้น เนื่องจากออร์บิทัลที่ใกล้ที่สุดที่ n = 3 มีพลังงานสูงเกินไป ดังนั้นความจุไนโตรเจนสูงสุดคือสี่ ในกรณีนี้ พันธะโควาเลนต์สามพันธะสามารถเกิดขึ้นได้จากกลไกการแลกเปลี่ยน และอีกพันธะหนึ่งเกิดจากกลไกของผู้บริจาค-ผู้รับ อย่างไรก็ตาม ไนโตรเจนในสถานะ N+ สามารถสร้างพันธะทั้งสี่ได้ผ่านกลไกการแลกเปลี่ยน ไนโตรเจนมีสถานะออกซิเดชันได้หลากหลาย: -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4 และ +5 อนุพันธ์ที่พบบ่อยที่สุดมาจากสถานะออกซิเดชัน -3, +5 และ +3 (NH3, HNO3 และ NaNO2)

การกระจายตัวของไนโตรเจนในธรรมชาติ

ในบรรดาองค์ประกอบทั้งหมดที่ก่อตัวเป็นลูกโลก ไนโตรเจนเพียงอย่างเดียว (ยกเว้นก๊าซเฉื่อย) ดูเหมือนจะหลีกเลี่ยงการก่อตัว สารประกอบเคมีและรวมอยู่ในองค์ประกอบของโลกโดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบอิสระ และเนื่องจากไนโตรเจนในสถานะอิสระคือก๊าซ ปริมาณของไนโตรเจนจึงกระจุกตัวอยู่ในเปลือกก๊าซของสารเชิงซ้อนนั้น ระบบเคมีซึ่งลูกโลกเป็นตัวแทนนั้นอยู่ในชั้นบรรยากาศของมัน ปริมาณไนโตรเจนในเปลือกโลกในรูปของสารประกอบคือ 0.01 เศษส่วนมวล,% บรรยากาศประกอบด้วยเศษส่วนมวลมากกว่า 75 ส่วนซึ่งเป็น % ของก๊าซไนโตรเจน ซึ่งเท่ากับ ~4 * 1,015 ตัน ไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้ก่อให้เกิดแร่ธาตุในรูปของไนเตรต ได้แก่ NaNO3 ของชิลี KNO3 ของอินเดีย และ Ca(NO3)2 ไนเตรตของนอร์เวย์ ไนโตรเจนในรูปของอนุพันธ์อินทรีย์เชิงซ้อนเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีน และพบอยู่ในรูปแบบพันธะในน้ำมัน (มากถึง 1.5 เศษส่วนของมวล, %) และถ่านหิน (มากถึง 2.5 เศษส่วนของมวล, %)

โมเลกุล N2 เป็นรูปแบบที่เสถียรที่สุดในการดำรงอยู่ ซึ่งทำให้เกิดปัญหาที่เรียกว่าพันธะไนโตรเจน การบริโภคไนโตรเจนคงที่โดยพืชและสัตว์ทำให้เกิดการสูญเสีย สิ่งแวดล้อมสารประกอบไนโตรเจน การขาดสารอาหารนี้จะต้องได้รับการเติมเต็มด้วยวิธีเทียม เนื่องจากการเติมเต็มตามธรรมชาติของปริมาณสำรองไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้ (พายุฝนฟ้าคะนอง กิจกรรมของอะโซโทแบคทีเรีย ฯลฯ ) ไม่ได้ชดเชยการสูญเสีย ปฏิกิริยาสองประการมีความสำคัญเป็นพิเศษในการแก้ปัญหาไนโตรเจนคงที่ ซึ่งได้แก่ การสังเคราะห์แอมโมเนียและปฏิกิริยาออกซิเดชันของตัวเร่งปฏิกิริยา

การได้รับไนโตรเจน

ในเทคโนโลยี ไนโตรเจนได้มาจากการกลั่นอากาศของเหลวแบบเศษส่วน ในกรณีนี้ สารที่ระเหยได้มากที่สุด ได้แก่ ไนโตรเจนและก๊าซมีตระกูล จะถูกกลั่นออกก่อน อย่างหลังไม่รบกวนเมื่อใช้ไนโตรเจนเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมเฉื่อยในอุตสาหกรรมเคมีและอุตสาหกรรมอื่นๆ ไนโตรเจนได้รับการปลดปล่อยทางเคมีจากออกซิเจนเจือปน (หลายเปอร์เซ็นต์) โดยการส่งผ่านระบบด้วยทองแดงที่ให้ความร้อน ในกรณีนี้ ออกซิเจนเกือบทั้งหมดจะจับกันเป็น CuO

ในห้องปฏิบัติการจะได้รับไนโตรเจนจากการให้ความร้อนส่วนผสมของสารละลายเข้มข้นของแอมโมเนียมคลอไรด์และโซเดียมไนไตรท์: NH4Cl + NaNO2 = N2 + 2H2O + NaCl หรือโดยการสลายแอมโมเนียมไนไตรท์เมื่อถูกความร้อน: NH4NO2 = N2 + 2H2O

ไนโตรเจนบริสุทธิ์ที่สุดได้มาจากการสลายตัวทางความร้อนของอะไซด์โลหะ เช่น 2NaN3 = 2Na + 3N2

คุณสมบัติทางกายภาพ

ไนโตรเจนเป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น จุดเดือดของไนโตรเจนเหลวคือ -195.8 องศา C จุดหลอมเหลวของไนโตรเจนแข็ง -210.5 องศา C. ไนโตรเจนแข็งได้มาในรูปของผงและในรูปของน้ำแข็ง ไนโตรเจนละลายได้ไม่ดีในน้ำและตัวทำละลายอินทรีย์ ในน้ำ 1 ลิตร ที่อุณหภูมิ 0 องศา ไนโตรเจนละลายเพียง 23.6 cm3 ไนโตรเจน 1 ลิตรภายใต้สภาวะปกติมีน้ำหนัก 1.2505 กรัม

คุณสมบัติทางเคมี

ไนโตรเจนอยู่ที่มุมขวาบนของตารางธาตุ ซึ่งมีความเข้มข้นของอโลหะซึ่งมีความสัมพันธ์อิเล็กตรอนสูงที่สุด ดังนั้นจึงควรมีแนวโน้มเพียงเล็กน้อยที่จะทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบอิเล็กโตรบวก และในฐานะที่เป็นองค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติวิตี ก็ควรจะด้อยกว่าในกิจกรรมทางเคมีเฉพาะกับอโลหะเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น โดยหลักๆ คือออกซิเจนและฟลูออรีนทางด้านขวา ในขณะเดียวกัน ลักษณะทางเคมีไนโตรเจนตามรายงานแรกในอดีตเกี่ยวกับเรื่องนี้ไม่ได้เริ่มต้นด้วยสัญญาณเชิงบวกเสมอไป แต่ด้วยสัญญาณลบ: โดยเน้นความเฉื่อยทางเคมีของมัน เหตุผลแรกที่ทำให้เกิดความเฉื่อยทางเคมีของไนโตรเจนภายใต้สภาวะปกติคือการยึดเกาะที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษของอะตอมในโมเลกุล N2

N2=2N-711 กิโลจูล

ที่อุณหภูมิห้อง ไนโตรเจนทำปฏิกิริยากับลิเธียมเท่านั้น เกิดเป็นลิเธียมไนไตรด์: N2 + 6Li = 2Li3N ไนโตรเจนทำปฏิกิริยากับโลหะอื่นเมื่อถูกความร้อน: N2 + 3Ca = Ca3N2 ในปฏิกิริยาของไนโตรเจนกับโลหะ ไนโตรเจนแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ และยังแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์เมื่อทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน (ด้วยความร้อน ความดันสูงและเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา): N2 + 3H2 = 2NH3 ไนโตรเจนยังมีปฏิกิริยากับอโลหะอื่น ๆ โดยแสดงคุณสมบัติรีดิวซ์: N2 + O2 = 2NO, N2 + 3F2 = 2NF3

มีสารประกอบไนโตรเจนอื่นๆ ที่มีธาตุอิเล็กโทรเนกาติวิตี้ แต่ไม่เสถียร และหลายชนิด โดยเฉพาะไนโตรเจนคลอไรด์และไนโตรเจนไอโอไดด์ ระเบิดได้

สารประกอบไฮโดรเจนของไนโตรเจน

สารประกอบที่มีลักษณะระเหยง่ายของไนโตรเจนคือแอมโมเนีย ในแง่ของความสำคัญในอุตสาหกรรมเคมีอนินทรีย์และเคมีอนินทรีย์ แอมโมเนียเป็นสารประกอบไฮโดรเจนที่สำคัญที่สุดของไนโตรเจน โดยธรรมชาติทางเคมีคือไฮโดรเจนไนไตรด์ H3N ใน โครงสร้างทางเคมีแอมโมเนีย ซึ่งเป็นวงโคจรลูกผสม sp3 ของอะตอมไนโตรเจนสร้างพันธะสามพันธะกับอะตอมไฮโดรเจนสามอะตอม ซึ่งครอบครองจุดยอดทั้งสามของจัตุรมุขที่บิดเบี้ยวเล็กน้อย จุดยอดที่สี่ของจัตุรมุขนั้นถูกครอบครองโดยไนโตรเจนคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวซึ่งช่วยให้มั่นใจถึงความไม่อิ่มตัวทางเคมีและปฏิกิริยาของโมเลกุลแอมโมเนีย ภายใต้สภาวะปกติ แอมโมเนียเป็นก๊าซไม่มีสีและมีกลิ่นฉุน มันเป็นพิษ: ทำให้เยื่อเมือกระคายเคือง และพิษเฉียบพลันทำให้เกิดความเสียหายต่อดวงตาและโรคปอดบวม เมื่อเย็นถึง -33 องศา C แอมโมเนียเหลว และที่ -78 องศา C แข็งตัว ในแอมโมเนียของเหลวและของแข็งพันธะไฮโดรเจนทำงานระหว่างโมเลกุลซึ่งเป็นผลมาจากแอมโมเนียที่มีคุณสมบัติที่รุนแรงหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับสารประกอบไฮโดรเจนอื่น ๆ ขององค์ประกอบของกลุ่มที่ห้าของกลุ่มย่อยหลัก เนื่องจากขั้วของโมเลกุลและค่าคงที่ไดอิเล็กทริกค่อนข้างสูง แอมโมเนียเหลวจึงเป็นตัวทำละลายที่ดีที่ไม่ใช่น้ำ โลหะอัลคาไลน์และอัลคาไลน์เอิร์ธ ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส ไอโอดีน และเกลือและกรดหลายชนิดละลายได้ดีในแอมโมเนียเหลว สารที่มีหมู่ขั้วเชิงฟังก์ชันในแอมโมเนียเหลวจะเกิดการแยกตัวด้วยไฟฟ้า

ในแง่ของความสามารถในการละลายน้ำ แอมโมเนียนั้นเหนือกว่าก๊าซอื่นๆ: ที่ 0 องศา ด้วยน้ำ 1 ปริมาตรจะดูดซับก๊าซแอมโมเนียได้ 1200 ปริมาตร ความสามารถในการละลายที่ดีเยี่ยมของแอมโมเนียในน้ำเกิดจากการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล ในกรณีนี้ มีกลไกที่เป็นไปได้สองประการสำหรับการเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างแอมโมเนียและโมเลกุลของน้ำ:

