Lorg Carl Scheele, ceimigear às an t-Suain, agus Daniel Rutherford, luibh-eòlaiche Albannach, nitrigin fa leth ann an 1772. Fhuair an t-Urramach Cavendish agus Lavoisier naitridean gu neo-eisimeileach timcheall air an aon àm. Chaidh nitrogen aithneachadh an toiseach mar eileamaid le Lavoisier, a thug “azo” air, a’ ciallachadh “neo-dhiadhaidh”. Thug caibideil ainm air an eileamaid nitrogen ann an 1790. Tha an t-ainm a' tighinn bhon fhacal Ghreugais "nitre" (nitrate anns a bheil nitrigin ann an nitrate).
Stòran nitrogen
Is e nitrogen an 30mh eileamaid as pailte air an Talamh. Leis gu bheil nitrigin a’ dèanamh suas 4/5 den tomhas àile, no barrachd air 78%, tha meudan nitrigin cha mhòr gun chrìoch ri fhaighinn dhuinn. Tha nitrogen ann cuideachd ann an cruth nitradan ann an grunn mhèinnirean, leithid saltpeter Chilean (sodium nitrate), saltpeter no nitre (potassium nitrate), agus mèinnirean anns a bheil salainn ammonium. Tha nitrogen an làthair ann am mòran de mholacilean organach iom-fhillte, a’ toirt a-steach pròtanan agus amino-aigéid a tha an làthair anns a h-uile fàs-bheairt beò
Feartan fiosaigeach
Tha nitrogen N2 na ghas gun dath, gun blas agus gun bholadh aig teòthachd an t-seòmair, agus mar as trice chan eil e puinnseanta. Is e an dùmhlachd gas fo chumhachan àbhaisteach 1.25g / L. Tha nitrogen a’ dèanamh suas 78.12% den àile iomlan (bloigh tomhas-lìonaidh) agus is e am prìomh phàirt de dh’èadhar. Tha timcheall air 400 trillean tunna de ghas san àile.
Fo chuideam àile àbhaisteach, nuair a thèid fhuarachadh gu -195.8 ℃, bidh e na leaghan gun dath. Nuair a thèid fhuarachadh gu -209.86 ℃, bidh nitrigin leaghaidh gu bhith na chruaidh coltach ri sneachda.
Tha nitrogen neo-lasanta agus tha e air a mheas mar gas asphyxiating (ie, le bhith a’ toirt anail air nitrigin fìor-ghlan a’ toirt air falbh ocsaidean don chorp daonna). Tha fuasgladh glè ìosal aig nitrogen ann an uisge. Aig 283K, faodaidh aon tomhas uisge timcheall air 0.02 tomhas de N2 a sgaoileadh.
Feartan ceimigeach
Tha feartan ceimigeach gu math seasmhach aig nitrogen. Tha e duilich dèiligeadh ri stuthan eile aig teòthachd an t-seòmair, ach faodaidh e a dhol tro atharrachaidhean ceimigeach le cuid de stuthan fo teòthachd àrd agus suidheachaidhean lùth àrd, agus faodar a chleachdadh gus stuthan ùra a thoirt gu buil a bhios feumail do dhaoine.
Is e foirmle orbital moileciuil de mholacilean nitrogen KK σs2 σs * 2 σp2 σp * 2 πp2. Bidh trì paidhrichean de eleactronan a’ cur ri ceangal, is e sin, dà cheangal π agus aon cheangal σ air an cruthachadh. Chan eil tabhartas sam bith ri ceangal, agus tha na lùths ceangail agus an-aghaidh ceangail timcheall air an cuir an aghaidh, agus tha iad co-ionann ri paidhrichean dealanach singilte. Leis gu bheil ceangal trì-fhillte N≡N anns a’ mholacile N2, tha seasmhachd mòr aig moileciuil N2, agus bheir e 941.69 kJ / mol de lùth airson a bhriseadh sìos gu dadaman. Is e am moileciuil N2 an fheadhainn as seasmhaiche de na moileciuilean diatomic aithnichte, agus is e meud moileciuil coimeasach naitridean 28. A bharrachd air an sin, chan eil naitridean furasta a losgadh agus chan eil e a’ toirt taic do losgadh.
