Швеция химикы Карл Шил һәм Шотландия ботаникы Даниэль Рутерфорд 1772 елда азотны аерым таптылар. Хөрмәтле Кавендиш һәм Лавоизер бер үк вакытта азотны мөстәкыйль алдылар. Азот башта Lavoisier элементы буларак танылды, ул аны "азо" дип атады, "җансыз". Чаптал азот элементын 1790-нчы елда атаган. Бу исем грек сүзеннән алынган "нитр" (селитрасында азот булган селитр)
Азот чыганаклары
Азот - onирдә иң күп 30-нчы элемент. Азотның атмосфера күләменең 4/5 өлешен, яки 78% тан артыгын исәпкә алсак, бездә азотның чикләнмәгән күләме бар. Азот шулай ук төрле минералларда селитралар рәвешендә бар, мәсәлән, Чили тоз салучы (натрий селитрасы), тоз салучы яки азот (калий селитрасы), һәм аммиак тозлары булган минераллар. Азот күп катлаулы органик молекулаларда, шул исәптән протеиннар һәм барлык тере организмнарда булган аминокислоталар
Физик үзлекләр
Азот N2 - бүлмә температурасында төссез, тәмсез һәм иссез газ, һәм гадәттә агулы түгел. Стандарт шартларда газ тыгызлыгы 1,25г / Л. Азот гомуми атмосфераның 78,12% тәшкил итә (һава өлеше) һәм һаваның төп компоненты. Атмосферада якынча 400 триллион тонна газ бар.
Стандарт атмосфера басымы астында -195,8 to суыткач, ул төссез сыеклыкка әйләнә. -209.86 to кадәр суытылганда, сыек азот карга охшаган каты була.
Азот янмый һәм асфиксиацияләүче газ булып санала (ягъни саф азот сулышы кеше организмын кислородтан мәхрүм итә). Азотның суда эрүчәнлеге бик түбән. 283К температурада бер том су якынча 0,02 том N2 эретә ала.
Химик үзлекләр
Азот бик тотрыклы химик үзлекләргә ия. Бүлмә температурасында башка матдәләр белән реакцияләү кыен, ләкин ул югары температурада һәм югары энергия шартларында кайбер матдәләр белән химик үзгәрешләр кичерә ала, һәм кешеләр өчен файдалы яңа матдәләр чыгару өчен кулланыла ала.
Азот молекулаларының молекуляр орбиталы формуласы KK σs2 σs * 2 σp2 σp * 2 πp2. Өч пар электрон бәйләнешкә ярдәм итә, ягъни ике π бәйләнеш һәм бер σ бәйләнеш барлыкка килә. Бәйләүгә бернинди өлеш юк, һәм бәйләү һәм анти-бәйләнеш энергияләре якынча офсет, һәм алар ялгыз электрон парларга тиң. N2 молекуласында N≡N өчле бәйләнеш булганлыктан, N2 молекуласы зур тотрыклылыкка ия, һәм аны атомга бүлү өчен 941,69 kJ / мол энергия кирәк. N2 молекуласы билгеле диатомик молекулаларның иң тотрыклысы, һәм азотның чагыштырмача молекуляр массасы 28. Моннан тыш, азотны яндыру җиңел түгел һәм януны якламый.