เนื่องจากความสามารถของผู้บริจาคของโมเลกุลแอมโมเนียนั้นเด่นชัดกว่าน้ำและ การเชื่อมต่อ O-Hมีขั้วมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับขั้วของพันธะ N-H ในแอมโมเนีย พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลจะเกิดขึ้นจากกลไกแรก ดังนั้นกระบวนการเคมีกายภาพในสารละลายแอมโมเนียในน้ำจึงสามารถแสดงได้ดังนี้

การปรากฏตัวของไฮดรอกไซด์ไอออนทำให้เกิดปฏิกิริยาอัลคาไลน์ของสารละลายแอมโมเนียในน้ำ ค่าคงที่ไอออไนเซชันต่ำ (pK 5) ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ ผลึกไฮเดรต NH3 H2O (ละลาย = -77 องศา C), 2NH3 H2O (ละลาย = -78 องศา C) และ NH3 2H2O (ละลาย = -97 องศา C) สามารถแยกได้จากสารละลายในน้ำของแอมโมเนีย ผลึกไฮเดรตประกอบด้วยสายโซ่ของแอมโมเนียและโมเลกุลของน้ำที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะไฮโดรเจนเป็นเครือข่ายสามมิติที่ขาดลวดลายทางโครงสร้างของ NH4OH ซึ่งหมายความว่าสิ่งที่เรียกว่าแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ไม่มีอยู่ในฐานะสารเคมี เช่นเดียวกับที่ไม่มีออกโซเนียมไฮดรอกไซด์ OH3OH และฟลูออโรเนียมไฮดรอกไซด์ FH2OH ดังนั้นสารละลายในน้ำของแอมโมเนียจึงมีคุณสมบัติพื้นฐานไม่ได้เกิดจากการก่อตัวของสารประกอบจินตภาพ NH4OH แต่เนื่องจากกิจกรรมของผู้บริจาคที่เด่นชัดเป็นพิเศษของอะตอมไนโตรเจนใน NH3

สมดุลของแอมโมเนียในน้ำสามารถเลื่อนไปทางขวาได้โดยการเติมกรด ในกรณีนี้เกลือแอมโมเนียมจะเกิดขึ้นในสารละลาย พวกเขายังได้รับจากปฏิกิริยาโดยตรงของสารก๊าซ:

NH3 + HCl = NH4Cl

ตัวแอมโมเนียมไอออนและเกลือส่วนใหญ่ไม่มีสี ในสถานะของแข็ง เกลือแอมโมเนียมจะสร้างโครงสร้างที่มีลักษณะเฉพาะของสารโดยมีสัดส่วนที่สำคัญขององค์ประกอบไอออนิกของพันธะ ดังนั้นพวกมันจึงละลายได้ดีในน้ำและเกือบจะถูกอิออนไนเซชันด้วยไฟฟ้าเกือบทั้งหมด โครงสร้างของไอออน NH4+ เป็นแบบจัตุรมุข ซึ่งจุดยอดทั้งหมดของจัตุรมุขนั้นถูกครอบครองโดยอะตอมไฮโดรเจน และไนโตรเจนตั้งอยู่ตรงกลาง ประจุบวกจะกระจายอย่างเท่าเทียมกันระหว่างอะตอมไฮโดรเจนทั้งหมด คุณสมบัติของเกลือแอมโมเนียมมีความคล้ายคลึงกับเกลือโพแทสเซียมเนื่องจากรัศมีไอออนิกอยู่ใกล้ NH4+ (0.142 นาโนเมตร) และ K+ (0.133 นาโนเมตร) ข้อแตกต่างที่สำคัญเพียงอย่างเดียวคือเกลือโพแทสเซียมเกิดขึ้น กรดแก่ไม่อยู่ภายใต้การไฮโดรไลซิสและเกลือแอมโมเนียมในสารละลายที่เป็นน้ำจะถูกไฮโดรไลซ์เนื่องจากคุณสมบัติพื้นฐานที่แสดงออกอย่างอ่อนของแอมโมเนีย

เกลือแอมโมเนียมมีความคงตัวทางความร้อนต่ำ ธรรมชาติของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการสลายตัวด้วยความร้อนของเกลือแอมโมเนียมนั้นถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของไอออนเป็นหลัก หากไอออนมาจากกรดออกซิไดซ์ ก็จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียไนโตรเจน เช่น NH4NO3 = N2O + 2H2O

ในปฏิกิริยานี้ แอมโมเนียไนโตรเจนให้อิเล็กตรอน 4 ตัวแก่ไนเตรตไนโตรเจน ดังนั้นแอมโมเนียไนโตรเจนจึงทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ ในทางกลับกัน ปฏิกิริยานี้เป็นตัวอย่างของการรวมตัวภายในโมเลกุล สำหรับเกลือแอมโมเนียม กรดที่ไม่เป็นตัวออกซิไดซ์จะปล่อยแอมโมเนียและกรดในระหว่างการสลายตัวด้วยความร้อน: (NH4)3PO4 = 3NH3 + H3PO4

เมื่อเกลือแอมโมเนียมได้รับการบำบัดด้วยด่าง แอมโมเนียจะถูกปล่อยออกมา:

2NH4Cl + Ca(OH)2 = 2NH3 + CaCl2 + 2H2O

ปฏิกิริยานี้สามารถใช้เป็นวิธีง่ายๆ ในการผลิตแอมโมเนียในห้องปฏิบัติการ ในอุตสาหกรรม แอมโมเนียได้มาจากการสังเคราะห์โดยตรงจากส่วนประกอบ - สารธรรมดา

แอมโมเนียไม่เผาไหม้ในอากาศ แต่ในบรรยากาศที่มีออกซิเจน แอมโมเนียจะถูกออกซิไดซ์เป็นไนโตรเจนอิสระ: 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O

ในการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นแตกต่างออกไป:

4NNH3 + 5О2 = 4NO + 6Н2О

แอมโมเนียทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ในการทำปฏิกิริยากับตัวออกซิไดซ์อื่น ๆ โดยทั่วไปแล้ว แอมโมเนียจะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ เช่น:

นา + NH3 = นาNH2 + 1/2H2

ในปฏิกิริยานี้ โลหะโซเดียมจะแทนที่ไฮโดรเจนจากแอมโมเนียเหลว ในกรณีนี้ แอมโมเนียไฮโดรเจนจะลดสถานะออกซิเดชันลง และแอมโมเนียมีบทบาทเป็นตัวออกซิไดซ์ ในทางกลับกัน ปฏิกิริยาดังกล่าวแสดงให้เห็นโดยการสำแดงคุณสมบัติที่เป็นกรดของแอมโมเนีย เอไมด์ของโลหะ เช่น NaNH2 เป็นเกลือของแอมโมเนียที่สอดคล้องกับการทำงานของกรด เห็นได้ชัดว่าธรรมชาติที่เป็นกรดของแอมโมเนียมีความเด่นชัดน้อยกว่าของ H2O และ HF มาก ค่าคงที่ไอออไนเซชันของกรดมีค่าเล็กน้อย (pKa 35) ดังนั้นเกลือแอมโมเนียซึ่งเป็นกรดในน้ำจึงถูกไฮโดรไลซ์โดยสมบูรณ์:

NaNH2 + H2O = NaOH + NH3

ฟังก์ชั่นที่เป็นกรดของแอมโมเนียไม่เพียงทำโดยเอไมด์เท่านั้น แต่ยังทำโดยอิไมด์และไนไตรด์ของโลหะด้วย หากในเอไมด์อะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมถูกแทนที่ด้วย (NаNNH2) ในอิไมด์ - สอง (Li2NNH) จากนั้นในไนไตรด์ - ทั้งสาม (AlN)

ด้วยการออกซิไดซ์แอมโมเนียอย่างระมัดระวังด้วยสารออกซิไดซ์อ่อน ๆ เช่นโซเดียมไฮโปคลอไรด์จะได้สารประกอบไฮโดรเจนของแอมโมเนียอีกชนิดหนึ่ง - ไฮดราซีนหรือไดอะไมด์:

2NH3 + NaOCl = N2H4 + NaCl + H2O

ไดอะไมด์เป็นของเหลวพิษไม่มีสี ระเหยง่าย โดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูง (E=52 ที่ 25 องศา C)

คุณสมบัติทางเคมีของไฮดราซีนมีความคล้ายคลึงกับแอมโมเนียในหลายประการ ในสารละลายที่เป็นน้ำของไฮดราซีน พันธะไฮโดรเจนก็เกิดขึ้นเช่นกัน ในกรณีของแอมโมเนีย เมื่อไฮดราซีนทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำ 1 โมเลกุลโดยมีส่วนร่วมของพันธะไฮโดรเจน จะเกิด + แคตไอออนขึ้นและด้วยสอง - 2+

การมีอยู่ของไฮดรอกไซด์ของแคตไอออนเหล่านี้เป็นสารเดี่ยวยังไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้น อย่างไรก็ตาม รู้จักเกลือของไฮดราซีนสองประเภท เช่น N2H5Cl และ N2H6Cl2

เมื่อสารละลายกรดไนตริกลดลงด้วยอะตอมไฮโดรเจนจะได้ไฮดรอกซีลามีน:

HNO3 + 6H = NH2OH + 2H2O

ไฮดรอกซิลามีน - ผลึกไม่มีสี (tmelt = 33 องศาเซลเซียส) ไม่เสถียรทางความร้อน ระเบิดได้สูงกว่า 100 องศาเซลเซียส สารละลายที่เป็นน้ำของไฮดรอกซีลามีนมีความเสถียรมากกว่า พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลยังเกิดขึ้นในสารละลายและสร้างสมดุลแบบไดนามิก:

อย่างไรก็ตามหน้าที่หลักของไฮดรอกซิลามีนนั้นเด่นชัดน้อยกว่า (pKb 8) มากกว่าหน้าที่ของแอมโมเนียและไฮดราซีน เมื่อใช้กรด ไฮดรอกซีลามีนจะให้เกลือของไฮดรอกซีแลมโมเนียม ยาที่รู้จักกันดีที่สุดคือไฮดรอกซีแลมโมเนียมคลอไรด์ Cl สารละลายของเกลือไฮดรอกซีแลมโมเนียมมีความเสถียรมากกว่าของแข็งและมีสภาพเป็นกรดเนื่องจากการไฮโดรไลซิส

เนื่องจากอะตอมไนโตรเจนในไฮดรอกซิลามีนมีสถานะออกซิเดชันที่ -1 จึงสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ แต่มีคุณสมบัติลดลงโดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง

ในบรรดาสารประกอบไฮโดรเจนของไนโตรเจน สถานะออกซิเดชันเชิงลบต่ำสุดของไนโตรเจนจะแสดงอยู่ในไฮโดรเจนอะไซด์ НN3 ในสารประกอบนี้สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจนคือ - 1/3 ระดับออกซิเดชันที่ไม่ธรรมดานั้นเกิดจากความไม่เท่าเทียมกันทางโครงสร้างของอะตอมไนโตรเจนในสารนี้