Modh deuchainn
Cuir am bàr Mg losgaidh a-steach don bhotal cruinneachaidh gas làn de nitrigin, agus leanaidh am bàr Mg a ’losgadh. Thoir a-mach an luaithre a tha air fhàgail (pùdar beagan buidhe Mg3N2), cuir beagan uisge ris, agus thoir a-mach gas (ammonia) a thionndaidheas am pàipear fliuch dearg litmus gorm. Reaction co-aontar: 3Mg + N2 = lasadh = Mg3N2 (magnesium nitride); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
Feartan ceangail agus structar ceangail valence de nitrigin
Leis gu bheil an aon stuth N2 gu math seasmhach fo chumhachan àbhaisteach, bidh daoine gu tric a’ creidsinn le mearachd gur e eileamaid cheimigeach neo-ghnìomhach a th’ ann an nitrigin. Gu dearbh, air an làimh eile, tha gnìomhachd ceimigeach àrd aig nitrigin eileamaideach. Tha an electronegativity de N (3.04) san dàrna àite a-mhàin ri F agus O, a 'sealltainn gum faod e ceanglaichean làidir a chruthachadh le eileamaidean eile. A bharrachd air an sin, tha seasmhachd an aon stuth N2 molecule dìreach a 'sealltainn gnìomhachd an atom N. Is e an duilgheadas a th’ ann nach eil daoine fhathast air na suidheachaidhean as fheàrr a lorg airson moileciuilean N2 a chuir an gnìomh aig teòthachd agus cuideam an t-seòmair. Ach ann an nàdar, faodaidh cuid de bacteria air nodules planntrais N2 san adhar a thionndadh gu todhar nitrogen fo chumhachan lùth ìosal aig teòthachd agus cuideam àbhaisteach, agus an cleachdadh mar thodhar airson fàs bàrr.
Mar sin, tha sgrùdadh suidheachadh nitrigin air a bhith na chuspair rannsachaidh saidheansail cudromach a-riamh. Mar sin, feumaidh sinn tuigse mhionaideach a thoirt air feartan ceangail agus structar ceangail valence naitridean.
Seòrsa bann
Is e structar còmhdach dealanach valence an atom N 2s2p3, is e sin, tha 3 dealanan singilte agus paidhir de chàraidean dealanach singilte. Stèidhichte air an seo, nuair a thathar a’ cruthachadh choimeasgaidhean, faodar na trì seòrsaichean bannan a leanas a chruthachadh:
1. A' cruthachadh bannan ianach 2. A' cruthachadh bannan covalent 3. A' cruthachadh bannan co-òrdanachaidh
1. A 'cruthachadh bannan ionic
Tha electronegativity àrd aig N atoms (3.04). Nuair a bhios iad a 'cruthachadh nitridan dà-chànanach le meatailtean le electronegativity nas ìsle, leithid Li (electronegativity 0.98), Ca (electronegativity 1.00), agus Mg (dealanach 1.31), gheibh iad 3 dealanan agus cruthaich iad N3-ions. N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg = ignite= Tha cosgais àicheil nas àirde aig ions Mg3N2 N3- agus radius nas motha (171f). Bidh iad air an uisgeachadh gu làidir nuair a choinnicheas iad ri moileciuilean uisge. Mar sin, chan urrainn dha todhar ionic a bhith ann ach ann an staid thioram, agus cha bhi ions hydradach de N3-.
2. Cruthachadh bannan covalent
Nuair a bhios N dadaman a’ dèanamh coimeasgaidhean le neo-mheatail le electronegativity nas àirde, tha na bannan covalent a leanas air an cruthachadh:
Bidh ⑴N dadaman a’ gabhail staid tar-chuiridh sp3, a’ cruthachadh trì bannan covalent, a’ cumail paidhir de chàraidean dealain singilte, agus tha an rèiteachadh moileciuil na pioramaid trì-thaobhach, leithid NH3, NF3, NCl3, msaa. Ma thèid ceithir bannan singilte covalent a chruthachadh, is e an rèiteachadh moileciuilich tetrahedron cunbhalach, leithid ions NH4+.
Bidh dadaman ⑵N a’ gabhail staid tar-chuiridh sp2, a’ cruthachadh dà cheangal covalent agus aon cheangal, agus a’ cumail paidhir de chàraidean dealanach singilte, agus tha an rèiteachadh moileciuil ceàrnach, leithid Cl — N = O. (Tha N atom a’ cruthachadh ceangal σ agus ceangal π le Cl atom, agus bidh paidhir de chàraidean dealanan singilte air N atom a’ dèanamh a’ mholacile triantanach.) Mura h-eil paidhir dealanan singilte ann, tha an rèiteachadh moileciuil triantanach, leithid moileciuil HNO3 no NO3- ian. Ann am moileciuil searbhag nitric, bidh N atom a’ cruthachadh trì bannan σ le trì dadaman O fa leth, agus bidh paidhir de eleactronan air an orbital π aige agus tha na dealanan π singilte de dhà atom O a’ cruthachadh ceangal π delocalized ceithir-dealanach trì-ionad. Ann an ion nitrate, tha ceangal mòr π delocalized sia-dealanach ceithir-mheadhanach air a chruthachadh eadar trì atoman O agus an atom N sa mheadhan. Tha an structar seo a’ dèanamh an àireamh oxidation follaiseach de N atom ann an searbhag nitric +5. Air sgàth gu bheil bannan π mòr ann, tha nitrate seasmhach gu leòr fo chumhachan àbhaisteach. Bidh ⑶N atom a’ gabhail ri sp hybridization gus ceangal trì-fhillte covalent a chruthachadh agus a’ cumail paidhir de chàraidean dealanach singilte. Tha an rèiteachadh moileciuil sreathach, leithid structar N atom ann am moileciuil N2 agus CN-.
