Yhdisteiden typpi. ominaisuudet typen

Synnyttää nitraatti - kuten käännetty latinankielisestä sanasta Nitrogenium. Tämän osaston typpi - alkuainetta, jonka järjestysluku on 7, pää 15 th ryhmä pitkä versio jaksollisen. Muodossa yksinkertainen aine koostuu maa jaetaan turvatyynyn - atmosfäärissä. Erilaisia typpiyhdisteiden löytyy maankuoren ja elävät organismit ovat laajalti käytössä teollisuudessa, sotilas-, maatalous ja lääketiede.

Miksi typpi nimeltään "tukehtuminen" ja "eloton"

Kuten historioitsijat kemian ehdottavat ensimmäinen sai tämän yksinkertaisen aineen Henry Cavendish (1777). Tieteellinen kulkee ilmaa kuuma hiilet imeytymistä reaktion tuotteita käyttämällä emästä. Seurauksena kokemus tutkijan löytyi väritön ja hajuton kaasu, reagoimatonta hiiltä. Cavendish kutsui sitä "tukahduttavaa ilmaa" kyvyttömyydestä ylläpitää hengitys ja palaminen.

Moderni Chemical selostetaan, että happi saatetaan reagoimaan hiilen, hiilidioksidia muodostuu. Jäljellä "tukahduttaa" ilman oli suurimmaksi osaksi molekyylien _N2. Cavendish ja muut tutkijat aikaan tästä asiasta ei ole vielä tiedossa, vaikka typen ja nitraatit sitten käytetään laajasti taloudessa. Tutkija kertoi epätavallisen kaasun kollegalle tehdä vastaavia kokeita - Joseph Priestley.

Samalla Carl Scheele kiinnitti huomiota tuntematon osa ilmaa, mutta ei onnistunut kunnolla selittää sen alkuperä. Vain Daniel Rutherford 1772 ymmärtää, että esillä olevissa kokeissa "tukahduttava", "pilaantunut" kaasu - typpeä. Jotkut tutkijat uskovat sen löytäjä - se on silti keskustella historioitsijat tieteen.

15 vuotta Rutherfordin kokeissa kuuluisa kemisti Antuan Lavuaze ehdotti korvata termi ilmaa "pilalle" tarkoittaa typpeä, toisaalta - Nitrogenium. Mennessä, kun se oli osoitettu, että tämä aine ei polta, ei tue hengitystä. Sitten oli venäjänkielinen nimi "typpi", jota tulkitaan eri tavoin. Sanovat usein, että termillä tarkoitetaan "eloton". Myöhemmät tutkimukset ovat vääräksi yleinen uskomus siitä aineiden ominaisuuksista. Typpiyhdisteet - proteiineja - suurten makromolekyylien koostumuksessa elävien organismien. Jotta voimaloiden absorboida maasta kivennäisruokinnan tarvittavat elementit - ^2- ionien NO ₃ ja NH ^4+.

Typpi - alkuainetta

Ymmärtää atomin rakenne ja ominaisuudet auttavat jaksollisen järjestelmän (PS). Asemaa alkuaineen jaksollisen voi määritellä ydinvaraus, protonien lukumäärä ja neutronien (massa numero). On välttämätöntä kiinnittää huomiota arvoa atomimassa - tämä on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista elementin. ajan, numero vastaa määrää energian tasoilla. Lyhyt versio jaksollisen ryhmän numero vastaa elektronien lukumäärä ulkoisen energaticheskom tasolla. Yhteenvedon tiedot yleiset ominaisuudet typpeä asemaansa jaksollisen järjestelmän:

• Tämä on ei-metallinen elementti on oikeassa yläkulmassa SS.
• Kemiallinen merkki: N.
• Kiinteistö numero: 7.
• Suhteellinen atomimassa: 14,0067.
• Kaavan haihtuvia vety yhdisteet: NH ₃ (ammoniakki).
• Muodostaa suurempi oksidi _{2O 5,} joka on yhtä suuri kuin typen valenssin V.

Rakenne typpiatomi:

• ydinvaraus +7.
• Protonien lukumäärä: 7; neutronien lukumäärä: 7.
• Lukumäärä energiatasot: 2.
• Kokonaismäärä elektronien: 7; e kaava: 1s ² 2s ² 2p ^3.

Tiedot tutkittu pysyviä isotooppeja № elementti 7, niiden massa numerot - 14 ja 15 sisältö valon atomia, joista on 99,64%. Ytimet lyhytikäisiä radioaktiivinen isotooppi on myös 7 protonia, ja neutronien lukumäärä vaihtelee suuresti: 4, 5, 6, 9, 10.

