化合物の窒素。 窒素の性質

硝酸塩を出産 - ラテン語Nitrogeniumから翻訳として。 このタイトル窒素 - 周期表の長いバージョン7、ヘッド15番目の群の原子番号を有する化学元素。 大気 - 土分散エアバッグから成る単体の形態で。 窒素化合物の様々な地球の地殻中に発見され、生物は広く産業、軍事、農業や医療で使用されています。

なぜ窒素は「窒息」と「死んで」と呼ばれています

化学の歴史家として最初にこの単体ヘンリー・キャヴェンディッシュ（1777）を得たことをお勧めします。 科学的には、アルカリを使用して反応生成物の吸収のために熱い石炭の上に空気を通します。 経験の研究者の結果、無色無臭のガス、未反応の石炭を発見しました。 キャベンディッシュは、呼吸や燃焼を維持することができないため、「息苦しい空気」と呼びました。

現代の化学的酸素は、石炭と反応させることを説明する、二酸化炭素が形成されます。 空気の残りの「息苦しい」とは、分子N ₂の大部分でした_。 窒素及び硝酸化合物は、その後、広く経済の中で使用されたが、キャベンディッシュ及び本件に関する時点で他の科学者はまだ、知られていません。 ジョゼフ・プリーストリー - 科学者は、同様の実験を行うために同僚に珍しいガスについて語りました。

同時に、カール・シェーレ空気の未知の要素に注目を集めたが、適切にその起源を説明することができませんでした。 窒素 - 1772年唯一のダニエル・ラザフォード本発明の実験は「息苦しい」「」ガスを台無しにすることを実現しました。 一部の科学者は、その発見者を信じて - それはまだ科学の歴史家が議論です。

Nitrogenium - 15年ラザフォードの実験の後に有名な化学者Antuan Lavuazeは他に、窒素を指し、「甘やかされて育った」という用語の空気を交換することを提案しました。 それは、この物質は燃焼しないことが証明された時点で、呼吸をサポートしていません。 その後、別の方法で解釈されるロシアの名「窒素」、ありました。 多くの場合、用語「死んで」を意味することを言います。 その後の研究は、物質の性質についての広範な信念を反論しています。 窒素化合物 - タンパク質 - 生物の組成物における主要な巨大分子。 ^2-イオンNO _3、NH ^{4 +} -植物を構築するために土壌ミネラル栄養必要な要素から吸収します^。

窒素 - 化学元素

原子構造や性質を理解することはできます 定期的なシステム （PS）を。 位置 化学元素 周期表における、核電荷、陽子と中性子（質量数）の数を定義することができます。 原子質量の値に注意を払う必要がある - これは要素の主な特徴の一つです。 期間は、数は、エネルギーレベルの数に対応します。 周期律表のグループ番号の短いバージョンは、外部energaticheskomレベル内の電子の数に対応します。 周期系におけるその位置によって窒素の一般的な特性のデータを要約：

• これは、非金属元素は、SSの右上隅にあるあります。
• 化学記号：N.
• 物件番号：7。
• 相対原子質量：14.0067。
• 式揮発性水素化合物：NH _3（アンモニア）。
• 窒素Vの価数に等しく、より高い酸化N ₂ O _5を形成します

構造の窒素原子：

• 核電荷+7。
• 陽子の数：7; 中性子の数：7。
• エネルギーレベルの数：2。
• 電子の合計数：7。 電子式：1S ² 2S ² 2P ^3。

14,15 99.64パーセントであるの軽い原子の含有量 - 詳細は、要素7、その質量数を№安定同位体を研究しました。 短寿命放射性同位元素の原子核も7個のプロトンであり、中性子の数が大きく変化する：4、5、6、9、10。

自然の中での窒素

N ₂ -空気分子の一部として、その式現在の地球シース単体です_。 雰囲気中の窒素ガスの含有量は、約78.1体積％です。 地球の地殻中の化学元素の無機化合物 - 様々なアンモニウム塩および硝酸塩（ナイター）。 式で最も重要な物質のいくつかの名前の化合物：

• NH _3、アンモニア。
• NO _2、二酸化窒素。
• NaNO ₃硝酸ナトリウム。
• （NH _4）2 SO _4、硫酸アンモニウム。

後者の二つの化合物中の窒素の原子価 - IV。 石炭、土壌、生物はまた、結合した形でのN原子を含みます。 窒素は、アミノ酸巨大分子、DNAおよびRNAヌクレオチド、ホルモンおよびヘモグロビンの構成要素です。 人体内の化学元素の合計含有量が2.5％に達します。

