קאַרל שעעלע, אַ שוועדישער כעמיקער, און דניאל רוטערפֿאָרד, אַ סקאַטישער באַטאַניסט, האָבן אַנטדעקט ניטראָגען באַזונדער אין 1772. רעווערענד קאַווענדיש און לאַוואָיסיער האָבן אויך אומאָפּהענגיק באקומען ניטראָגען בערך אין דער זעלביקער צייט. ניטראָגען איז געווען ערשטער אנערקענט ווי אַן עלעמענט דורך לאַוואָיסיער, וואָס האט געהייסן עס "אַזאָ", טייַטש "ומאַנימע". טשאַפּטאַל האָט געהייסן דעם עלעמענט ניטראָגען אין 1790. דער נאָמען איז דערייווד פון די גריכיש וואָרט "ניטרע" (נייטרייט מיט ניטראָגען אין נייטרייט)
קוואלן פון ניטראָגען
ניטראָגען איז די 30 מערסט שעפעדיק עלעמענט אויף דער ערד. קאָנסידערינג אַז ניטראָגען אַקאַונץ פֿאַר 4/5 פון די אַטמאַספעריק באַנד, אָדער מער ווי 78%, מיר האָבן כּמעט אַנלימאַטאַד אַמאַונץ פון ניטראָגען בנימצא צו אונדז. ניטראָגען אויך יגזיסץ אין די פאָרעם פון נייטרייץ אין אַ פאַרשיידנקייַט פון מינעראַלס, אַזאַ ווי טשילעאַן סאָלטפּעטער (סאָדיום נייטרייט), סאָלטפּעטער אָדער ניטרע (פּאַטאַסיאַם נייטרייט), און מינעראַלס מיט אַמאָוניאַם סאָלץ. ניטראָגען איז פאָרשטעלן אין פילע קאָמפּלעקס אָרגאַניק מאַלאַקיולז, אַרייַנגערעכנט פּראָטעינס און אַמינאָ אַסאַדז פאָרשטעלן אין אַלע לעבעדיק אָרגאַניזאַמז
גשמיות פּראָפּערטיעס
ניטראָגען נ 2 איז אַ בלאַס, אָנ אַ טאַם, און אָודערלאַס גאַז אין צימער טעמפּעראַטור, און איז יוזשאַוואַלי ניט-טאַקסיק. די גאַז געדיכטקייַט אונטער נאָרמאַל טנאָים איז 1.25 ג / ל. ניטראָגען אַקאַונץ פֿאַר 78.12% פון די גאַנץ אַטמאָספער (באַנד בראָכצאָל) און איז דער הויפּט קאָמפּאָנענט פון לופט. אין דער אַטמאָספער זענען וועגן 400 טריליאַן טאַנז פון גאַז.
אונטער נאָרמאַל אַטמאַספעריק דרוק, ווען קולד צו -195.8 ℃, עס ווערט אַ בלאַס פליסיק. ווען קולד צו -209.86 ℃, פליסיק ניטראָגען ווערט אַ שניי-ווי האַרט.
ניטראָגען איז ניט-ברענעוודיק און איז געהאלטן אַ אַספיקסיאַטינג גאַז (ד"ה, ברידינג ריין ניטראָגען דיפּרייווז די מענטשלעך גוף פון זויערשטאָף). ניטראָגען האט אַ זייער נידעריק סאָלוביליטי אין וואַסער. ביי 283 ק, איין באַנד פון וואַסער קענען צעלאָזן וועגן 0.02 וואַליומז פון נ 2.
כעמישער פּראָפּערטיעס
ניטראָגען האט זייער סטאַביל כעמישער פּראָפּערטיעס. עס איז שווער צו רעאַגירן מיט אנדערע מאַטעריע אין צימער טעמפּעראַטור, אָבער עס קען דורכגיין כעמישער ענדערונגען מיט זיכער סאַבסטאַנסיז אונטער הויך טעמפּעראַטור און הויך ענערגיע טנאָים, און קענען ווערן געניצט צו פּראָדוצירן נייַ סאַבסטאַנסיז נוציק פֿאַר מענטשן.