Typpi luonnossa

Koska osa ilmasta molekyylit ovat läsnä maa tuppi yksinkertainen aine, jonka kaava on - N _2. Typpipitoisuus kaasun ilmakehässä on noin 78,1 tilavuus-%. Epäorgaanisten alkuaine maankuoren - eri ammoniumsuolat ja nitraatit (niter). Kaavan ja nimet joidenkin tärkeimmät aineet:

• NH _3, ammoniakkia.
• NO _2, typpidioksidia.
• NaNO ₃ natriumnitraatti.
• (NH _{4) 2SO 4,} ammoniumsulfaattia.

Valenssi typen kaksi jälkimmäistä yhdisteet - IV. Hiili, maaperä, elävät organismit sisältävät myös N-atomien sitoutuneessa muodossa. Typpi on osa aminohappojen makromolekyylien, DNA: n ja RNA: n nukleotidit, hormonit ja hemoglobiini. Kokonaispitoisuus alkuaine ihmiskehossa lähes 2,5%.

yksinkertainen aine

Typpeä muodossa kaksiatomisen molekyylien - suurin määrä ja paino ilmakehän ilmaa. Aine, jonka kaava on N _2, ei ole hajua, väriä ja makua. Tämä kaasu on enemmän kuin 2/3 ilmaa maa tuppi. Nestemäinen typpi on väritön aine, joka muistuttaa veden. Kiehuu lämpötilassa -195,8 ° C M (N ₂₎ = 28 g / mol. Yksinkertainen aine hieman helpompaa happi, typpi, ilma, sen tiheys on lähellä 1.

Atomien molekyylin sitoutuvat lujasti 3 jaetut elektronipareja. Yhdisteellä on korkea kemiallinen kestävyys, joka erottaa sen happea ja muita kaasumaisia aineita. Typellä molekyyli jaetaan sen osatekijän tarvittavia atomeja uhrata energiaa 942,9 kJ / mol. Kosketus kolme paria elektronien on erittäin vahva, alkaa hajottaa kun kuumennetaan yli 2000 ° C: ssa

käytännössä ei tapahdu normaaleissa olosuhteissa, dissosiaatiota molekyylien atomien. Kemiallinen inertia aiheuttaa myös typen täydellinen puuttuminen polaarisuus sen molekyylissä. Ne ovat vuorovaikutuksessa hyvin heikosti toistensa kanssa, jolloin työskentely kaasumainen olomuoto normaalipaineessa ja lämpötilassa, joka on lähellä huoneenlämpötilaa. Alhainen kemiallinen aktiivisuus molekylaarista typpeä käytetään erilaisia prosesseja ja laitteita, joissa on välttämätöntä luoda neutraalissa ympäristössä.

Dissosiaatio molekyylien N ₂ voi tapahtua vaikutuksen alaisena auringon säteilyn ylemmässä ilmakehässä. Atomityppi on muodostettu, joka reagoi tiettyjen metallien ja epämetallien normaaleissa olosuhteissa (fosfori, rikki, arseeni). Tuloksena on synteesi aineiden ollessa maasto-olosuhteet saadaan epäsuorasti.

typen valenssin

Ulomman elektroni kuori atomin 2 s 3 ja p elektroni. Nämä negatiiviset typpi voi antaa hiukkasia, kun vuorovaikutuksessa muita elementtejä, jotka vastaavat sen vähentämiseksi ominaisuuksia. Vieressä puuttuu oktetin 3 elektroni atomin osoittaa oksidatiivisen kyky. Elektronegatiivisuus typen alla sen metallisen ominaisuudet ovat vähäisempiä kuin fluori, happi ja kloori. Kun vuorovaikutuksessa näiden kemiallisten typpeä antaa elektroneja (hapettaa). Pienentäminen negatiivisia ioneja, jota seuraa reaktio muiden metallien ja epämetallien.

Tyypillisiä typen valenssin - III. Tässä tapauksessa, kemialliset sidokset on muodostettu ulompi p-vetovoima elektronien ja luoda yhteisiä (sitova) pari. Typpi kykenee muodostamaan luovuttaja-vastaanottaja sidos, koska sen yksinäinen elektronipari, kuten on ammoniumioni NH ^{4 +.}

Getting laboratoriossa ja teollisuudessa

Yksi laboratorio perustuvia menetelmiä oksidatiivisen ominaisuuksiin kuparioksidia. Käyttää typen yhdiste vedyllä - ammoniakki _NH3. Tämän pahanhajuiset kaasu vzaimoddeystvuet jauhetulla kuparioksidia musta. Tuloksena reaktio tuottaa typpeä ja näyttää metallisen kuparin (punainen jauhe). Kerrostuvat putkien seinämien vesipisarat - toisen reaktion tuotteen.