単体

二原子分子の形で窒素 - 雰囲気空気の最大容積と重量。 その式N ₂である物質は_、無臭、色と味を持っていません。 このガスは2/3以上の空気地球シースです。 液体窒素は、水に似た、無色の物質です。 -195,8℃の温度で沸騰 M（N _2）= 28 /モル。 単体ビット容易に酸素、窒素、空気、その密度は1に近いです。

分子結合の原子がしっかり3は、電子対を共有しました。 化合物は、酸素及び他のガス状の物質と区別高い耐薬品性を示します。 窒素分子にエネルギー942.9キロジュール/モルを消費する必要がその構成原子に分割されます。 電子の三対の接触は、非常に強力である2000℃以上に加熱したときにブレークダウンし始め

事実上の原子に、通常の条件下では分子の解離を発生しません。 化学的不活性はまた、分子内に極性の窒素完全な欠如によって引き起こされます。 彼らは、それによって、常圧で、室温に近い温度での物質の気体状態の作業、お互いに非常に弱く対話します。 窒素分子の低い化学的活性は、不活性環境を作成する必要がある様々なプロセス及び装置に使用されます。

分子N ₂の解離は、上層大気中の太陽放射の影響下で起こり得ます。 窒素原子は、通常の条件（リン、硫黄、砒素）の下で特定の金属と非金属と反応して、形成されています。 結果は、間接的に得られた粉砕条件である物質の合成です。

窒素原子価

原子の外側の電子殻は2 S 3とp電子を形成します。 その還元特性に対応する他の要素と相互作用する場合、これらの負の窒素は、粒子を与えることができます。 3電子原子に不足しているオクテットを隣接して酸化能力を発揮します。 その金属的性質下電気窒素、フッ素、酸素及び塩素のそれよりもあまり顕著です。 これらの化学元素の窒素と相互作用するときに電子（酸化さ）を与えます。 負イオンへの還元は、他の金属と非金属との反応が続きます。

典型的な窒素原子価 - III。 この場合、化学結合は、電子の外側のP-引力及びコモン（結合）対の生成によって形成されます。 NH ⁴⁺イオン、アンモニウムのように窒素が、により電子の孤立電子対にドナー-アクセプター結合を形成することができます^。

研究室や業界での取得

酸化特性に基づいて一つの実験室方法銅酸化物。 アンモニアNH ₃ -水素と窒素化合物を使用してください_。 粉末状酸化銅ブラックと、この不快な臭いガスvzaimoddeystvuet。 得られた反応物を窒素を生成し、金属銅（赤色粉末）が表示されます。 チューブの壁に堆積水滴 - 他の反応生成物を。

例えばアジド、のNaN ₃ -金属と窒素の化合物を使用する別の実験室方法_。 汚染物質から洗浄する必要はありませんガスによって得られました。

研究室では、窒素と水に亜硝酸アンモニウムの分解を実施しています。 反応を開始するために、加熱が必要とされ、処理は、熱（発熱）の進化に進みます。 窒素は、不純物で汚染されているので、洗浄し、乾燥させます。

業界における窒素の調製：

• 液体空気の分留 - 窒素及び酸素の物理的性質を用いる方法、（異なる沸点）。
• 熱い石炭と空気の化学反応。
• 吸着ガス分離。

酸化性質 - 金属と水素との相互作用

慣性耐久性のある分子は、窒素化合物のいくつかの直接合成することはできません。 強い加熱または照射物質に必要な原子を有効にするには。 窒素は、マグネシウム、カルシウム及びナトリウムを用いて、室温でリチウムと反応することができ、反応は、加熱することにより進行します。 対応する金属窒化物が形成されています。

水素と窒素との相互作用は、高い温度と圧力で行われます。 また、この方法は、触媒を必要とします。 アンモニアは、取得した - 最も重要な化学合成の一つ。 窒素は、酸化剤として、彼らのトライ負の酸化状態で示しています。

• 3（アンモニアおよび他の窒素化合物、水素 - 窒化物）。
• -2（ヒドラジンN ₂ H _4）。
• -1（ヒドロキシルアミンNH ₂ OH）。

最も重要な窒化物 - アンモニア - 業界で大量に用意しました。 長い時間のための大きな問題は、窒素の化学的不活性を維持しました。 原材料のそのソースは硝酸塩あったが、ミネラル埋蔵は、生産の成長とともに急速に減少し始めました。

化学科学と実践の大きな成果は、工業的規模でのアンモニア態窒素固定技術の創出となっています。 特別なカラムに直接合成することによるものである - 空気及び水素から得られた窒素との間の可逆プロセス。 最適な条件を作成する場合、触媒アンモニア収率は97％で使用して、生成物側に、この反応の平衡をシフトさせます。

酸素との相互作用 - 還元性を

窒素と酸素の反応を開始するためには、強く加熱する必要があります。 十分なエネルギーを有する 電気アーク 雰囲気および雷放電。 窒素はその正の酸化状態にある中で最も重要な無機化合物：