די מאָלעקולאַר אָרבאַטאַל פאָרמולע פון ניטראָגען מאַלאַקיולז איז KK σs2 σs*2 σp2 σp*2 πp2. דריי פּערז פון עלעקטראָנס ביישטייערן צו בונדינג, דאָס איז, צוויי π קייטן און איין σ בונד זענען געשאפן. עס איז קיין צושטייַער צו באַנדינג, און די באַנדינג און אַנטי-באַנדינג ענערגיעס זענען בעערעך אָפסעט, און זיי זענען עקוויוואַלענט צו יינציק עלעקטראָן פּערז. זינט עס איז אַ דרייַיק בונד N≡N אין די N2 מאַלאַקיול, די N2 מאַלאַקיול האט גרויס פעסטקייַט, און עס נעמט 941.69 קדזש / מאָל פון ענערגיע צו צעטיילן עס אין אַטאָמס. די נ 2 מאַלאַקיול איז די מערסט סטאַביל פון די באקאנט דיאַטאָמישע מאַלאַקיולז, און די רעלאַטיוו מאָלעקולאַר מאַסע פון ניטראָגען איז 28. דערצו, ניטראָגען איז נישט גרינג צו פאַרברענען און טוט נישט שטיצן ברענען.
פּרובירן אופֿן
שטעלן די ברענען מג באַר אין די גאַז קאַלעקטינג פלאַש אָנגעפילט מיט ניטראָגען, און די מג באַר וועט פאָרזעצן צו ברענען. עקסטראַקט די רוען אַש (אַ ביסל געל פּודער מג3נ2), לייגן אַ קליין סומע פון וואַסער, און פּראָדוצירן אַ גאַז (אַמאָוניאַ) וואָס טורנס די נאַס רויט ליטמאַס פּאַפּיר בלוי. אָפּרוף יקווייזשאַן: 3 מג + נ 2 = יגנישאַן = מג 3 נ 2 (מאַגניזיאַם ניטרידע); מג3נ2 + 6ה2אָ = 3מג (אָה) 2 + 2נה3↑
בונדינג טשאַראַקטעריסטיקס און וואַלאַנס בונד סטרוקטור פון ניטראָגען
ווייַל די איין מאַטעריע נ 2 איז גאָר סטאַביל אונטער נאָרמאַל טנאָים, מענטשן אָפט מיסטייקאַנלי גלויבן אַז ניטראָגען איז אַ כעמיש ינאַקטיוו עלעמענט. אין פאַקט, אויף די פאַרקערט, עלעמענטאַל ניטראָגען האט הויך כעמישער טעטיקייט. די עלעקטראָנעגאַטיוויטי פון N (3.04) איז צווייט בלויז צו F און O, וואָס ינדיקייץ אַז עס קענען פאָרעם שטאַרק קייטן מיט אנדערע עלעמענטן. אין דערצו, די פעסטקייַט פון די איין מאַטעריע נ 2 מאַלאַקיול נאָר ווייזט די טעטיקייט פון די ען אַטאָם. די פּראָבלעם איז אַז מענטשן האָבן נישט נאָך געפֿונען די אָפּטימאַל טנאָים פֿאַר אַקטאַווייטינג נ 2 מאַלאַקיולז אין צימער טעמפּעראַטור און דרוק. אָבער אין נאַטור, עטלעכע באַקטיריאַ אויף פאַבריק נאָדולעס קענען גער נ 2 אין די לופט אין ניטראָגען קאַמפּאַונדז אונטער נידעריק-ענערגיע טנאָים אין נאָרמאַל טעמפּעראַטור און דרוק, און נוצן זיי ווי פערטאַלייזער פֿאַר גערעטעניש וווּקס.