Toinen laboratorio, jossa käytetään typpi- yhdisteen metallien - atsidin, esimerkiksi _NaN3. Saatu kaasu, joka ei tarvitse puhdistaa epäpuhtauksista.

Laboratoriossa toteutetaan hajoaminen ammoniumnitriitti typen ja veden. Reaktion käynnistämiseksi, lämmitys on tarpeen, niin prosessi etenee lämmönkehityk- (eksoterminen). Typpi on epäpuhtauksia, niin se puhdistetaan ja kuivataan.

Valmistelu typen alan:

• jakotislaamalla nestemäinen ilma - menetelmä, jossa käytetään fyysisiä ominaisuuksia typen ja hapen (eri kiehumispiste);
• kemiallinen reaktio ilman kanssa kuuman hiilen;
• adsorptiivinen kaasun erottaminen.

Vuorovaikutus metallien ja vedyn - hapettavat ominaisuudet

Inertia kestävä molekyylejä ei salli jonkin verran suoraa synteesiä typpiyhdisteiden. Aktivoida tarvittavia atomeja vahva kuumentamalla tai säteilyttämällä aine. Typpi voi reagoida litium huoneenlämpötilassa, magnesiumia, kalsiumia ja natriumia, reaktio etenee vain lämmittämällä. Vastaavat metallinitridit on muodostettu.

Vuorovaikutus typen vedyllä tapahtuu korkeassa lämpötilassa ja paineessa. Myös tämä prosessi vaatii katalyytin. Ammoniakki on saatu - yksi tärkeimmistä kemiallista synteesiä. Typpi, hapettimena, näkyy niiden tri negatiivinen hapetus todetaan:

• 3 (ammoniakki ja muut typpiyhdisteet, vety - nitridejä);
• -2 (hydratsiini N ₂ H _4);
• -1 (hydroksyyliamiinia NH _2OH).

Tärkein nitridi - Ammoniakki - valmistetaan suuria määriä teollisuudessa. Suuri ongelma pitkään säilynyt kemiallisen inerttisyyden typpeä. Sen raaka-ainelähteiden olivat nitraattia, mutta mineraalivarat alkoi laskea nopeasti tuotannon kasvu.

Suuri saavutus kemiallisen tieteen ja käytäntö on ollut luominen ammoniakkitypeksi sitoutumiseen teollisessa mittakaavassa. Erityisissä sarakkeet on suoralla synteesillä - palautuva prosessi välillä saatavaa typpeä ilmasta ja vety. Kun luodaan optimaaliset olosuhteet, siirtää tasapainoa Tämän reaktion tuotteiden puolelle, käyttäen katalyyttiä ammoniakin saanto on 97%.

Vuorovaikutus happi - vähentämällä ominaisuudet

Jotta reaktion käynnistämiseksi typen ja hapen, on oltava vahva lämmitys. Oltava riittävä energia Sähkökaari ja salama ilmakehään päästämistä. Tärkein epäorgaanisia yhdisteitä, joissa typpi on sen positiivinen hapetus todetaan:

• 1 (typen oksidi (I) N ₂ O);
• +2 (NO typpimonoksidi);
• 3 (typen oksidi (III) _{2O 3,} HNO ₂ typpihapoke, nitriitti suolat);
• 4 (typpidioksidin (IV) NO _2);
• 5 (typpi fosforipentoksidi (V) _{2O 5,} HNO ₃ typpihappoa, nitraatteja).

Arvo luonnossa esiintyvien

Kasvit imevät ammoniumionien ja nitraatti anionit maaperästä synteesissä käytettyjen kemiallisten reaktioiden orgaanisten molekyylien solujen jatkuvasti käynnissä. Ilmakehän typpeä kyhmy bakteerit voivat omaksua - mikroskooppinen yksiköt, jotka muodostavat kyhmyjä juuret palkokasveja. Tämän seurauksena tämä kasviryhmään saanut vaadittuja akku, se rikastaa maaperää.