3. Cruthachadh bannan co-òrdanachaidh
Nuair a bhios dadaman nitrogen a’ cruthachadh stuthan no todhar sìmplidh, bidh iad gu tric a’ cumail paidhrichean dealanach singilte, agus mar sin faodaidh stuthan no todhar sìmplidh a bhith nan tabhartairean paidhir dealanach gus ian meatailt a cho-òrdanachadh. Mar eisimpleir, [Cu(NH3)4]2+ neo [Tu(NH2)5]7, etc.
Diagram lùth an-asgaidh oxidation state-Gibbs
Tha e cuideachd ri fhaicinn bhon diagram lùth oxidation state-Gibbs de nitrigin gu bheil, ach a-mhàin ions NH4, am moileciuil N2 le àireamh oxidation de 0 aig a’ phuing as ìsle den lùb san diagram, a tha a’ nochdadh gu bheil N2 gu teirmean-diadhaidh. seasmhach an coimeas ri todhar nitrogen le àireamhan oxidation eile.
Tha luachan diofar choimeasgaidhean nitrogen le àireamhan oxidation eadar 0 agus +5 uile os cionn na loidhne a tha a’ ceangal an dà phuing HNO3 agus N2 (an loidhne dotagach san diagram), agus mar sin tha na todhar sin neo-sheasmhach gu teirmean-ghluasadach agus buailteach do ath-bheachdan neo-chothromach. Is e an aon fhear san diagram le luach nas ìsle na am moileciuil N2 an ion NH4+. [1] Bhon diagram lùth saor oxidation-Gibbs de nitrigin agus structar moileciuil N2, chìthear gu bheil eileamaideach N2 neo-ghnìomhach. Is ann dìreach fo theòthachd àrd, bruthadh àrd agus làthaireachd catalyst as urrainn nitrogen freagairt le hydrogen gus ammonia a chruthachadh: Fo chumhachan sgaoilidh, faodaidh nitrigin a dhol còmhla ri ocsaidean gus nitric oxide a chruthachadh: N2 + O2 = sgaoileadh = 2NO Bidh nitric oxide gu sgiobalta a’ tighinn còmhla ri ocsaidean gu foirm nitrigin dà-ogsaid 2NO+O2=2NO2 Bidh nitrigin dà-ogsaid a' leaghadh ann an uisge gus searbhag nitric a chruthachadh, nitric oxide 3NO2+H2O=2HNO3+NO Ann an dùthchannan le cumhachd dealan-uisge leasaichte, chaidh an t-ath-bhualadh seo a chleachdadh gus searbhag nitric a dhèanamh. Bidh N2 ag ath-fhreagairt le haidridean gus ammonia a thoirt gu buil: N2 + 3H2 = = = (soidhne reversible) 2NH3 Bidh N2 ag ath-fhreagairt le meatailtean le comas ionachaidh ìosal agus aig a bheil lùth àrd leusair aig naitridean gus nitrides ianach a chruthachadh. Mar eisimpleir: faodaidh N2 dèiligeadh gu dìreach ri lithium meitabileach aig teòthachd an t-seòmair: 6 Li + N2 === 2 Bidh Li3N N2 ag ath-fhreagairt le meatailtean talmhainn alcaileach Mg, Ca, Sr, Ba aig teòthachd gealbhruthach: 3 Ca + N2 === Ca3N2 N2 urrainn Na gabh ach le boron agus alùmanum aig teòthachd gealbhruthach: 2 B + N2 === 2 BN (cumadh macromolecule) Mar as trice bidh N2 ag ath-fhreagairt le silicon agus eileamaidean buidhne eile aig teòthachd nas àirde na 1473K.
Bidh am moileciuil nitrogen a’ cur trì paidhrichean de eleactronan ri ceangal, is e sin, a’ cruthachadh dà bhann π agus aon cheangal σ. Chan eil e a 'cur ri ceangal, agus tha an lùth ceangail agus an-aghaidh ceangail timcheall air a bhith air a chothromachadh, agus tha iad co-ionann ri paidhrichean dealanach singilte. Leis gu bheil ceangal trì-fhillte N≡N anns a’ mholacile N2, tha seasmhachd mòr aig moileciuil N2, agus bheir e 941.69kJ / mol de lùth airson a bhriseadh sìos gu dadaman. Is e am moileciuil N2 an fheadhainn as seasmhaiche de na moileciuilean diatomic aithnichte, agus is e meud moileciuil coimeasach naitridean 28. A bharrachd air an sin, chan eil naitridean furasta a losgadh agus chan eil e a’ toirt taic do losgadh.
Ùine puist: Iuchar-23-2024