จากมุมมองของ MBC ความไม่เท่าเทียมกันเชิงโครงสร้างนี้สามารถแสดงได้ด้วยแผนภาพต่อไปนี้:

สิ่งสำคัญในโครงการนี้คือการแยกส่วนของพันธะ P ตามแนวเส้นตรงที่เชื่อมต่ออะตอมไนโตรเจน ความถูกต้องของโครงการได้รับการพิสูจน์โดยระยะห่างระหว่างอะตอมไนโตรเจน 1-2 และ 2-3 ซึ่งอยู่ตรงกลางระหว่างความยาวพันธะ

สารละลายที่เป็นน้ำของ HN3 เรียกว่ากรดไฮโดรไนตริก ได้มาจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของไฮดราซีนกับกรดไนตรัส:

N2Н4 + НNO2 = НN3 + 2Н2О

มีความแข็งแรงใกล้เคียงกับน้ำส้มสายชู ในสารละลายเจือจาง กรดไฮโดรไนตริกจะค่อยๆ ไม่สมส่วน:

HN3 + H2O = N2 + NH2OH

ในสถานะปราศจากน้ำ มันสามารถระเบิดได้ไม่เพียงแต่เมื่อถูกความร้อน แต่ยังจากการกระแทกด้วย:

2НN3 = 3N2 + H2

ส่วนผสมของกรดไฮโดรไนตรัสและกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้นสามารถละลายได้แม้กระทั่งโลหะมีตระกูล เกลือของกรดไฮโดรไนตริก - เอไซด์ - มีความสามารถในการละลายน้ำต่อเฮไลด์คล้ายคลึงกัน ใช่แล้ว อะไซด์ โลหะอัลคาไลละลายได้ดีในน้ำ AgN3, Pb(N3)2 และ Hg(N3)2 - ไม่ดี อะไซด์ของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ทมีความเสถียรจนกระทั่งละลายเมื่อถูกความร้อนอย่างช้าๆ อะไซด์ของโลหะหนักจะระเบิดได้ง่ายเมื่อถูกกระแทก:

Рb(N3)2 = Рb + 3N2

สารประกอบออกซิเจนของไนโตรเจน

เมื่อใช้ออกซิเจน ไนโตรเจนจะก่อตัวเป็นออกไซด์จำนวนหนึ่ง: N2O และ NO เป็นก๊าซไม่มีสี N2O3 เป็นของแข็งสีน้ำเงิน (ต่ำกว่า -100 องศาเซลเซียส) NO2 เป็นก๊าซสีน้ำตาล N2O4 เป็นก๊าซไม่มีสี N2O5 เป็นผลึกไม่มีสี

N2O ออกไซด์ (ไนตรัสออกไซด์ "ก๊าซหัวเราะ" เนื่องจากมีฤทธิ์เป็นยาเสพติด) ได้มาจากการสลายตัวทางความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรตหรือไฮดรอกซีแลมโมเนียม:

[HN3OH]NO2 = N2O + 2H2O (สัดส่วนภายในโมเลกุล)

ไนตริกออกไซด์ (+1) เป็นสารประกอบดูดความร้อน อย่างไรก็ตามที่อุณหภูมิห้องจะมีการออกฤทธิ์ทางเคมีเพียงเล็กน้อย เมื่อได้รับความร้อน ปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก มันออกซิไดซ์ไฮโดรเจน, โลหะ, ฟอสฟอรัส, ซัลเฟอร์, ถ่านหิน, สารอินทรีย์และสารอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น:

Cu + N2O = N2 + CuO

เมื่อ N2O ถูกให้ความร้อนสูงกว่า 700 องศาเซลเซียส พร้อมกับปฏิกิริยาการสลายตัว ความไม่สมส่วนจะเกิดขึ้น:

2N2О = 2N2 + О2; 2N2О = 2NO + N2

ไนตริกออกไซด์ (+1) ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำ แม้ว่าจะทราบกรด H2N2O2 ซึ่งไนโตรเจนก็มีสถานะออกซิเดชันที่ +1 เช่นกัน กรดนี้เรียกว่ากรดไนตรัส และถูกกำหนดให้มีโครงสร้างที่มีอะตอมไนโตรเจนเทียบเท่ากัน 2 อะตอม:

กรดไนตรัสอิสระสามารถเตรียมได้ดังนี้:

NH2OH + HNO2 = H2N2O2 + H2O

ละลายได้ดีในน้ำแต่เป็นกรดอ่อน กรดไนตรัสไม่เสถียรมากและระเบิดเมื่อถูกความร้อนเล็กน้อย:

Н2N2О2 = N2О + Н2О

เกลือ H2N2O2 - ไฮโปไนไตรต์และไฮโดรไฮโปไนไตรต์ - มีความไวสูงต่อการไฮโดรไลซิสในน้ำ ไฮโปไนไตรต์ส่วนใหญ่จะละลายได้ในน้ำเล็กน้อย ส่วนไฮโดรไฮโปไนไตรต์ละลายได้ดีกว่ามาก

แม้แต่สถานะออกซิเดชันก็ค่อนข้างไม่มีลักษณะเฉพาะของไนโตรเจน สารประกอบเหล่านี้ประกอบด้วยไนตริกออกไซด์ (+2) โมเลกุล NO มีอิเล็กตรอนเป็นจำนวนคี่และเป็นอนุมูลที่มีฤทธิ์ต่ำ โมเลกุลมีกลไกการรับผู้บริจาคโควาเลนต์ 1 กลไก และพันธะ P 2 พันธะ แม้จะมีธรรมชาติของการดูดความร้อนและพลังงานกิ๊บส์เชิงบวกในการก่อตัวของ NO จากสารธรรมดา แต่ไนโตรเจนออกไซด์ (+2) ก็ไม่สลายตัวเป็นองค์ประกอบ ความจริงก็คือตาม MMO ลำดับพันธบัตรใน NO ค่อนข้างสูงและเท่ากับ 2.5 โมเลกุล NO นั้นแข็งแกร่งกว่าโมเลกุล O2 เนื่องจากโมเลกุลแรกมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวบนแอนติบอดี MO P2p* และโมเลกุลหลังมีอิเล็กตรอนสองตัว

ในห้องปฏิบัติการไนตริกออกไซด์ (+2) มักได้รับจากการบำบัดตะไบทองแดงด้วยกรดเจือจาง:

3Сu + 8НNO3 = 3Сu(NO3)2 + 2NO + 4Н2О

ในอากาศ ไนโตรเจนออกไซด์ (+2) จะถูกออกซิไดซ์ทันที:

2NO + O2 = 2NO2

ออกซิไดซ์โดย NO และฮาโลเจน ทำให้เกิดไนโตรซิลเฮไลด์:

2NO + Г2 = 2NOГ

เมื่อโต้ตอบกับสารรีดิวซ์ NO จะลดลงเป็น N2O, N2, NH2OH, NH3 ขึ้นอยู่กับความสามารถในการลดของพันธมิตรและเงื่อนไขของกระบวนการ

สารละลายที่เป็นน้ำของไนตริกออกไซด์ (+2) มีความเป็นกลาง มันไม่ก่อให้เกิดสารประกอบใด ๆ กับน้ำแม้ว่าจะทราบเกลือ (hyponitrates) ของกรดไนตริก H2N2O3 ซึ่งไม่ได้แยกได้ในสถานะอิสระซึ่งไนโตรเจนก็มีสถานะออกซิเดชันที่ +2 เช่นกัน

ไนตริกออกไซด์ N2O3 มีอยู่ในสถานะของแข็ง (ต่ำกว่า -100 องศาเซลเซียส) ในสถานะของเหลวและไอ ไนตริกออกไซด์ (+3) จะถูกแยกออกจากกันเป็นส่วนใหญ่เนื่องจากการไม่สมส่วน:

N2О3-NO + NO2

N2O3 ได้มาจากการทำให้ปริมาณ NO และ NO2 เย็นลง และกระแสที่สม่ำเสมอของส่วนผสมขององค์ประกอบที่ต้องการนั้นได้มาจากปฏิกิริยาของ 50% НNO3 กับสารหนูออกไซด์ (+3):

2HNO3 + As2O3 = 2HAsO3 + NO + NO2

ไนตริกออกไซด์ (+3) สอดคล้องกับกรดไนตรัสที่ไม่เสถียร HNO2 ซึ่งรู้จักในสารละลายเท่านั้น สามารถรับได้โดยการละลาย NO และ NO2 ในปริมาณที่เท่ากันในน้ำ:

NO + NO2 + H2O = 2HNO2

เมื่อเก็บและให้ความร้อน НNO2 จะไม่สมส่วน:

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O

คุณสมบัติการออกซิไดซ์ที่มีลักษณะเฉพาะมากที่สุดคือ:

НNO2 + 2HI = I2 + 2NO + 2Н2О

อย่างไรก็ตาม สารออกซิไดซ์ที่แรงจะเปลี่ยนกรดไนตรัสเป็นกรดไนตริก:

5НNO2 + 2КмnО4 + 3Н2SO4 = К2SO4 + 2МnSO4 + 5НNO3 + 3Н2О

ไนตริกออกไซด์ (+4) ได้จากการละลายทองแดงในกรดไนตริกเข้มข้น: Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

เป็นสารออกซิไดซ์ที่ดี เช่น ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ ถ่านหิน และบางชนิด อินทรียฺวัตถุ. ที่อุณหภูมิสูงกว่า 150 องศาเซลเซียส ไนโตรเจนไดออกไซด์เริ่มสลายตัว:

2NO2 = 2NO + O2

เนื่องจากโมเลกุลของไนโตรเจนไดออกไซด์ที่มีอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่นั้นเป็นอนุมูลโดยพื้นฐานแล้ว มันจึงสามารถลดขนาดได้ง่าย:

ตัวหรี่แสงไม่มีสีและเป็นแม่เหล็ก ตรงกันข้ามกับสีน้ำตาลแดงและพาราแมกเนติก

ไนโตรเจนไดออกไซด์เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจะไม่ได้สัดส่วน:

2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3

เมื่อ NO2 ละลายเข้าไป น้ำร้อนได้รับกรดไนตริกเนื่องจากกรดไนตรัสที่เกิดขึ้นเริ่มแรกนั้นไม่สมส่วนกับการปล่อยไนตริกออกไซด์ (+2) และการก่อตัวของกรดไนตริก

ไนตริกออกไซด์ (+5) มีโครงสร้างโมเลกุลเฉพาะในสถานะแก๊สเท่านั้น ในสถานะของแข็ง N2O5 มีโครงสร้างที่เกิดจากไอออน NO2+ และ NO3- N2O5 เป็นผลึกที่ระเหิดได้ง่าย และโมเลกุลระเหยไป ดังนั้นในระหว่างการระเหิดของไนตริกออกไซด์ (+5) ไอออน NO2+ และ NO3- จะรวมกันเป็นโมเลกุล N2O5 ไนโตรเจนออกไซด์ (+5) ได้มาจากการทำให้กรดไนตริกขาดน้ำด้วย P2O5 หรือการออกซิเดชันของ NO2 ด้วยโอโซน:

2HNO3 + P2O5 = 2HPO3 + N2O5; 6NO2 + O3 = 3N2O5

ไนตริกออกไซด์ (+5) เป็นตัวออกซิไดซ์ที่มีพลัง ปฏิกิริยาหลายอย่างที่เกี่ยวข้องเกิดขึ้นอย่างรุนแรง เมื่อละลายน้ำจะได้กรดไนตริก:

N2O5 + H2O = 2HNO3

กรดไนตริกเป็นหนึ่งในกรดแก่ โมเลกุล HNO3 และไนเตรตไอออนมีโครงสร้างที่แสดงโดยแผนภาพ

กรดไนตริกปราศจากน้ำเป็นของเหลวไม่มีสีและระเหยง่าย เมื่อเก็บ (โดยเฉพาะในที่มีแสง) และเมื่อได้รับความร้อน สารจะสลายตัวบางส่วน:

4HNO3 = 4NO2 + 2H2O + O2

กรดไนตริกที่เรียกว่า "ควัน" (สีแดง) เป็นสารละลายของไนโตรเจนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมาใน HNO3 เข้มข้น

ในห้องปฏิบัติการ HNO3 ได้มาจากการให้ความร้อนโซเดียมไนเตรตด้วยกรดซัลฟิวริก:

นาโน3 + H2SO4 = HNO3 + NaHSO4

ในอุตสาหกรรมกรดไนตริกได้มาจากแอมโมเนีย ขั้นแรก แอมโมเนียจะถูกเร่งปฏิกิริยาออกซิไดซ์เป็นไนโตรเจนออกไซด์ (+2) ซึ่งจะถูกออกซิไดซ์ต่อไปเป็น

NO2. จากนั้นไนตริกออกไซด์ (+4) จะถูกละลายในน้ำร้อนเพื่อผลิตกรดไนตริก

กรดไนตริกเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงและออกซิไดซ์โลหะและอโลหะเกือบทั้งหมด ตามกฎแล้วสิ่งหลังจะถูกแปลงเป็นอนุพันธ์ของสถานะออกซิเดชันสูงสุดเช่น:

S + 6НNO3 = Н2SO4 + 6NO2 + 2Н2О

ในบรรดาโลหะ มีเพียงทองคำ แพลทินัม ออสเมียม อิริเดียม ไนโอเบียม แทนทาลัม และทังสเตนเท่านั้นที่สามารถทนต่อกรดไนตริก โลหะบางชนิด (เช่น เหล็ก อลูมิเนียม โครเมียม) ถูกทำให้ขุ่นด้วยกรดไนตริกเข้มข้น สารละลายที่เป็นน้ำของกรดไนตริกก็มีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์เช่นกัน โดยทั่วไป กระบวนการรีดิวซ์ HNO3 เกิดขึ้นในหลายทิศทางขนานกัน ส่งผลให้เกิดส่วนผสมของผลิตภัณฑ์รีดิวซ์ที่แตกต่างกัน ธรรมชาติของผลิตภัณฑ์เหล่านี้และเนื้อหาสัมพัทธ์ในส่วนผสมขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของตัวรีดิวซ์ ความเข้มข้นของกรดไนตริก และอุณหภูมิ

สารออกซิไดซ์ที่แรงกว่าคือส่วนผสมของกรดไนตริกและกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น - "aqua regia" มันยังละลายทองคำและแพลตตินัมซึ่งไม่ละลายในไนตริกซึ่งมีกรดไฮโดรคลอริกน้อยกว่ามาก กิจกรรมออกซิเดชันของมันเกิดจากการลดศักยภาพรีดอกซ์ของโลหะที่ละลายได้นั่นคือ การเพิ่มขึ้นของคุณสมบัติการลดเนื่องจากการก่อตัวของสารประกอบเชิงซ้อนคลอไรด์ที่แข็งแกร่ง:

Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO + 2H2O

เกลือของกรดไนตริก - ไนเตรต - เป็นที่รู้จักในโลหะเกือบทั้งหมด ส่วนใหญ่ไม่มีสีและละลายได้ดีในน้ำ ในสารละลายที่เป็นกรด ไนเตรตเป็นสารออกซิไดซ์ที่อ่อนกว่ากรดไนตริก และในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง ไนเตรตจะไม่มีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์เลย พวกมันเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงในการหลอมเหลวเมื่อการสลายตัวเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยออกซิเจน ไนตริกออกไซด์ (+5) เมื่อทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 100% ทำให้เกิดกรดเปอร์รอกโซไนตริก (ซุปเปอร์ไนตริก):

N2O5 + 2H2O2 = 2HNO4 + H2O

กรดเปอร์รอกโซนิตริกไม่เสถียร ระเบิดได้ง่าย และถูกไฮโดรไลซ์โดยสมบูรณ์ด้วยน้ำ:

H-O-O-N + H2O = H2O2 + HNO3

สารประกอบที่มีอโลหะ

รู้จักไนโตรเจนเฮไลด์ NG3 ทั้งหมด TrifluorideNF3 ได้มาจากการทำปฏิกิริยาฟลูออรีนกับแอมโมเนีย:

3F2 + 4NH3 = 3 NH4F + NF3

ไนโตรเจนไตรฟลูออไรด์เป็นก๊าซพิษไม่มีสีซึ่งโมเลกุลมีโครงสร้างเสี้ยม อะตอมของฟลูออรีนตั้งอยู่ที่ฐานของปิรามิด และด้านบนถูกครอบครองโดยอะตอมไนโตรเจนซึ่งมีอิเล็กตรอนคู่เดียว NF3 มีความทนทานต่อสารเคมีและความร้อนหลายชนิด

ไนโตรเจนไตรฮาไลด์ที่เหลือจะดูดความร้อน จึงไม่เสถียรและเกิดปฏิกิริยา NCl3 เกิดจากการส่งก๊าซคลอรีนเข้าไป ทางออกที่แข็งแกร่งแอมโมเนียมคลอไรด์:

3Cl2 + NH4Cl = 4HCl + NCl3

องค์ประกอบทางเคมีของไนโตรเจน

ไนโตรเจนไตรคลอไรด์เป็นของเหลวที่มีความผันผวนสูง (จุดเดือด = 71 องศาเซลเซียส) มีกลิ่นฉุน ความร้อนหรือการกระแทกเล็กน้อยจะมาพร้อมกับการระเบิดที่ปล่อยความร้อนจำนวนมากออกมา ในกรณีนี้ NCl3 จะแบ่งออกเป็นองค์ประกอบต่างๆ Trihalides NBr3 และ NI3 มีความเสถียรน้อยกว่าด้วยซ้ำ

อนุพันธ์ของไนโตรเจนที่มีคาลโคเจนไม่เสถียรอย่างมากเนื่องจากมีการดูดกลืนความร้อนสูง ทั้งหมดได้รับการศึกษาไม่ดีและระเบิดเมื่อถูกความร้อนและกระแทก

โพสต์บน Allbest.ru

เอกสารที่คล้ายกัน

ลักษณะของไนโตรเจน - องค์ประกอบของกลุ่มที่ 15 ของคาบที่สองของตารางธาตุองค์ประกอบทางเคมีโดย D. Mendeleev คุณสมบัติของการผลิตและการใช้ไนโตรเจน คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีขององค์ประกอบ การใช้ไนโตรเจน ความสำคัญในชีวิตมนุษย์

การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 26/12/2554


ประวัติความเป็นมาของการค้นพบไนโตรเจน สูตรและคุณสมบัติของมัน การเกิดขึ้นในธรรมชาติ และปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในธรรมชาติโดยตรงโดยมีส่วนร่วมของไนโตรเจน วิธีการจับ การเตรียม และสมบัติของสารประกอบสำคัญหลายชนิด การใช้ไนโตรเจน

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 22/05/2010


คุณสมบัติของธาตุในกลุ่มย่อยไนโตรเจน โครงสร้างและคุณลักษณะของอะตอม คุณสมบัติของโลหะที่เพิ่มขึ้นเมื่อเคลื่อนย้ายธาตุจากบนลงล่างในตารางธาตุ การแพร่กระจายของไนโตรเจน ฟอสฟอรัส สารหนู พลวง และบิสมัทในธรรมชาติ การใช้งาน

บทคัดย่อเพิ่มเมื่อ 15/06/2552


การมีอยู่ของไนโตรเจนในธรรมชาติคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี การปล่อยไนโตรเจนจากอากาศของเหลว คุณสมบัติของไนโตรเจนเหลวเมื่อระเหยคือการลดอุณหภูมิลงอย่างรวดเร็ว การผลิตแอมโมเนียและกรดไนตริก การก่อตัวและการสะสมของไนเตรตในธรรมชาติ

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 20/11/2554


บทบาททางชีวภาพไนโตรเจนและสารประกอบไนโตรเจนสำหรับสิ่งมีชีวิต ความชุกคุณสมบัติ ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อวัฏจักรไนโตรเจนในไบโอซีนจากการกระทำของมนุษย์ พิษวิทยาและ “ความจำเป็นทางสรีรวิทยา” ของไนโตรเจนสำหรับร่างกายมนุษย์ สัตว์ และพืช

งานหลักสูตร เพิ่มเมื่อ 22/11/2555


การค้นพบ คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของไนโตรเจน วัฏจักรไนโตรเจนในธรรมชาติ อุตสาหกรรมและ วิธีห้องปฏิบัติการเพื่อให้ได้ไนโตรเจนบริสุทธิ์ ปฏิกิริยาเคมีของไนโตรเจนภายใต้สภาวะปกติ การก่อตัวของแหล่งแร่ธรรมชาติที่มีไนโตรเจน

การนำเสนอเพิ่มเมื่อ 12/08/2013


กระบวนการตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพและไม่ใช่ทางชีวภาพ การค้นพบแบคทีเรียในสกุล Azotobacter สารประกอบไนโตรเจน รูปแบบการกระจายและขอบเขตการใช้งาน สมบัติทางกายภาพและเคมีของไนโตรเจน การกระจายตัวตามธรรมชาติและวิธีการผลิต

บทคัดย่อเพิ่มเมื่อ 22/04/2010


แนวคิดเรื่องแอมโมเนียที่ใช้ในการวิเคราะห์ทางเคมี ลักษณะและสมบัติของไนโตรเจน โครงสร้างโมเลกุล สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจนในสารประกอบ รูปร่างของโมเลกุลแอมโมเนีย ทำการทดลองศึกษาคุณสมบัติของแอมโมเนีย ทองแดง และนิกเกิล

งานหลักสูตร เพิ่มเมื่อ 10/02/2013


ลักษณะทั่วไปของความเป็นพิษของโลหะหนักต่อสิ่งมีชีวิต บทบาททางชีวภาพและนิเวศวิทยาของธาตุ p และสารประกอบของพวกมัน การใช้สารประกอบในการแพทย์ พิษวิทยาของไนโตรเจนออกไซด์ ไนไตรต์ และไนเตรต บทบาททางนิเวศวิทยาของสารประกอบไนโตรเจน

