Carl Scheele, onimọ-jinlẹ ara ilu Sweden kan, ati Daniel Rutherford, onimọ-jinlẹ ara ilu Scotland kan, ṣe awari nitrogen lọtọ ni 1772. Reverend Cavendish ati Lavoisier tun gba nitrogen ni ominira ni nkan bi akoko kanna. Nitrogen ni a kọkọ mọ bi ohun elo nipasẹ Lavoisier, ẹniti o sọ ọ ni “azo”, ti o tumọ si “aisimi”. Chaptal dárúkọ nitrogen ano ni 1790. Orukọ naa wa lati ọrọ Giriki "nitre" (nitrate ti o ni nitrogen ninu nitrate)
Awọn oluṣelọpọ iṣelọpọ Nitrogen – Ile-iṣẹ iṣelọpọ Nitrogen China & Awọn olupese (xinfatools.com)
Awọn orisun ti Nitrogen
Nitrojini jẹ eroja 30th julọ lọpọlọpọ lori Earth. Ṣiyesi pe nitrogen awọn iroyin fun 4/5 ti iwọn didun oju aye, tabi diẹ sii ju 78%, a ni fere ailopin iye ti nitrogen wa si wa. Nitrojini tun wa ni irisi loore ni ọpọlọpọ awọn ohun alumọni, gẹgẹbi iyọ Chilean (iyọ iyọ soda), iyọ tabi nitre (potassium nitrate), ati awọn ohun alumọni ti o ni awọn iyọ ammonium ninu. Nitrojini wa ninu ọpọlọpọ awọn ohun alumọni Organic eka, pẹlu awọn ọlọjẹ ati awọn amino acids ti o wa ninu gbogbo awọn ohun alumọni alãye.
Awọn ohun-ini ti ara
Nitrogen N2 jẹ aini awọ, adun, ati gaasi ti ko ni oorun ni otutu yara, ati pe kii ṣe majele nigbagbogbo. Iwọn gaasi labẹ awọn ipo boṣewa jẹ 1.25g/L. Nitrojini awọn iroyin fun 78.12% ti lapapọ bugbamu (ida iwọn didun) ati ki o jẹ akọkọ paati ti afẹfẹ. O to 400 aimọye toonu ti gaasi wa ninu afefe.
Labẹ titẹ oju aye boṣewa, nigbati o tutu si -195.8℃, o di omi ti ko ni awọ. Nigbati o ba tutu si -209.86 ℃, nitrogen olomi di ohun yinyin-bi ṣinṣin.
Nitrojini kii ṣe flammable ati pe a gba pe gaasi asphyxiating (ie, mimi nitrogen funfun ti npa ara eniyan ni atẹgun). Nitrogen ni solubility kekere pupọ ninu omi. Ni 283K, iwọn didun omi kan le tu nipa awọn iwọn 0.02 ti N2.
Awọn ohun-ini kemikali
Nitrojini ni awọn ohun-ini kemikali iduroṣinṣin pupọ. O nira lati fesi pẹlu awọn nkan miiran ni iwọn otutu yara, ṣugbọn o le faragba awọn iyipada kemikali pẹlu awọn nkan kan labẹ iwọn otutu giga ati awọn ipo agbara giga, ati pe a le lo lati ṣe awọn nkan tuntun ti o wulo fun eniyan.
Ilana orbital molikula ti awọn moleku nitrogen jẹ KK σs2 σs * 2 σp2 σp * 2 πp2. Awọn meji meji ti awọn elekitironi ṣe alabapin si isọpọ, iyẹn ni, awọn ifunmọ π meji ati iwe adehun σ kan ni a ṣẹda. Nibẹ ni ko si ilowosi si imora, ati awọn imora ati egboogi-imora okunagbara wa ni isunmọ aiṣedeede, ati awọn ti wọn wa ni deede si Daduro elekitironi orisii. Níwọ̀n bí N≡N ìsopọ̀ mẹ́ta kan wà nínú molecule N2, molecule N2 ní ìdúróṣinṣin ńlá, ó sì ń gba 941.69 kJ/mol ti agbára láti sọ di ọ̀tọ̀mùnù. Molikula N2 jẹ iduroṣinṣin julọ ti awọn ohun elo diatomic ti a mọ, ati iwọn molikula ibatan ti nitrogen jẹ 28. Pẹlupẹlu, nitrogen ko rọrun lati sun ati pe ko ṣe atilẹyin ijona.