Aikana trooppisten myrskyjen esiintyä hapetusreaktio ilmakehän typpeä. Oksidit liuenneet hapot, nämä typpi- anna maaperän vedessä. Kausivaihtelusta johtuva elementtien luonnossa jatkuvasti täydentänyt varantojen maankuoren, ilma. Monimutkaisia orgaanisia molekyylejä, jotka sisältävät typpeä sen koostumus, bakteerit hajottavat on epäorgaanisia komponentteja.

käytännössä

Tärkein typpiyhdisteet maatalouden - erittäin liukoista suolaa. Imeytyy kasvien urean nitraatin (natrium, kalium, kalsium), ammoniumyhdisteet (ammoniakki vesi, kloridi, sulfaatti, ammoniumnitraatti).
Inertit ominaisuudet typpeä kasvien pysty huolehtimaan sen ulkopuolelta johtavat tarvetta tehdä suuria annoksia vuosittain nitraatteja. Kasvin osat organismin pystyvät varastoimaan MACROCELL valtaa "tulevaisuuden", mikä huonontaa tuotteen laatua. Ylimääräinen nitraattien vihanneksia ja hedelmiä voi aiheuttaa myrkytyksen ihmiselle, kasvua pahanlaatuisia kasvaimia. Lisäksi maataloudessa, typen yhdisteitä käytetään muilla teollisuudenaloilla:

• ja lääkkeiden valmistamiseksi;
• kemialliseen synteesiin korkean molekyylipainon yhdisteet;
• valmistuksessa räjähteitä trinitrotolueenin (TNT);
• tuotantoon väriaineita.

NO oksidi löytyy käyttöä kirurgiassa, aine on kipua lievittävä vaikutus. Menetyksen tunne hengitettynä kaasua huomannut, että vaikka ensimmäinen tutkijat typen kemialliset ominaisuudet. Niin syntyi yleisnimi "ilokaasu".

Ongelma nitraattien maataloustuotteiden

Suolat typpihapon - Nitraatti - sisälsi yhden varauksen anioni NO ^3-. Edelleen käytössä vanha nimi aineryhmän - ammoniumnitraattia. Nitraatteja käytetään lannoittaa kenttiin, kasvihuoneissa, puutarhoissa. Tuokaa ne aikaisin keväällä ennen istutusta, kesällä - muodossa neste ruokkimista. Itsekseen aine ei aiheuta suurta vaaraa ihmisille, mutta kehossa, ne muutetaan nitriittejä, sitten nitrosamiineiksi. Nitriitti NO ^2- ionien - myrkyllistä pölyä, ne aiheuttavat ferroraudan hapetus hemoglobiinin molekyylien kolmiarvoisia ioneja. Tässä tilassa, tärkein sisältö ihmisten ja eläinten veri ei voi kuljettaa happea ja poistaa hiilidioksidia kudoksista.

Vaarallisempia nitraatti saastuminen elintarvikkeiden ihmisten terveydelle:

• pahanlaatuisia kasvaimia, jotka johtuvat muuntaminen nitraattien nitrosamiinien (syöpää aiheuttava);
• kehittäminen haavainen paksusuolen tulehdus,
• hypotensio tai verenpainetauti;
• sydämen vajaatoiminta;
• verenvuotohäiriöitä
• vaurioita maksan, haiman ja diabeteksen kehittymiseen;
• munuaisten vajaatoiminnan kehittymisen;
• anemia, heikentynyt muisti, huomio ja älykkyyttä.

Samanaikainen käyttö eri tuotteita suuria annoksia nitraatteja johtaa akuutti myrkytys. Lähteet voivat olla kasveja, juomavettä, valmiit liharuokia. Liotus puhdasta vettä ja ruoanlaittoon voi vähentää ravintosisällön nitraatin tuotteita. Tutkijat havaitsivat, että suuremmat annokset vaarallisia yhdisteitä havaittu epäkypsiä ja kasvihuoneessa kasvien tuotanto.

Fosfori - elementti typpiryhmä

Atomia alkuaineita, jotka ovat samassa pystysuorassa sarakkeessa jaksollisen järjestelmän, niillä on yhteisiä ominaisuuksia. Fosfori sijaitsee kolmannessa jaksossa, se viittaa ryhmään 15, sekä typpeä. Rakenne-elementtien vastaavia atomeja, mutta eroja ominaisuuksia. Typpi ja fosfori jotka ilmentävät negatiivista valenssi ja hapetustilassa III niiden yhdisteiden kanssa metallien ja vety.

Monet fosfori reaktiot etenevät tavallisissa lämpötiloissa, kemiallisesti aktiivisen elementin. Saatetaan reagoimaan hapen kanssa muodostaen P _{2O 5} suurempi oksidi. Vesiliuos tällä materiaalilla on ominaisuuksia happo (metafosforihapon). Kun taas kuumentamalla ortofosforihappoa saadaan. Se määrittää useita erilaisia suoloja, joista monet ovat kivennäislannoitteet, esimerkiksi superfosfaatit. Typpi ja fosfori ovat tärkeä osa syklin aineen ja energian maapallolla, jota käytetään teollisuus-, maatalous- ja muilla aloilla.