งานหลักสูตรเพิ่มเมื่อ 09/06/2558


ก๊าซไม่มีสี ไม่ติดไฟ มีกลิ่นและรสหวานน่ารับประทาน ของผสมของไนตริกออกไซด์กับอีเทอร์, ไซโคลโพรเพน, คลอโรเอทิล คุณสมบัติทางเคมีและการผลิตไนตริกออกไซด์ อาการพิษจากแก๊สหัวเราะและการปฐมพยาบาล

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่เจ็ดในตารางธาตุและเป็นองค์ประกอบแรกของหมู่ UA ชื่อ ไนโตรเจนแปลว่า "ไร้ชีวิต" (กรีก "a" เป็นคำนำหน้าเชิงลบ "zoe" คือชีวิต) การประเมินไนโตรเจนนี้ถือได้ว่ายุติธรรมสำหรับสารธรรมดาเท่านั้น แต่ไนโตรเจนในฐานะองค์ประกอบหนึ่งมีความจำเป็นต่อชีวิต เนื่องจากเมื่อรวมกับคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน จะก่อให้เกิดโปรตีนและสารสำคัญอื่นๆ ร่างกายมนุษย์มีไนโตรเจนเฉลี่ย 1.8 กิโลกรัม

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่ค่อนข้างแพร่หลายในชีวมณฑล พบปริมาณมากที่สุดในชั้นบรรยากาศในรูปของสารธรรมดา N 2 มวลไนโตรเจนทั้งหมดในบรรยากาศคือ 4 10 18 กิโลกรัม แทบไม่มีแร่ธาตุแข็งที่มีไนโตรเจนเลย เฉพาะในสภาวะที่แห้งมากเท่านั้น

ทะเลทรายทางตอนเหนือของชิลี มีแหล่งสะสมของโซเดียมไนเตรตเรียกว่า ดินประสิวชิลีไนโตรเจนจำนวนมากมีอยู่ในชีวมวลของพืชและสัตว์ และในสารอินทรีย์ตกค้าง (ถ่านหิน พีท) ภายใต้สภาวะปกติบนพื้นผิวโลก ไนโตรเจนส่วนใหญ่จากพืชที่ตายแล้วจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นก๊าซไนโตรเจนและผ่านเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ สารประกอบไนโตรเจนบางชนิดที่มีอยู่ในดินจะถูกชะล้างออกไปด้วยน้ำและจบลงในแหล่งน้ำ ดังนั้นพืชจึงมักพบว่าตัวเองอยู่ในสภาพที่ขาดไนโตรเจนสำหรับการดูดซึมทางชีวภาพ พืชส่วนใหญ่ไม่สามารถใช้ไนโตรเจน N2 สำรองที่ไม่หมดสิ้นในอากาศโดยรอบได้ คุณสามารถเปรียบเทียบอัตราส่วนของพืชกับไนโตรเจนและออกซิเจนในบรรยากาศได้ พืชและสัตว์ใช้อย่างหลังในกระบวนการออกซิเดชั่น ความแตกต่างระหว่างไนโตรเจนและออกซิเจนนี้เกิดจากความแข็งแรงพิเศษของโมเลกุล N 2 ไนโตรเจนเป็นเรื่องยากที่จะมีส่วนร่วมตามปกติ ปฏิกริยาเคมี. ปฏิกิริยาทางชีวเคมีของไนโตรเจนเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีส่วนร่วมของเอนไซม์ Nitrogenase ซึ่งพบได้ในแบคทีเรียบางประเภทเท่านั้น

การผลิตสารประกอบไนโตรเจนทางอุตสาหกรรมเป็นปัญหาที่ยากแม้ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ก็ตาม ในเวลาเดียวกัน ความต้องการสารประกอบไนโตรเจนนั้นมีมหาศาล เนื่องจากมีความจำเป็นสำหรับการผลิตปุ๋ยไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวัตถุระเบิดด้วย นักเคมีชาวเยอรมัน F. Haber ( รางวัลโนเบลในสาขาเคมี พ.ศ. 2461) มีส่วนสำคัญในการแก้ปัญหาการตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศโดยการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการสังเคราะห์แอมโมเนียจากไนโตรเจนและไฮโดรเจน สิ่งประดิษฐ์นี้มีผลกระทบอย่างมากต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมและการเกษตรต่อไป โรงงานผลิตแอมโมเนียแห่งแรกเปิดตัวในปี พ.ศ. 2456 และปัจจุบันมีการผลิตเกิน 100 ล้านตันต่อปี

ตามโครงสร้างอะตอม ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบไตรวาเลนต์ ในสารประกอบที่เสถียรจะเกิดพันธะเคมีอย่างน้อยสามพันธะ ไนโตรเจนไม่สามารถเพิ่มความจุของมันได้โดยการเข้าสู่สภาวะตื่นเต้น สำหรับเขา ความเป็นไปได้เดียวที่จะเปลี่ยนไปสู่สถานะเตตระวาเลนต์คือการสูญเสียอิเล็กตรอนหนึ่งตัว:

ในสถานะนี้ ไนโตรเจนสามารถพบได้ในสารประกอบที่มีองค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติตีมากกว่าเท่านั้น เช่น ออกซิเจนและฟลูออรีน ในสารประกอบเหล่านี้ ไนโตรเจนมีสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวก และในสารประกอบที่มีองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมดก็มีสถานะออกซิเดชันเป็นลบ

อะตอมไนโตรเจนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนคู่อยู่ที่ระดับย่อย 2? และวิธีที่ผู้บริจาค (ฐาน) มักจะก่อตัวเพิ่มเติม พันธะเคมีตามกลไกของผู้บริจาค-ผู้รับ ตัวอย่างของสารประกอบที่เหมาะสม ได้แก่ เกลือแอมโมเนียม และสารประกอบเชิงซ้อนของไอออนโลหะที่มีลิแกนด์ MH 3

ตัวอย่างที่ 20.1 สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจนในไฮดราซีน K 2 H 4, ไนโตรเบนซีน C 6 H 5 N0 2 และอะมิโนอีเทน C 2 H 5 N H 2 คืออะไร?

สารละลาย.ในไฮดราซีน บจกไนโตรเจน -2 โมเลกุลนี้มีพันธะระหว่างอะตอมไนโตรเจนซึ่งไม่ส่งผลต่อสถานะออกซิเดชัน ในไนโตรเบนซีน ไนโตรเจนจะถูกพันธะพร้อมกันกับออกซิเจนที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมากขึ้นและคาร์บอนที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีน้อยลง อิเล็กตรอน 4 ตัวถูกแทนที่ไปยังอะตอมออกซิเจน 2 อะตอม และอีก 1 ตัวมาจากคาร์บอน ปรากฎว่า บจก+3. ในอะมิโนอีเทน ไนโตรเจนจะถูกสร้างพันธะกับไฮโดรเจนและคาร์บอนที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีน้อยกว่า สถานะออกซิเดชัน -3

ไนโตรเจนมีสารธรรมดาเพียงชนิดเดียวที่รู้จักคือ N9 ที่ถูกเรียกตามนั้น ระบบการตั้งชื่อทางเคมี,ไดโตรเจน. เป็นก๊าซที่เริ่มกลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิ -195.8°C ที่ความดันปกติ ไนโตรเจนเหลวจะแข็งตัวเป็นผลึกไม่มีสีที่อุณหภูมิ -210°C ในแต่ละสถานะ ไนโตรเจนจะถูกจัดเก็บและขนส่งในกระบอกสูบภายใต้แรงดันสูง โมเลกุล K 2 มีอิเล็กตรอนสองตัวน้อยกว่าโมเลกุลออกซิเจน 0 2:

อิเล็กตรอนส่วนเกินสองตัวของออกซิเจนจะลดความแข็งแรงของพันธะ พันธะระหว่างอะตอมไนโตรเจนที่ไม่มีอิเล็กตรอนเหล่านี้จะกลายเป็นสามเท่าอย่างแท้จริง และ N 2 กลายเป็นโมเลกุลที่มีความเสถียรที่สุดและมีปฏิกิริยาน้อยที่สุด พลังงานยึดเหนี่ยวในโมเลกุล N 2 คือ -946 kJ/mol

ความแข็งแรงของโมเลกุล N2 ไม่ได้ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของสารนี้เท่านั้น แต่ยังพิจารณาจากพฤติกรรมของสารประกอบไนโตรเจนด้วย ตามกฎแล้วพวกมันไม่เสถียรมากและสลายตัวด้วยความร้อนที่ค่อนข้างต่ำ ไนโตรเจนยังก่อให้เกิดสารประกอบที่ไม่เสถียรซึ่งเป็นวัตถุระเบิดได้ ในทุกกรณี การสลายตัวของสารประกอบไนโตรเจนจะอำนวยความสะดวกโดยการก่อตัวของโมเลกุล N 2 ที่เสถียร

วิธีการทางห้องปฏิบัติการอย่างง่ายในการรับไนโตรเจนคือการสลายตัวของแอมโมเนียมไนไตรท์โดยการให้ความร้อนเกลือเบา ๆ ทั้งในรูปของสารของแข็งและสารละลาย:

ในการทำปฏิกิริยาในสารละลาย คุณสามารถใช้เกลือที่ใช้กันทั่วไปซึ่งมีไอออนเดียวกัน - แอมโมเนียมคลอไรด์และโซเดียมไนไตรท์:

เมื่อสารประกอบไนโตรเจนอินทรีย์เผาไหม้ จะเกิดสารธรรมดาขึ้น:

ในอุตสาหกรรม ไนโตรเจนได้มาจากอากาศโดยการแก้ไขที่อุณหภูมิต่ำ ไนโตรเจนจากอากาศยังถูกใช้หลังจากที่ออกซิเจนถูกกำจัดออกไปด้วยวิธีทางเคมีแล้ว ในกรณีนี้ ไนโตรเจนมีส่วนผสมของก๊าซมีตระกูลผสมอยู่ ไนโตรเจนถูกใช้ในปริมาณมากที่สุดในการสังเคราะห์แอมโมเนีย ความเฉื่อยของไนโตรเจนภายใต้สภาวะปกติทำให้สามารถใช้เป็นสื่อก๊าซในระหว่างกระบวนการทางเทคโนโลยีและในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

ไนโตรเจนมีปฏิกิริยาน้อยมากที่สามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิปกติ โลหะลิเธียมทำปฏิกิริยาในอากาศพร้อมกันกับออกซิเจน ไอน้ำ และไนโตรเจน พื้นผิวลิเธียมเปลี่ยนเป็นสีดำเนื่องจากลิเธียมไนไตรด์ก่อตัวขึ้น:

ไม่ทราบปฏิกิริยาอื่นของไนโตรเจนที่อุณหภูมิปกติจนกระทั่งกลางศตวรรษที่ผ่านมา ความรู้สึกที่แท้จริงในวิชาเคมีคือการค้นพบปฏิกิริยาของไนโตรเจนในตัวกลางที่เป็นน้ำโดยมีไฮดรอกไซด์ที่ตกตะกอนร่วมของโลหะสองชนิดซึ่งหนึ่งในนั้นคือตัวรีดิวซ์และอีกอันมีฟังก์ชันตัวเร่งปฏิกิริยา วานาเดียม (II) ไฮดรอกไซด์ที่ตกตะกอนด้วยแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์จะทำปฏิกิริยาดังนี้:

สารประกอบไนโตรเจนและไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นเรียกว่าไฮดราซีน โครงสร้างโมเลกุลของมันคล้ายกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์:

เป็นที่ทราบกันว่าสารไฮดรอกซีลามีน KH 2 OP ซึ่งเป็นโมเลกุลที่รวมชิ้นส่วนของไฮดราซีนและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์:

ที่ อุณหภูมิสูงไนโตรเจนสามารถทำปฏิกิริยากับสารธรรมดาหลายชนิดได้ ปฏิกิริยากับออกซิเจนเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อนถึง 2,000°C:

ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนและผันกลับได้ ผลผลิตของไนตริกออกไซด์ (N) จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น NO ในปริมาณเล็กน้อยจะเกิดขึ้นในบรรยากาศระหว่างการปล่อยฟ้าผ่าและระหว่างการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

ปฏิกิริยาของไนโตรเจนกับไฮโดรเจนซึ่งได้อภิปรายไปแล้วในย่อหน้า 67 และ 70 มีความสำคัญในทางปฏิบัติมากที่สุด ให้เราจำไว้ว่า นี่เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน และสมดุลของมันจะเลื่อนไปทางซ้ายเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ตามสมการปฏิกิริยา แอมโมเนียสองโมเลกุลเกิดขึ้นจากไนโตรเจนและไฮโดรเจนสี่โมเลกุล ดังนั้น เมื่อความดันเพิ่มขึ้น สมดุลจะเลื่อนไปทางขวา ผลผลิตของผลิตภัณฑ์ซึ่งกำหนดโดยตำแหน่งสมดุลของปฏิกิริยา ขึ้นอยู่กับทั้งอุณหภูมิและความดัน การพึ่งพาอาศัยกันนี้แสดงไว้ในรูปที่. 20.1. ลองพิจารณาจุดหนึ่งในรูปนี้ดู เช่น 450°C ที่ความดัน 600 atm ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ผลผลิตแอมโมเนียจะอยู่ที่ 40% ซึ่งค่อนข้างยอมรับได้สำหรับกระบวนการนี้

อย่างไรก็ตาม ความสมดุลเกิดขึ้นช้ามาก อัตราการเกิดปฏิกิริยาสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิ แต่ผลผลิตจะลดลงอย่างรวดเร็ว หากต้องการเพิ่มแรงกดดันเพิ่มเติมจะต้องใช้อุปกรณ์ที่มีราคาแพงกว่า ดังนั้นจึงสามารถยอมรับการผสมผสานระหว่างผลผลิตของผลิตภัณฑ์และอัตราการสร้างที่ยอมรับได้ในเชิงเศรษฐกิจ

ทำได้โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเท่านั้น โดยทั่วไปตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถสร้างขึ้นได้จากการค้นหาการทดลองที่ยาวนาน ในกระบวนการนี้ เหล็กโลหะที่ถูกกระตุ้นโดยโพแทสเซียมและอะลูมิเนียมออกไซด์กลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดี ขณะนี้ในการผลิตแอมโมเนียทางอุตสาหกรรมจะใช้ความดัน 300-500 atm (3 10 4 -5 -10 1 kPa) และอุณหภูมิประมาณ 300 ° C ในกรณีนี้ผลผลิตแอมโมเนียคือ 10-20% อย่างไรก็ตาม ส่วนผสมของไนโตรเจนและไฮโดรเจนหลังจากการแยกแอมโมเนียที่เกิดขึ้นแล้วสามารถส่งกลับไปได้ อุปกรณ์ติดต่อด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาและทำให้ส่วนแบ่งของวัตถุดิบที่ใช้เพิ่มขึ้น

ข้าว. 20.1.

แผนผังของการติดตั้งโรงงานสำหรับการสังเคราะห์แอมโมเนียแสดงไว้ในรูปที่ 1 20.2.

ข้าว. 20.2.

1 - คอมเพรสเซอร์; 2 - คอลัมน์การสังเคราะห์ 3 - ตู้เย็น; 3 - ตัวคั่น; 5 - การสะสมแอมโมเนียเหลว วี -ปั๊มหมุนเวียน

ส่วนผสมของก๊าซที่บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปน ประกอบด้วยไนโตรเจน 1 ปริมาตรและไฮโดรเจน 3 ปริมาตร ถูกบีบอัดด้วยคอมเพรสเซอร์ 1 สูงถึง 300 atm และเข้าสู่คอลัมน์การสังเคราะห์ 2 ที่เต็มไปด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งเกิดปฏิกิริยาการเกิดแอมโมเนีย ก่อนเริ่มกระบวนการ คอลัมน์ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกให้ความร้อนด้วยเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าที่อุณหภูมิ 500°C จากนั้นอุณหภูมิจะถูกรักษาไว้โดยความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการทำปฏิกิริยา หลังจากผ่านคอลัมน์แล้ว ก๊าซที่มีแอมโมเนียมากถึง 20% จะเข้าสู่ตู้เย็น โดยที่แอมโมเนียเหลวจะถูกควบแน่นจากส่วนผสมของก๊าซภายใต้แรงดันสูง ของเหลวจะถูกแยกออกจากส่วนผสมของก๊าซในตัวแยก 4. จากจุดนี้แอมโมเนียจะถูกสูบเข้าไปในถังเก็บน้ำ ความดันต่ำ 5 แล้วไปที่โกดัง ก๊าซที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะถูกสูบออก วีสำหรับผสมกับส่วนผสมไนโตรเจน-ไฮโดรเจนสด ของผสมยังคงไหลอย่างต่อเนื่องไปยังคอลัมน์ 2 โดยที่แอมโมเนียถูกสังเคราะห์อยู่ตลอดเวลา

ในวิชาเคมี มีการศึกษาความเป็นไปได้ในการได้รับสารประกอบไนโตรเจนที่อุณหภูมิและความดันปกติมาเป็นเวลานานนับตั้งแต่มีการใช้อุปกรณ์ ความดันสูงมีราคาแพงและอันตราย: พวกมันสามารถระเบิดได้ ความหวังสู่ความสำเร็จได้รับการสนับสนุนจากข้อเท็จจริงที่ว่าจุลินทรีย์เป็นที่รู้จัก - ไนโตรแบคทีเรีย, - มีเอนไซม์ ไนโตรเจนโดยมีส่วนร่วมทำให้ไนโตรเจนลดลงในเซลล์แบคทีเรียกลายเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่จำเป็น ยังไม่สามารถจำลองการทำงานของเอนไซม์หรือสารที่ซับซ้อนอย่างยิ่งยวดที่คล้ายคลึงกับพวกมันได้ การลดไนโตรเจนเป็นไฮดราซีนโดยปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ของโลหะก็ไม่สามารถทำได้เป็นกระบวนการต่อเนื่อง ดังนั้นการสังเคราะห์แอมโมเนียซึ่งเป็นข้อเสียที่สำคัญซึ่งต้องใช้แรงดันสูงจึงเป็นสิ่งที่สำคัญที่สุด แหล่งที่ดีที่สุดได้รับสารประกอบไนโตรเจน

ไนโตรเจนทำปฏิกิริยากับคาร์บอนระหว่างการเผาไหม้ของส่วนโค้งของโวลตาอิกเพื่อสร้างสารก๊าซ d และสีฟ้า:

ก่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมของการสังเคราะห์แอมโมเนีย ปฏิกิริยาของไนโตรเจนกับแคลเซียมคาร์ไบด์ซึ่งผลิตภัณฑ์คือแคลเซียมไซยานาไมด์ Ca=N-C=N (CaCN 2) มีความสำคัญในทางปฏิบัติ:

ในการทำปฏิกิริยา ไนโตรเจนจะถูกส่งผ่านชั้นแคลเซียมคาร์ไบด์ที่ได้รับความร้อนสูงในที่เดียว ณ จุดนี้ จะเกิดปฏิกิริยาพร้อมกับการปล่อยความร้อนออกมา มวลของสสารโดยรอบร้อนขึ้นและกระบวนการดูดซับไนโตรเจนก็เกิดขึ้นเช่นกัน เป็นผลให้แคลเซียมคาร์ไบด์ทั้งหมดที่อยู่ในอุปกรณ์ทำปฏิกิริยา

แคลเซียมไซยานาไมด์ที่ได้จึงถูกไฮโดรไลซ์ด้วยไอน้ำร้อนยวดยิ่ง:

ปัจจุบันวิธีการผลิตแอมโมเนียนี้ถูกแทนที่ด้วยการสังเคราะห์จากไฮโดรเจนและไนโตรเจน

ที่อุณหภูมิสูง ไนโตรเจนจะทำปฏิกิริยากับโลหะและโลหะผสมหลายชนิดจนเกิดเป็นไนไตรด์ของโลหะ บางครั้งการก่อตัวของไนไตรด์ในชั้นผิวจะทำให้โลหะผสมมีความแข็งเพิ่มขึ้น ในบางกรณี ต้องแยกโลหะออกจากผลกระทบของไนโตรเจน ตัวอย่างเช่น แผ่นไทเทเนียมถูกเชื่อมในบรรยากาศอาร์กอนเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของไทเทเนียมไนไตรด์

ไนโตรเจน- องค์ประกอบของคาบที่ 2 ของกลุ่ม V A ของตารางธาตุ หมายเลขซีเรียล 7 สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอม [ 2 He]2s 2 2p 3 สถานะออกซิเดชันลักษณะเฉพาะ 0, -3, +3 และ +5 น้อยกว่า มักจะเป็น +2 และ +4 และสถานะอื่น N v ถือว่าค่อนข้างเสถียร

สเกลของสถานะออกซิเดชันของไนโตรเจน:
+5 - N 2 O 5, NO 3, นาโน 3, AgNO 3

3 – N 2 O 3, NO 2, HNO 2, นาโน 2, NF 3

3 - NH 3, NH 4, NH 3 * H 2 O, NH 2 Cl, Li 3 N, Cl 3 N

ไนโตรเจนมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูง (3.07) เป็นอันดับสามรองจาก F และ O ไนโตรเจนแสดงคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะ (กรด) โดยทั่วไป เกิดเป็นกรด เกลือ และสารประกอบไบนารีที่มีออกซิเจนต่างๆ รวมถึงแอมโมเนียมไอออนบวก NH 4 และเกลือของมัน

ในธรรมชาติ - ที่สิบเจ็ดโดยธาตุความอุดมสมบูรณ์ทางเคมี (อันดับที่ 9 ในบรรดาอโลหะ) เป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด

เอ็น 2

สารง่ายๆ. ประกอบด้วยโมเลกุลที่ไม่มีขั้วซึ่งมีพันธะ ˚σππ-N≡N ที่เสถียรมาก ซึ่งอธิบายความเฉื่อยทางเคมีขององค์ประกอบภายใต้สภาวะปกติ