Тест ысулы
Яна торган Mg барын азот белән тутырылган газ җыю шешәсенә салыгыз, һәм Mg бар янып торачак. Калган көлне (бераз сары порошок Mg3N2) чыгарып, аз күләмдә су өстәп, дымлы кызыл литмус кәгазен зәңгәрләндерә торган газ (аммиак) чыгарыгыз. Реакция тигезләмәсе: 3Мг + Н2 = ут кабызу = Mg3N2 (магний нитриды); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3 ↑
Азотның бәйләү үзенчәлекләре һәм валентлы бәйләнеш структурасы
Нормаль шартларда N2 матдәсе бик тотрыклы булганга, кешеләр еш кына азотның химик актив булмаган элемент булуына ялгыш ышаналар. Чынлыкта, киресенчә, элементлы азот югары химик активлыкка ия. N (3.04) электронегативлыгы F һәм Oдан соң икенче урында тора, бу аның башка элементлар белән нык бәйләнеш булдыра алуын күрсәтә. Моннан тыш, N2 молекуласының бер матдәсенең тотрыклылыгы N атомының активлыгын күрсәтә. Проблема шунда ки, кешеләр N2 молекулаларын бүлмә температурасында һәм басымда активлаштыру өчен оптималь шартлар таба алмады. Ләкин табигатьтә, үсемлек төенендәге кайбер бактерияләр һавада N2ны аз энергия шартларында аз температурада һәм басымда азот кушылмаларына әйләндерә ала, һәм аларны үсемлек үсү өчен ашлама итеп куллана ала.
Шуңа күрә азот фиксировкасын өйрәнү һәрвакыт мөһим фәнни тикшеренү темасы булды. Шуңа күрә, азотның бәйләү үзенчәлекләрен һәм валентлы бәйләнеш структурасын җентекләп аңларга кирәк.
Заказ төре
N атомының валентлы электрон катлам структурасы 2s2p3, ягъни 3 бер электрон һәм бер пар электрон пар бар. Шуңа нигезләнеп, кушылмалар формалаштырганда, түбәндәге өч бәйләнеш төре барлыкка килергә мөмкин:
1. Ион бәйләнешләрен формалаштыру 2. Ковалент бәйләнешләр формалаштыру 3. Координация бәйләнешләрен формалаштыру
1. Ион бәйләнешләрен формалаштыру
N атомнары югары электронегативлыкка ия (3.04). Алар түбән электронегативлыгы булган металллар белән бинар нитридлар формалаштырганда, Li (электронегативлык 0.98), Ca (электронегативлык 1.00), һәм Mg (электронегативлык 1.31) кебек, алар 3 электрон ала һәм N3-ионнар ясый ала. N2 + 6 Li == 2 Li3N N2 + 3 Ca == Ca3N2 N2 + 3 Mg = ут кабызу = Mg3N2 N3- ионнары тискәре корылма һәм зуррак радиуска ия (171 сәгать). Алар су молекулалары белән очрашканда көчле гидролизацияләнәчәкләр. Шуңа күрә, ион кушылмалары коры хәлдә генә булырга мөмкин, һәм N3- гидратланган ионнары булмаячак.
2. Ковалент бәйләнешләр формалаштыру
N атомнары югары булмаган электронегативлыгы булган металл булмаган кушылмалар барлыкка килгәндә, түбәндәге ковалент бәйләнешләр барлыкка килә:
⑴N атомнары sp3 гибридизация халәтен ала, өч ковалент бәйләнеш формалаштыра, бер пар электрон парны саклый, һәм молекуляр конфигурация NH3, NF3, NCl3 һ.б кебек тригональ пирамидалы, дүрт ковалентлы бәйләнеш барлыкка килсә, молекуляр конфигурация NH4 + ионнары кебек регуляр тетрадрон.
⑵N атомнары sp2 гибридизация халәтен ала, ике ковалент бәйләнеш һәм бер бәйләнеш формалаштыра, һәм бер пар электрон парны саклый, һәм молекуляр конфигурация Cl - N = O кебек почмаклы. . NO3- ион. Азот кислотасы молекуласында N атомы өч O атомы белән өч σ бәйләнеш формалаштыра, һәм аның орбиталында пар электрон һәм ике O атомының бер π электроннары өч үзәкле дүрт электрон делокализацияләнгән π бәйләнешне барлыкка китерәләр. Нитрат ионында өч үзәк атом белән үзәк N атомы арасында дүрт үзәк алты электрон делокализацияләнгән зур бәйләнеш барлыкка килә. Бу структура азот кислотасында N атомының күренгән оксидлашу санын ясый. Зур π бәйләнешләр булу сәбәпле, нитрат гадәти шартларда җитәрлек тотрыклы. ⑶Н атом сп гибридизациясен кабул итә, ковалент өчле бәйләнеш формалаштыра һәм бер пар электрон электрон парны саклый. Молекуляр конфигурация сызыклы, мәсәлән, N2 молекуласында N атомы структурасы һәм CN-.