• 1（窒素酸化物（I）は、N ₂ O）。
• +2（NO一酸化窒素の）;
• 3（窒素酸化物（III）は、N ₂ O _{3、HNO 2}亜硝酸、亜硝酸塩塩）。
• 4（二酸化窒素（IV）NO _2）。
• 5（五酸化窒素（V）、N ₂ O _{5、HNO 3}硝酸、硝酸塩）。

天然に存在するの値

植物は常に実行細胞における有機分子の化学反応の合成に用いた土壌からのアンモニウムイオン及び硝酸アニオンを吸収します。 大気窒素根粒菌が同化することができます - 顕微鏡実体は豆類の根に根粒を形成します。 その結果、植物のこのグループは必要なバッテリを受け、それが土壌を豊かにします。

熱帯性暴風雨の間、大気中の窒素の酸化反応を発生します。 酸化物は、窒素のこれらの化合物は、水で土を入力し、酸を形成するために溶解されます。 自然の中での要素のサイクルのためには常に空気、地球の地殻にその埋蔵量を補充しています。 その組成中に窒素を含有する複雑な有機分子、無機成分上の細菌によって分解されます。

実用

農業のための最も重要な窒素化合物 - 高度に可溶性塩。 植物尿素によって吸収 硝酸（ナトリウム、 カリウム、カルシウム）、アンモニウム化合物（アンモニア水、塩化物、硫酸塩、硝酸アンモニウム）。
毎年大量の硝酸塩を作るために必要に外部のリードから、それを吸収する不活性プロパティ窒素植物不能。 植物生物の一部は、製品の品質を劣化させる、「未来のための」マクロセルの電力を貯蔵することができます。 過剰 野菜における硝酸塩 や果物は、ヒトにおける中毒、悪性腫瘍の増殖を引き起こす可能性があります。 農業に加えて、窒素化合物は、他の産業で使用されています。

• 薬剤の調製のための、
• 高分子化合物の化学合成のための、
• トリニトロトルエン（TNT）から爆発物の製造における、
• 染料の生産のため。

NO酸化物質は、鎮痛効果があり、手術で使用することを発見していません。 吸入ガスも最初の研究者は化学的性質を - 窒素ことに気づい感覚の喪失。 だから、一般名「笑気ガス」がありました。

農産物中の硝酸塩の問題

硝酸の塩-硝酸-は単一荷電陰イオンNO ^{3 -を}含有^していました^。 硝酸アンモニウム - それでも物質群の古い名前を使用していました。 硝酸塩は、温室、庭園の中に、フィールドを肥やすために使用されています。 液体栄養の形で - 夏に、植える前に早春にそれらを持参してください。 それだけでは物質は人々に大きな危険をもたらすことはありませんが、体に、彼らはその後、ニトロソアミンに、亜硝酸塩に変換されます。 亜硝酸塩NO ^2-イオン-有毒粒子は、それらが三価イオンでヘモグロビン分子内の第一鉄の酸化を引き起こします。 この状態で、ヒトおよび動物の血液の主な物質は、酸素を輸送し、組織から二酸化炭素を除去することができません。

人間の健康のための食品のより危険な硝酸塩汚染：

• ニトロソアミン（発癌性）に硝酸塩の変換で生じる悪性腫瘍。
• 潰瘍性大腸炎の開発、
• 低血圧または高血圧症;
• 心不全;
• 出血性疾患
• 肝臓、膵臓と糖尿病の発症の病変;
• 腎不全の開発、
• 貧血、記憶障害、注意力と知性。

硝酸塩の大用量の異なる製品の同時使用は、急性中毒につながります。 情報源は、植物、飲料水、既製の肉料理することができます。 きれいな水に浸すと硝酸製品の栄養成分を減らすことができ、調理。 研究者は、危険な化合物の高用量は未熟と温室植物生産で観察されていることが分かりました。

リン - 要素ニクトゲン

周期系の同じ垂直列にある化学元素の原子が、共通の特性を示します。 リンが第3の期間に位置し、グループ15、ならびに窒素を指します。 構造要素と同様の原子が、特性の違いがあります。 窒素およびリンは、金属と水素との化合物において陰性原子価及び酸化状態IIIを示します。

多くのリンの反応は、常温で化学的に活性な要素を進みます。 P ₂ O ₅より高い酸化物を形成するために酸素と反応させます。 この物質の水溶液を酸（メタリン）の特性を有します。 オルトリン酸を加熱しながら得られます。 これは、例えばsuperphosphatesため、無機肥料であり、その多くの塩の種類、複数の定義します。 窒素やリン化合物は、工業、農業などの分野で使用される地球上の物質とエネルギーの循環の重要な部分を形成します。