ก๊าซไม่มีสี ไม่มีรส และไม่มีกลิ่น ซึ่งควบแน่นเป็นของเหลวไม่มีสี (ต่างจาก O2)

ส่วนประกอบหลักของอากาศคือ 78.09% โดยปริมาตร 75.52 โดยมวล ไนโตรเจนจะเดือดออกจากอากาศของเหลวก่อนที่ออกซิเจนจะเดือด ละลายได้เล็กน้อยในน้ำ (15.4 มล./1 ลิตร H 2 O ที่ 20 ˚C) ความสามารถในการละลายของไนโตรเจนน้อยกว่าออกซิเจน

ที่อุณหภูมิห้อง N2 ทำปฏิกิริยากับฟลูออรีนและกับออกซิเจนในระดับที่น้อยมาก:

ไม่มี 2 + 3F 2 = 2NF 3, ไม่มี 2 + O 2 ↔ 2NO

ปฏิกิริยาย้อนกลับเพื่อผลิตแอมโมเนียเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 200°C ภายใต้ความดันสูงถึง 350 atm และเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่เสมอ (Fe, F 2 O 3, FeO ในห้องปฏิบัติการที่มี Pt)

ยังไม่มีข้อความ 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3 + 92 กิโลจูล

ตามหลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์ ปริมาณแอมโมเนียที่เพิ่มขึ้นควรเกิดขึ้นพร้อมกับความดันที่เพิ่มขึ้นและอุณหภูมิที่ลดลง อย่างไรก็ตามอัตราการเกิดปฏิกิริยาอยู่ที่ อุณหภูมิต่ำมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นกระบวนการจึงดำเนินการที่อุณหภูมิ 450-500 ˚C เพื่อให้ได้ผลผลิตแอมโมเนีย 15% N 2 และ H 2 ที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องปฏิกรณ์และทำให้ระดับของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น

ไนโตรเจนมีความเฉื่อยทางเคมีโดยสัมพันธ์กับกรดและด่าง และไม่สนับสนุนการเผาไหม้

ใบเสร็จวี อุตสาหกรรม– การกลั่นอากาศของเหลวแบบเศษส่วนหรือการกำจัดออกซิเจนออกจากอากาศโดยวิธีทางเคมี เช่น โดยปฏิกิริยา 2C (โค้ก) + O 2 = 2CO เมื่อได้รับความร้อน ในกรณีเหล่านี้จะได้รับไนโตรเจนซึ่งมีสิ่งเจือปนของก๊าซมีตระกูล (ส่วนใหญ่เป็นอาร์กอน)

ในห้องปฏิบัติการ สามารถรับไนโตรเจนบริสุทธิ์ทางเคมีจำนวนเล็กน้อยโดยปฏิกิริยาสับเปลี่ยนด้วยความร้อนปานกลาง:

ไม่มี -3 ชั่วโมง 4 ไม่มี 3 O 2(T) = ไม่มี 2 0 + 2H 2 O (60-70)

NH 4 Cl(p) + KNO 2 (p) = N 2 0 + KCl + 2H 2 O (100°C)

ใช้สำหรับการสังเคราะห์แอมโมเนีย กรดไนตริกและผลิตภัณฑ์ที่มีไนโตรเจนอื่นๆ เป็นสื่อเฉื่อยสำหรับกระบวนการทางเคมีและโลหะวิทยาและการจัดเก็บสารไวไฟ

เอ็น.เอช. 3

สารประกอบไบนารี่ สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจนคือ – 3 ก๊าซไม่มีสี มีกลิ่นเฉพาะตัวแหลมคม โมเลกุลมีโครงสร้างของจัตุรมุขที่ไม่สมบูรณ์ [: N(H) 3 ] (sp 3 ไฮบริดไดเซชัน) การมีอยู่ของคู่ผู้บริจาคอิเล็กตรอนบนวงโคจรไนโตรเจนลูกผสม sp 3 ในโมเลกุล NH 3 จะกำหนดปฏิกิริยาเฉพาะของการเติมไฮโดรเจนไอออนบวก ซึ่งส่งผลให้เกิดการก่อตัวของไอออนบวก แอมโมเนียม NH4. กลายเป็นของเหลวภายใต้ แรงดันเกินที่อุณหภูมิห้อง ในสถานะของเหลวมีความเกี่ยวข้องกันผ่านพันธะไฮโดรเจน ไม่เสถียรทางความร้อน ละลายได้สูงในน้ำ (มากกว่า 700 ลิตร/1 ลิตร H 2 O ที่ 20°C); ส่วนแบ่งในสารละลายอิ่มตัวคือ 34% โดยน้ำหนักและ 99% โดยปริมาตร pH = 11.8

มีปฏิกิริยามาก มีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาเพิ่มเติม เผาไหม้ในออกซิเจน ทำปฏิกิริยากับกรด มันแสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์ (เนื่องจาก N -3) และการออกซิไดซ์ (เนื่องจาก H +1) มันถูกทำให้แห้งด้วยแคลเซียมออกไซด์เท่านั้น

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ –การก่อตัวของ "ควัน" สีขาวเมื่อสัมผัสกับก๊าซ HCl การทำให้ดำคล้ำของกระดาษแผ่นหนึ่งที่ชุบสารละลาย Hg 2 (NO3) 2

ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในการสังเคราะห์ HNO 3 และเกลือแอมโมเนียม ใช้ในการผลิตโซดา ปุ๋ยไนโตรเจน สีย้อม วัตถุระเบิด แอมโมเนียเหลวเป็นสารทำความเย็น เป็นพิษ.
สมการของปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด:

2NH 3 (ก.) ↔ N 2 + 3H 2
NH 3 (ก.) + H 2 O ↔ NH 3 * H 2 O (p) ↔ NH 4 + + OH —
NH 3 (g) + HCl (g) ↔ NH 4 Cl (g) “ควัน” สีขาว
4NH 3 + 3O 2 (อากาศ) = 2N 2 + 6 H 2 O (การเผาไหม้)
4NH 3 + 5O 2 = 4NO+ 6 H 2 O (800°C, cat. Pt/Rh)
2 NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3 H 2 O (500°C)
2 NH 3 + 3Mg = มก. 3 N 2 +3 H 2 (600 ˚C)
NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2 O = NH 4 HCO 3 (อุณหภูมิห้อง, ความดัน)
ใบเสร็จ.ใน ห้องปฏิบัติการ– การแทนที่แอมโมเนียจากเกลือแอมโมเนียมเมื่อถูกความร้อนด้วยโซดาไลม์: Ca(OH) 2 + 2NH 4 Cl = CaCl 2 + 2H 2 O + NH 3
หรือการต้มสารละลายแอมโมเนียที่เป็นน้ำแล้วทำให้ก๊าซแห้ง
ในอุตสาหกรรมแอมโมเนียผลิตจากไนโตรเจนและไฮโดรเจน ผลิตโดยอุตสาหกรรมทั้งในรูปของเหลวหรือในรูปสารละลายน้ำเข้มข้นภายใต้ชื่อทางเทคนิค น้ำแอมโมเนีย.

แอมโมเนียไฮเดรตเอ็น.เอช. 3 * ชม 2 โอ. การเชื่อมต่อระหว่างโมเลกุล สีขาว,ใน ตาข่ายคริสตัล– โมเลกุล NH 3 และ H 2 O เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนแบบอ่อน นำเสนอในสารละลายแอมโมเนียที่เป็นน้ำซึ่งเป็นเบสอ่อน (ผลิตภัณฑ์ที่แยกตัวออก - ไอออนบวก NH 4 และไอออน OH) แอมโมเนียมไอออนบวกมีโครงสร้างจัตุรมุขปกติ (การผสมพันธุ์ sp 3) ไม่เสถียรทางความร้อนสลายตัวโดยสิ้นเชิงเมื่อสารละลายถูกต้ม ทำให้เป็นกลางด้วยกรดแก่ แสดงคุณสมบัติการลด (เนื่องจาก N-3) ในสารละลายเข้มข้น ผ่านการแลกเปลี่ยนไอออนและปฏิกิริยาเชิงซ้อน

ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพ– ก่อตัวเป็น “ควัน” สีขาวเมื่อสัมผัสกับก๊าซ HCl ใช้เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเล็กน้อยในสารละลายระหว่างการตกตะกอนของแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์
สารละลายแอมโมเนีย 1 โมลาร์ประกอบด้วยไฮเดรต NH 3 *H 2 O เป็นส่วนใหญ่ และมีไอออน NH 4 OH เพียง 0.4% เท่านั้น (เนื่องจากการแยกตัวของไฮเดรต) ดังนั้นไอออนิก "แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ NH 4 OH" จึงไม่บรรจุอยู่ในสารละลายจริงและไม่มีสารประกอบดังกล่าวในของแข็งไฮเดรต
สมการของปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด:
NH 3 H 2 O (เข้มข้น) = NH 3 + H 2 O (ต้มด้วย NaOH)
NH 3 H 2 O + HCl (เจือจาง) = NH 4 Cl + H 2 O
3(NH 3 H 2 O) (เข้มข้น) + CrCl 3 = Cr(OH) 3 ↓ + 3 NH 4 Cl
8(NH 3 H 2 O) (เข้มข้น) + 3Br 2(p) = N 2 + 6 NH 4 Br + 8H 2 O (40-50˚C)
2(NH 3 H 2 O) (เข้มข้น) + 2KMnO 4 = N 2 + 2MnO 2 ↓ + 4H 2 O + 2KOH
4(NH 3 H 2 O) (เข้มข้น) + Ag 2 O = 2OH + 3H 2 O
4(NH 3 H 2 O) (เข้มข้น) + Cu(OH) 2 + (OH) 2 + 4H 2 O
6(NH 3 H 2 O) (เข้มข้น) + NiCl 2 = Cl 2 + 6H 2 O
มักเรียกว่าสารละลายแอมโมเนียเจือจาง (3-10%) แอมโมเนีย(ชื่อนี้ถูกคิดค้นโดยนักเล่นแร่แปรธาตุ) และสารละลายเข้มข้น (18.5 - 25%) เป็นสารละลายแอมโมเนีย (ผลิตโดยอุตสาหกรรม)