דעריבער, די לערנען פון ניטראָגען פיקסיישאַן איז שטענדיק געווען אַ וויכטיק וויסנשאפטלעכע פאָרשונג טעמע. דעריבער, עס איז נייטיק פֿאַר אונדז צו פֿאַרשטיין די באַנדינג קעראַקטעריסטיקס און וואַלאַנס בונד סטרוקטור פון ניטראָגען אין דעטאַל.
בונד טיפּ
די וואַלענס עלעקטראָן שיכטע סטרוקטור פון די N אַטאָם איז 2s2p3, דאָס איז, עס זענען 3 איין עלעקטראָן און אַ פּאָר פון יינציק עלעקטראָן פּערז. באַזירט אויף דעם, ווען פאָרמינג קאַמפּאַונדז, די פאלגענדע דריי בונד טייפּס קענען זיין דזשענערייטאַד:
1. פאָרמינג ייאַניק קייטן 2. פאָרמינג קאָוואַלענט קייטן 3. פאָרמינג קאָואָרדאַניישאַן קייטן
1. פאָרמינג ייאַניק קייטן
N אַטאָמס האָבן אַ הויך עלעקטראָנעגאַטיוויטי (3.04). ווען זיי פאָרעם ביינערי ניטרידעס מיט מעטאַלס מיט נידעריקער עלעקטראָנעגאַטיוויטי, אַזאַ ווי לי (עלעקטראָנעגאַטיוויטי 0.98), קאַ (עלעקטראָנעגאַטיוויטי 1.00) און מג (עלעקטראָנעגאַטיוויטי 1.31), זיי קענען קריגן 3 עלעקטראָנס און פאָרעם נ 3- ייאַנז. נ2+ 6 לי == 2 לי3ן נ2+ 3 קאַ == קאַ3נ2 נ2+ 3 מג = אָנצינדן= מג3נ2 נ3- ייאַנז האָבן אַ העכער נעגאַטיוו אָפּצאָל און אַ גרעסערע ראַדיוס (171 פּם). זיי וועלן זיין שטארק כיידראַלייזד ווען זיי טרעפן וואַסער מאַלאַקיולז. דעריבער, ייאַניק קאַמפּאַונדז קענען בלויז עקסיסטירן אין אַ טרוקן שטאַט, און עס וועט זיין קיין כיידרייטאַד ייאַנז פון N3-.
2. פאָרמירונג פון קאָוואַלענט קייטן
ווען N אַטאָמס פאָרעם קאַמפּאַונדז מיט ניט-מעטאַלז מיט העכער עלעקטראָנעגאַטיוויטי, די פאלגענדע קאָוואַלענט קייטן זענען געשאפן:
⑴N אַטאָמס נעמען ספּ3 כייברידיזיישאַן שטאַט, פאָרעם דריי קאָוואַלענט קייטן, ריטיין אַ פּאָר פון יינציק עלעקטראָן פּערז, און די מאָלעקולאַר קאַנפיגיעריישאַן איז טריגאָנאַל פּיראַמידאַל, אַזאַ ווי NH3, NF3, NCl3, אאז"ו ו. אויב פיר קאָוואַלענט איין קייטן זענען געשאפן, די מאָלעקולאַר קאַנפיגיעריישאַן איז אַ רעגולער טעטראַהעדראָן, אַזאַ ווי NH4+ ייאַנז.