Ọna idanwo
Fi igi Mg sisun sinu igo gbigba gaasi ti o kun pẹlu nitrogen, ati igi Mg yoo tẹsiwaju lati sun. Jade eeru to ku (diẹ yẹyẹ lulú Mg3N2), fi omi kekere kan kun, ki o si gbe gaasi kan (amonia) ti o yi iwe pupa litmus pupa tutu buluu. Idogba esi: 3Mg + N2 = ina = Mg3N2 (magnesium nitride); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
Awọn abuda imora ati valence mnu be ti nitrogen
Nitori nkan elo N2 jẹ iduroṣinṣin to gaju labẹ awọn ipo deede, awọn eniyan nigbagbogbo ni aṣiṣe gbagbọ pe nitrogen jẹ eroja ti ko ṣiṣẹ ni kemikali. Ni otitọ, ni ilodi si, nitrogen akọkọ ni iṣẹ ṣiṣe kemikali giga. Electronegativity ti N (3.04) jẹ keji nikan si F ati O, o nfihan pe o le ṣe awọn ifunmọ to lagbara pẹlu awọn eroja miiran. Ni afikun, iduroṣinṣin ti ohun elo N2 moleku kan fihan iṣẹ ṣiṣe ti atomu N. Iṣoro naa ni pe awọn eniyan ko ti rii awọn ipo ti o dara julọ fun mimuuṣiṣẹpọ awọn ohun elo N2 ni iwọn otutu yara ati titẹ. Ṣugbọn ni iseda, diẹ ninu awọn kokoro arun lori awọn nodules ọgbin le yipada N2 ni afẹfẹ sinu awọn agbo ogun nitrogen labẹ awọn ipo agbara-kekere ni iwọn otutu deede ati titẹ, ati lo wọn bi ajile fun idagbasoke irugbin.
Nitorinaa, iwadi ti imuduro nitrogen nigbagbogbo jẹ koko-ọrọ iwadii imọ-jinlẹ pataki. Nitorinaa, o jẹ dandan fun wa lati loye awọn abuda isunmọ ati eto ifunmọ valence ti nitrogen ni awọn alaye.
Bond iru
Ilana Layer elekitironi valence ti N atomu jẹ 2s2p3, iyẹn ni, awọn elekitironi ẹyọkan 3 wa ati bata meji elekitironi elekitironi kan. Da lori eyi, nigbati o ba n ṣẹda awọn agbo ogun, awọn oriṣi iwe adehun mẹta wọnyi le ṣe ipilẹṣẹ:
1. Dídá àwọn ìdè ionic 2. Dídá àwọn ìdè àjọṣepọ̀ 3. Dídá àwọn ìdè àjọṣepọ̀
1. Ṣiṣẹda ionic ìde
N awọn ọta ni a ga electronegativity (3.04). Nigbati wọn ba ṣe awọn nitrides alakomeji pẹlu awọn irin pẹlu elekitironegativity kekere, gẹgẹbi Li (electronegativity 0.98), Ca (electronegativity 1.00), ati Mg (electronegativity 1.31), wọn le gba awọn elekitironi 3 ati dagba N3- ions. N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg = ignite = Mg3N2 N3- ions ni idiyele odi ti o ga julọ ati rediosi nla kan (171pm). Wọn yoo jẹ hydrolyzed lagbara nigbati wọn ba pade awọn ohun elo omi. Nitorina, awọn agbo ogun ionic le wa nikan ni ipo gbigbẹ, ati pe kii yoo jẹ awọn ions ti o ni omi ti N3-.
2. Ibiyi ti covalent ìde
Nigbati awọn ọta N ṣe agbekalẹ awọn agbo ogun pẹlu awọn irin ti kii ṣe pẹlu elekitironegativity ti o ga julọ, awọn ifunmọ covalent wọnyi ti ṣẹda:
⑴N awọn ọta gba ipo isomọ sp3, ṣe awọn ifunmọ covalent mẹta, idaduro bata meji ti elekitironi elekitironi, ati pe iṣeto molikula jẹ pyramidal trigonal, gẹgẹ bi NH3, NF3, NCl3, ati bẹbẹ lọ Ti o ba ṣẹda awọn iwe-iṣọkan covalent mẹrin, iṣeto molikula jẹ tetrahedron deede, gẹgẹbi awọn ions NH4+.
⑵N awọn ọta gba ipo isomọ sp2, ṣe awọn ifunmọ covalent meji ati iwe adehun kan, ati idaduro bata meji ti elekitironi, ati iṣeto molikula jẹ angula, bii Cl—N=O. (N atom fọọmu kan σ bond ati ki o kan π bond pẹlu Cl atom, ati awọn bata ti Daduro elekitironi orisii lori N atom ṣe awọn moleku onigun mẹta.) Ti ko ba si adashe elekitironi, iṣeto ni molikula jẹ onigun mẹta, gẹgẹ bi awọn HNO3 moleku tabi NO3-ion. Ninu molecule acid nitric, N atom ṣe awọn ifunmọ σ mẹta pẹlu awọn ọta O mẹta ni atele, ati bata elekitironi lori π orbital rẹ ati awọn elekitironi kanṣoṣo ti awọn ọta O meji ṣe agbekalẹ agbedemeji elekitironi oni-mẹrin oni-mẹrin delocalized π bond. Ninu ion loore, elekitironi oni-mefa-aarin mẹrin ti a sọ dilocalized π nla ti wa ni idasile laarin awọn ọta O mẹta ati aringbungbun N atomu. Eto yii jẹ ki nọmba ifoyina ti o han gbangba ti N atom ni nitric acid +5. Nitori wiwa awọn iwe ifowopamosi π nla, iyọ jẹ iduroṣinṣin to labẹ awọn ipo deede. ⑶N atomu gba sp hybridization lati ṣe agbekalẹ kan covalent meteta mnu ati ki o da duro a bata ti Daduro elekitironi orisii. Iṣeto molikula jẹ laini, gẹgẹbi igbekalẹ ti atomu N ni moleku N2 ati CN-.