ไนโตรเจนออกไซด์

ไนโตรเจนมอนอกไซด์เลขที่

ออกไซด์ที่ไม่เกิดเกลือ ก๊าซไม่มีสี หัวรุนแรงประกอบด้วยพันธะโควาเลนต์ σπ (N꞊O) ในสถานะของแข็งจะมีไดเมอร์ของ N 2 O 2 co การเชื่อมต่อแบบ N-N. มีความเสถียรทางความร้อนสูง ไวต่อออกซิเจนในอากาศ (เปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล) ละลายได้ในน้ำเล็กน้อยและไม่ทำปฏิกิริยากับมัน เฉื่อยทางเคมีต่อกรดและด่าง เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยากับโลหะและอโลหะ ส่วนผสมที่เกิดปฏิกิริยาสูงของ NO และ NO 2 (“ก๊าซไนตรัส”) ผลิตภัณฑ์ระดับกลางในการสังเคราะห์กรดไนตริก
สมการของปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด:
2NO + O 2 (ก.) = 2NO 2 (20˚C)
2NO + C (กราไฟท์) = N 2 + CO 2 (400-500˚C)
10NO + 4P(สีแดง) = 5N 2 + 2P 2 O 5 (150-200˚C)
2NO + 4Cu = N 2 + 2 Cu 2 O (500-600˚C)
ปฏิกิริยาต่อสารผสมของ NO และ NO 2:
ไม่ + ไม่ 2 +H 2 O = 2HNO 2 (p)
NO + NO 2 + 2KOH(ดิล.) = 2KNO 2 + H 2 O
NO + NO 2 + นา 2 CO 3 = 2Na 2 NO 2 + CO 2 (450-500˚C)
ใบเสร็จวี อุตสาหกรรม: ออกซิเดชันของแอมโมเนียกับออกซิเจนบนตัวเร่งปฏิกิริยา ห้องปฏิบัติการ— ปฏิกิริยาระหว่างกรดไนตริกเจือจางกับสารรีดิวซ์:
8HNO 3 + 6Hg = 3Hg 2 (NO 3) 2 + 2 เลขที่+ 4 ชม. 2 โอ
หรือการลดไนเตรต:
2NaNO 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaI = 2 เลขที่ + ฉัน 2 ↓ + 2 H 2 O + 2Na 2 SO 4

ไนโตรเจนไดออกไซด์เลขที่ 2

กรดออกไซด์สอดคล้องกับกรดสองตัวตามเงื่อนไข - HNO 2 และ HNO 3 (ไม่มีกรดสำหรับ N 4) ก๊าซสีน้ำตาลที่อุณหภูมิห้องมีโมโนเมอร์ NO 2 ในเย็นจะมีตัวหรี่ไม่มีสีของเหลว N 2 O 4 (ไดอะไนโตรเจนเตตรอกไซด์) ทำปฏิกิริยากับน้ำและด่างอย่างสมบูรณ์. สารออกซิไดซ์ที่แรงมากซึ่งทำให้เกิดการกัดกร่อนของโลหะ ใช้สำหรับการสังเคราะห์กรดไนตริกและแอนไฮดรัสไนเตรต เป็นตัวออกซิไดซ์เชื้อเพลิงจรวด เครื่องกรองน้ำมันจากกำมะถัน และตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเกิดออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์ เป็นพิษ.
สมการของปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด:
2NO 2 ↔ 2NO + O 2
4NO 2 (l) + H 2 O = 2HNO 3 + N 2 O 3 (คำคล้าย) (ในที่เย็น)
3 NO 2 + H 2 O = 3HNO 3 + NO
2NO 2 + 2NaOH (เจือจาง) = NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O
4NO 2 + O 2 + 2 H 2 O = 4 HNO 3
4NO 2 + O 2 + KOH = KNO 3 + 2 H 2 O
2NO 2 + 7H 2 = 2NH 3 + 4 H 2 O (แมว Pt, Ni)
ไม่ 2 + 2HI(p) = ไม่ + ฉัน 2 ↓ + H 2 O
NO 2 + H 2 O + SO 2 = H 2 SO 4 + NO (50-60˚C)
ไม่ 2 + K = KNO 2
6NO 2 + ไบ (NO 3) 3 + 3NO (70-110°C)
ใบเสร็จ:วี อุตสาหกรรม -ออกซิเดชันของ NO โดยออกซิเจนในบรรยากาศ, ใน ห้องปฏิบัติการ– ปฏิกิริยาของกรดไนตริกเข้มข้นกับสารรีดิวซ์:
6HNO 3 (เข้มข้น, ฮ.) + S = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
5HNO 3 (กระชับ, ฮ.) + P (สีแดง) = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O
2HNO 3 (เข้มข้น, ฮ.) + SO 2 = H 2 SO 4 + 2 NO 2

ไดไนโตรเจนออกไซด์เอ็น 2 โอ

ก๊าซไม่มีสีที่มีกลิ่นหอม (“ก๊าซหัวเราะ”) N꞊N꞊О สถานะออกซิเดชันอย่างเป็นทางการของไนโตรเจน +1 ละลายในน้ำได้ไม่ดี รองรับการเผาไหม้ของกราไฟท์และแมกนีเซียม:

2N 2 O + C = CO 2 + 2N 2 (450°C)
N 2 O + Mg = N 2 + MgO (500˚C)
ได้มาจากการสลายตัวทางความร้อนของแอมโมเนียมไนเตรต:
NH 4 NO 3 = N 2 O + 2 H 2 O (195-245˚C)
ใช้ในทางการแพทย์เป็นยาชา

ไดไนโตรเจนไตรออกไซด์เอ็น 2 โอ 3

ที่อุณหภูมิต่ำ – ของเหลวสีน้ำเงิน ON꞊NO 2 สถานะออกซิเดชันอย่างเป็นทางการของไนโตรเจน +3 ที่อุณหภูมิ 20 °C จะสลายตัว 90% เป็นส่วนผสมของ NO ที่ไม่มีสีและ NO 2 สีน้ำตาล (“ก๊าซไนตรัส” ควันอุตสาหกรรม – “หางจิ้งจอก”) N 2 O 3 เป็นออกไซด์ที่เป็นกรดในน้ำเย็นจะเกิด HNO 2 เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยาแตกต่างออกไป:
3N 2 O 3 + H 2 O = 2HNO 3 + 4NO
เมื่อใช้อัลคาไลจะให้เกลือ HNO 2 เช่น NaNO 2
ได้มาจากการทำปฏิกิริยา NO กับ O 2 (4NO + 3O 2 = 2N 2 O 3) หรือกับ NO 2 (NO 2 + NO = N 2 O 3)
พร้อมความเย็นอันแข็งแกร่ง “ก๊าซไนตรัส” ยังเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการทำลายชั้นโอโซนในชั้นบรรยากาศ

ไดไนโตรเจนเพนทอกไซด์ เอ็น 2 โอ 5

สารของแข็งไม่มีสี O 2 N – O – NO 2 สถานะออกซิเดชันของไนโตรเจนคือ +5 ที่อุณหภูมิห้องจะสลายตัวเป็น NO 2 และ O 2 ใน 10 ชั่วโมง ทำปฏิกิริยากับน้ำและด่างเป็นกรดออกไซด์:
N2O5 + H2O = 2HNO3
N 2 O 5 + 2NaOH = 2NaNO 3 + H 2
เตรียมโดยการคายน้ำของกรดฟูมิงไนตริก:
2HNO3 + P2O5 = N2O5 + 2HPO3
หรือออกซิเดชันของ NO 2 กับโอโซนที่อุณหภูมิ -78°C:
2NO 2 + O 3 = ไม่มี 2 O 5 + O 2

ไนไตรต์และไนเตรต

โพแทสเซียมไนไตรท์โน 2 . สีขาวดูดความชื้น. ละลายโดยไม่สลายตัว มีเสถียรภาพในอากาศแห้ง ละลายได้มากในน้ำ (กลายเป็นสารละลายไม่มีสี) ไฮโดรไลซ์ที่ประจุลบ สารออกซิไดซ์และรีดิวซ์ทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด โดยจะทำปฏิกิริยาช้ามากในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง เข้าสู่ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออน ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพบน NO 2 ไอออน - การเปลี่ยนสีของสารละลาย MnO 4 สีม่วงและลักษณะของตะกอนสีดำเมื่อเติม I ไอออน มันถูกใช้ในการผลิตสีย้อมเป็นรีเอเจนต์เชิงวิเคราะห์สำหรับกรดอะมิโนและไอโอไดด์และเป็นส่วนประกอบของรีเอเจนต์การถ่ายภาพ .
สมการของปฏิกิริยาที่สำคัญที่สุด:
2KNO 2 (t) + 2HNO 3 (เข้มข้น) = NO 2 + NO + H 2 O + 2KNO 3
2KNO 2 (ดิล.)+ O 2 (เช่น) → 2KNO 3 (60-80 ˚C)
KNO 2 + H 2 O + Br 2 = KNO 3 + 2HBr
5NO 2 - + 6H + + 2MnO 4 - (ละเมิด) = 5NO 3 - + 2Mn 2+ (bts.) + 3H 2 O
3 NO 2 - + 8H + + CrO 7 2- = 3NO 3 - + 2Cr 3+ + 4H 2 O
NO 2 - (อิ่มตัว) + NH 4 + (อิ่มตัว) = N 2 + 2H 2 O
2NO 2 - + 4H + + 2I - (bts.) = 2NO + I 2 (สีดำ) ↓ = 2H 2 O
NO 2 - (เจือจาง) + Ag + = AgNO 2 (สีเหลืองอ่อน)↓
ใบเสร็จ วีอุตสาหกรรม– การลดโพแทสเซียมไนเตรตในกระบวนการ:
KNO3 + Pb = เคเอ็นโอ 2+ PbO (350-400˚C)
KNO 3 (เข้มข้น) + Pb (ฟองน้ำ) + H 2 O = เคเอ็นโอ 2+ Pb(OH) 2 ↓
3 KNO3 + CaO + SO2 = 2 เคเอ็นโอ 2+ CaSO 4 (300 ?C)

ชม ทำซ้ำ โพแทสเซียม นโอ 3
ชื่อทางเทคนิค โปแตช,หรือ อินเดียนเกลือ , ดินประสิว.สีขาว ละลายโดยไม่สลายตัวและสลายตัวเมื่อได้รับความร้อนเพิ่มเติม มีเสถียรภาพในอากาศ ละลายน้ำได้สูง (มีสูง สิ้นสุด-เอฟเฟกต์ = -36 kJ) ไม่มีการไฮโดรไลซิส สารออกซิไดซ์ที่แรงระหว่างฟิวชั่น (เนื่องจากการปล่อยออกซิเจนอะตอมมิก) ในสารละลายจะลดลงโดยอะตอมไฮโดรเจนเท่านั้น (ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดถึง KNO 2 ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างถึง NH 3) ใช้ในการผลิตแก้วเป็นสารกันบูด ผลิตภัณฑ์อาหารซึ่งเป็นส่วนประกอบของส่วนผสมดอกไม้ไฟและปุ๋ยแร่

2KNO 3 = 2KNO 2 + O 2 (400-500 ˚C)

KNO 3 + 2H 0 (สังกะสี, ดิล. HCl) = KNO 2 + H 2 O

KNO 3 + 8H 0 (อัล ความเข้มข้น KOH) = NH 3 + 2H 2 O + KOH (80 ˚C)

KNO 3 + NH 4 Cl = N 2 O + 2H 2 O + KCl (230-300 ˚C)

2 KNO 3 + 3C (กราไฟท์) + S = N 2 + 3CO 2 + K 2 S (การเผาไหม้)

KNO 3 + Pb = KNO 2 + PbO (350 - 400 ˚C)

KNO 3 + 2KOH + MnO 2 = K 2 MnO 4 + KNO 2 + H 2 O (350 - 400 ˚C)

ใบเสร็จ: ในอุตสาหกรรม
4KOH (ฮอ.) + 4NO 2 + O 2 = 4KNO 3 + 2H 2 O

และในห้องปฏิบัติการ:
KCl + AgNO 3 = KNO 3 + AgCl↓