⑵N אַטאָמס נעמען ספּ2 כייברידיזיישאַן שטאַט, פאָרעם צוויי קאָוואַלענט קייטן און איין בונד, און ריטיין אַ פּאָר פון יינציק עלעקטראָן פּערז, און די מאָלעקולאַר קאַנפיגיעריישאַן איז ווינקלדיק, אַזאַ ווי Cl—N=O. (N אַטאָם פארמירט אַ σ בונד און אַ π בונד מיט Cl אַטאָם, און אַ פּאָר פון יינציק עלעקטראָן פּאָרן אויף N אַטאָם מאכט די מאַלאַקיול טרייאַנגגיאַלער.) אויב עס איז קיין יינציק עלעקטראָן פּאָר, די מאָלעקולאַר קאַנפיגיעריישאַן איז טרייאַנגגיאַלער, אַזאַ ווי HNO3 מאַלאַקיול אָדער NO3- יאָן. אין ניטריק זויער מאַלאַקיול, N אַטאָם פארמען דריי σ קייטן מיט דריי אָ אַטאָמס ריספּעקטיוולי, און אַ פּאָר פון עלעקטראָנס אויף זייַן π אָרבאַטאַל און די איין π עלעקטראָנס פון צוויי אָ אַטאָמס פאָרעם אַ דריי-צענטער פיר-עלעקטראָן דילאָוקאַלייזד π בונד. אין נייטרייט יאָן, אַ פיר-צענטער זעקס-עלעקטראָן דעלאָקאַלייזד גרויס π בונד איז געשאפן צווישן דריי אָ אַטאָמס און די הויפט N אַטאָם. די סטרוקטור מאכט די קלאָר אַקסאַדיישאַן נומער פון N אַטאָם אין ניטריק זויער +5. רעכט צו דעם בייַזייַן פון גרויס π קייטן, נייטרייט איז סטאַביל גענוג אונטער נאָרמאַל טנאָים. ⑶N אַטאָם אַדאַפּץ ספּ כייברידיזיישאַן צו פאָרעם אַ קאָוואַלענט דרייַיק בונד און ריטיין אַ פּאָר פון יינציק עלעקטראָן פּערז. די מאָלעקולאַר קאַנפיגיעריישאַן איז לינעאַר, אַזאַ ווי די סטרוקטור פון N אַטאָם אין N2 מאַלאַקיול און CN-.
3. פאָרמירונג פון קאָואָרדאַניישאַן קייטן
ווען ניטראָגען אַטאָמס פאָרעם פּשוט סאַבסטאַנסיז אָדער קאַמפּאַונדז, זיי אָפט ריטיין יינציק עלעקטראָן פּערז, אַזוי אַזאַ פּשוט סאַבסטאַנסיז אָדער קאַמפּאַונדז קענען שפּילן ווי עלעקטראָן פּאָר דאָנאָרס צו קאָואָרדאַנאַט צו מעטאַל ייאַנז. פֿאַר בייַשפּיל, [Cu(NH3)4]2+ אָדער [Tu(NH2)5]7, עטק.
אָקסידאַטיאָן שטאַט-גיבס פריי ענערגיע דיאַגראַמע
עס קען אויך זיין געזען פֿון די אַקסאַדיישאַן שטאַט-גיבס פריי ענערגיע דיאַגראַמע פון ניטראָגען אַז, אַחוץ פֿאַר NH4 ייאַנז, די N2 מאַלאַקיול מיט אַ אַקסאַדיישאַן נומער פון 0 איז אין די לאָואַסט פונט פון די ויסבייג אין די דיאַגראַמע, וואָס ינדיקייץ אַז N2 איז טערמאָדינאַמיקאַללי. סטאַביל קאָרעוו צו ניטראָגען קאַמפּאַונדז מיט אנדערע אַקסאַדיישאַן נומערן.