3. Ibiyi ti awọn iwe ifowopamosi
Nigbati awọn ọta nitrogen ṣe awọn nkan ti o rọrun tabi awọn agbo ogun, wọn nigbagbogbo da awọn orisii elekitironi adaduro, nitorinaa iru awọn nkan ti o rọrun tabi awọn agbo ogun le ṣe bi awọn oluranlọwọ bata elekitironi lati ṣajọpọ si awọn ions irin. Fun apẹẹrẹ, [Cu(NH3)4]2+ tabi [Tu(NH2)5]7, ati be be lo.
Oxidation ipinle-Gibbs aworan agbara ọfẹ
O tun le rii lati ipo oxidation state-Gibbs aworan agbara ọfẹ ti nitrogen pe, ayafi fun awọn ions NH4, molecule N2 pẹlu nọmba ifoyina ti 0 wa ni aaye ti o kere julọ ti tẹ ninu aworan atọka, eyiti o tọka si pe N2 jẹ thermodynamically. Iduroṣinṣin ibatan si awọn agbo ogun nitrogen pẹlu awọn nọmba ifoyina miiran.
Awọn iye ti ọpọlọpọ awọn agbo ogun nitrogen pẹlu awọn nọmba ifoyina laarin 0 ati +5 gbogbo wa loke laini ti o so awọn aaye meji HNO3 ati N2 (ila ti o ni aami ninu aworan atọka), nitorinaa awọn agbo ogun wọnyi jẹ riru thermodynamically ati itara si awọn aati aiṣedeede. Ẹyọ kan ṣoṣo ninu aworan atọka pẹlu iye kekere ju moleku N2 ni ion NH4+. [1] Lati inu aworan atọka agbara ọfẹ ti Gibbs ipinle oxidation ti nitrogen ati igbekalẹ moleku N2, a le rii pe N2 akọkọ ko ṣiṣẹ. Nikan labẹ iwọn otutu ti o ga, titẹ giga ati wiwa ti ayase le nitrogen fesi pẹlu hydrogen lati dagba amonia: Labẹ awọn ipo idasilẹ, nitrogen le darapọ pẹlu atẹgun lati dagba nitric oxide: N2+O2=discharge=2NO Nitric oxide ni kiakia darapọ pẹlu atẹgun si fọọmu nitrogen dioxide 2NO+O2=2NO2 Nitrogen dioxide tu sinu omi lati dagba nitric acid, nitric oxide 3NO2+H2O=2HNO3+NO Ni awọn orilẹ-ede ti o ni agbara hydropower ti o ni idagbasoke, a ti lo iṣesi yii lati ṣe nitric acid. N2 fesi pẹlu hydrogen lati ṣejade amonia: N2+3H2=== (ami iyipada) 2NH3 N2 fesi pẹlu awọn irin ti o ni agbara ionization kekere ati ti awọn nitrides ni agbara latitice giga lati ṣe awọn nitrides ionic. Fun apẹẹrẹ: N2 le fesi taara pẹlu litiumu ti fadaka ni iwọn otutu yara: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 fesi pẹlu awọn irin ilẹ alkaline Mg, Ca, Sr, Ba ni awọn iwọn otutu ti ntan: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 le fesi nikan pẹlu boron ati aluminiomu ni awọn iwọn otutu incandescent: 2 B + N2=== 2 BN (apapo macromolecule) N2 ni gbogbogbo ṣe fesi pẹlu silikoni ati awọn eroja ẹgbẹ miiran ni iwọn otutu ti o ga ju 1473K.
Molikula nitrogen n ṣe alabapin awọn meji meji ti elekitironi si isọpọ, iyẹn ni, ṣiṣe awọn ifunmọ π meji ati iwe adehun σ kan. Ko ṣe alabapin si isọpọ, ati isunmọ ati awọn agbara isunmọ atako jẹ isunmọ aiṣedeede, ati pe wọn jẹ deede si awọn orisii elekitironi adaduro. Nitoripe asopọ N≡N mẹta kan wa ninu moleku N2, moleku N2 ni iduroṣinṣin nla, ati pe o gba 941.69kJ/mol ti agbara lati decompose rẹ sinu awọn ọta. Molikula N2 jẹ iduroṣinṣin julọ ti awọn ohun elo diatomic ti a mọ, ati iwọn molikula ibatan ti nitrogen jẹ 28. Pẹlupẹlu, nitrogen ko rọrun lati sun ati pe ko ṣe atilẹyin ijona.
Akoko ifiweranṣẹ: Jul-23-2024