3. Координация облигацияләрен формалаштыру
Азот атомнары гади матдәләр яки кушылмалар барлыкка китергәндә, алар еш кына ялгыз электрон парларны саклыйлар, шуңа күрә мондый гади матдәләр яки кушылмалар металл ионнарын координацияләү өчен электрон пар донорлары булып эшли алалар. Мәсәлән, [Cu (NH3) 4] 2+ яки [Tu (NH2) 5] 7 һ.б.
Оксидлаштыру дәүләт-Гиббс ирекле энергия схемасы
Аны шулай ук азотның оксидлаштыру дәүләт-Гиббс ирекле энергия схемасыннан күрергә мөмкин, NH4 ионнарыннан кала, 0 оксидлашу саны булган N2 молекуласы схеманың ийрәкнең иң түбән ноктасында, бу N2 термодинамик булуын күрсәтә; азот кушылмаларына карата тотрыклы, башка оксидлаштыру саннары белән.
0 һәм +5 арасында оксидлашу саннары булган төрле азот кушылмаларының кыйммәтләре HNO3 һәм N2 ике ноктаны тоташтыручы сызык өстендә (диаграммадагы нокта сызыгы), шуңа күрә бу кушылмалар термодинамик яктан тотрыксыз һәм пропорциональ булмаган реакцияләргә омтылалар. Диаграммадагы N2 молекуласына караганда түбәнрәк булган NH4 + ионы. [1] Азотның оксидлашу торышы-Гиббсның аз энергия схемасы һәм N2 молекуласы структурасыннан, N2 элементының актив булмаганын күрергә мөмкин. Highгары температурада, югары басымда һәм катализатор булганда азот водород белән аммиак формалаштыра ала: Азот шартларында азот кислород белән кушылып азот оксиды барлыкка китерә ала: N2 + O2 = агызу = 2NO Азот оксиды кислород белән тиз кушыла азот диоксиды формалаштыру 2NO + O2 = 2NO2 Азот диоксиды суда эреп азот кислотасы, азот оксиды 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NOК Гидроэнергетик үсеш алган илләрдә бу реакция азот кислотасы җитештерү өчен кулланылган. N2 аммиак чыгару өчен водород белән реакциядә: N2 + 3H2 === (кире билге) 2NH3 N2 түбән ионлаштыру потенциалы булган һәм нитридлары ионлы нитридлар формалаштыру өчен югары такталы энергиягә ия. Мәсәлән: N2 металл литий белән бүлмә температурасында турыдан-туры реакция ясый ала: 6 Li + N2 === 2 Li3N N2 эшкәртү җир металллары белән Mg, Ca, Sr, Ba утлы температурада реакциядә: 3 Ca + N2 === Ca3N2 N2 була бор һәм алюминий белән янып торган температурада гына реакция ясыйлар: 2 B + N2 === 2 BN (макромолекула кушылмасы) N2 гадәттә кремний һәм башка төркем элементлары белән 1473K-тан югары температурада реакциядә.
Азот молекуласы бәйләнешкә өч пар электрон ярдәм итә, ягъни ике π бәйләнеш һәм бер σ бәйләнеш формалаштыра. Бу бәйләнешкә өлеш кертми, һәм бәйләү һәм анти-бәйләнеш энергияләре якынча офсет, һәм алар ялгыз электрон парларга тиң. N2 молекуласында N≡N өчле бәйләнеш булганлыктан, N2 молекуласы зур тотрыклылыкка ия, һәм аны атомга бүлү өчен 941,69kJ / мол энергия кирәк. N2 молекуласы билгеле диатомик молекулаларның иң тотрыклысы, һәм азотның чагыштырмача молекуляр массасы 28. Моннан тыш, азотны яндыру җиңел түгел һәм януны якламый.
Пост вакыты: 23-2024 июль