די וואַלועס פון פאַרשידן ניטראָגען קאַמפּאַונדז מיט אַקסאַדיישאַן נומערן צווישן 0 און +5 זענען אַלע אויבן די שורה קאַנעקטינג די צוויי פונקטן HNO3 און N2 (די דאַטיד שורה אין די דיאַגראַמע), אַזוי די קאַמפּאַונדז זענען טהערמאָדינאַמיקאַללי אַנסטייבאַל און פּראָנע צו דיספּראַפּאָרשאַניישאַן ריאַקשאַנז. דער בלויז איינער אין די דיאַגראַמע מיט אַ נידעריקער ווערט ווי די N2 מאַלאַקיול איז די NH4+ יאָן. [1] פון די אַקסאַדיישאַן שטאַט-גיבס פריי ענערגיע דיאַגראַמע פון ניטראָגען און די סטרוקטור פון נ 2 מאַלאַקיול, עס קענען זיין געזען אַז עלעמענטאַל נ 2 איז ינאַקטיוו. בלויז אונטער הויך טעמפּעראַטור, הויך דרוק און די בייַזייַן פון אַ קאַטאַליסט קענען ניטראָגען רעאַגירן מיט הידראָגען צו פאָרעם אַמאָוניאַ: אונטער אָפּזאָגן טנאָים, ניטראָגען קענען פאַרבינדן מיט זויערשטאָף צו פאָרעם ניטריק אַקסייד: N2+O2=אָפּזאָגן=2NO ניטריק אַקסייד קאַמביינז געשווינד מיט זויערשטאָף צו פאָרעם ניטראָגען דייאַקסייד 2NO+O2=2NO2 ניטראָגען דייאַקסייד צעלאָזן אין וואַסער צו פאָרעם ניטריק זויער, ניטריק אַקסייד 3NO2+H2O=2HNO3+NO אין לענדער מיט דעוועלאָפּעד כיידראָופּאַוער, דעם אָפּרוף איז געניצט צו פּראָדוצירן ניטריק זויער. N2 רעאַגירט מיט הידראָגען צו פּראָדוצירן אַמאָוניאַ: N2+3H2=== (ריווערסאַבאַל צייכן) 2NH3 N2 רעאַגירט מיט מעטאַלס מיט נידעריק ייאַנאַזיישאַן פּאָטענציעל און וועמענס ניטרידעס האָבן הויך לאַטאַס ענערגיע צו פאָרעם יאָניק ניטרידעס. למשל: N2 קענען רעאַגירן גלייַך מיט מעטאַלליק ליטהיום אין צימער טעמפּעראַטור: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 רעאַגירן מיט אַלקאַליין ערד מעטאַלס מג, קאַ, סר, באַ ביי ינקאַנדעסאַנט טעמפּעראַטורעס: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 קענען בלויז רעאַגירן מיט באָראָן און אַלומינום ביי ינקאַנדעסאַנט טעמפּעראַטורעס: 2 ב + נ2=== 2 בן (מאַקראָמאָלעקול קאַמפּאַונד) נ2 בכלל ריאַקץ מיט סיליציום און אנדערע גרופּע עלעמענטן אין אַ טעמפּעראַטור העכער ווי 1473 ק.
די ניטראָגען מאַלאַקיול קאַנטריביוץ דרייַ פּערז פון עלעקטראָנס צו באַנדינג, דאָס איז, פאָרמינג צוויי π קייטן און איין σ בונד. עס טוט נישט ביישטייערן צו באַנדינג, און די באַנדינג און אַנטי-באַנדינג ענערגיעס זענען בעערעך אָפסעט, און זיי זענען עקוויוואַלענט צו יינציק עלעקטראָן פּערז. ווייַל עס איז אַ דרייַיק בונד N≡N אין די N2 מאַלאַקיול, די N2 מאַלאַקיול האט גרויס פעסטקייַט, און עס נעמט 941.69 קדזש / מאָל פון ענערגיע צו צעטיילן עס אין אַטאָמס. די נ 2 מאַלאַקיול איז די מערסט סטאַביל פון די באקאנט דיאַטאָמישע מאַלאַקיולז, און די רעלאַטיוו מאָלעקולאַר מאַסע פון ניטראָגען איז 28. דערצו, ניטראָגען איז נישט גרינג צו פאַרברענען און טוט נישט שטיצן ברענען.
פּאָסטן צייט: יולי 23-2024
