Gabungan nitrogen dengan logam 6 huruf. Nitrogen dan sebatiannya
Unsur kimia nitrogen hanya membentuk satu bahan ringkas. Bahan ini adalah gas dan dibentuk oleh molekul diatomik, i.e. mempunyai formula N 2. Walaupun fakta bahawa unsur kimia nitrogen mempunyai keelektronegatifan tinggi, nitrogen molekul N2 adalah bahan yang sangat lengai. Fakta ini disebabkan oleh fakta bahawa molekul nitrogen mengandungi ikatan rangkap tiga yang sangat kuat (N≡N). Atas sebab ini, hampir semua tindak balas dengan nitrogen berlaku hanya pada suhu tinggi.
Interaksi nitrogen dengan logam
Satu-satunya bahan yang bertindak balas dengan nitrogen dalam keadaan normal ialah litium:
Fakta yang menarik ialah dengan baki logam aktif, i.e. tanah beralkali dan beralkali, nitrogen bertindak balas hanya apabila dipanaskan:
Interaksi nitrogen dengan logam aktiviti sederhana dan rendah (kecuali Pt dan Au) juga mungkin, tetapi memerlukan suhu yang lebih tinggi.
Nitrida logam aktif mudah dihidrolisis oleh air:
Serta larutan asid, contohnya:
Interaksi nitrogen dengan bukan logam
Nitrogen bertindak balas dengan hidrogen apabila dipanaskan dengan kehadiran pemangkin. Tindak balas boleh diterbalikkan, oleh itu, untuk meningkatkan hasil ammonia dalam industri, proses itu dijalankan pada tekanan tinggi:
Sebagai agen pengurangan, nitrogen bertindak balas dengan fluorin dan oksigen. Tindak balas dengan fluorin berlaku di bawah tindakan nyahcas elektrik:
Tindak balas dengan oksigen berlaku di bawah pengaruh nyahcas elektrik atau pada suhu lebih daripada 2000 o C dan boleh diterbalikkan:
Daripada bukan logam, nitrogen tidak bertindak balas dengan halogen dan sulfur.
Interaksi nitrogen dengan bahan kompleks
Sifat kimia fosforus
Terdapat beberapa pengubahsuaian alotropik fosforus, khususnya fosforus putih, fosforus merah dan fosforus hitam.
Fosforus putih dibentuk oleh molekul P4 tetraatomik dan bukan pengubahsuaian fosforus yang stabil. beracun. Pada suhu bilik ia lembut dan, seperti lilin, mudah dipotong dengan pisau. Ia mengoksida secara perlahan di udara, dan disebabkan oleh keanehan mekanisme pengoksidaan tersebut, ia bersinar dalam gelap (fenomena chemiluminescence). Walaupun dengan pemanasan yang rendah, pencucuhan spontan fosforus putih adalah mungkin.
Daripada semua pengubahsuaian alotropik, fosforus putih adalah yang paling aktif.
Fosforus merah terdiri daripada molekul panjang komposisi berubah-ubah Pn. Sesetengah sumber menunjukkan bahawa ia mempunyai struktur atom, tetapi lebih tepat untuk mempertimbangkan struktur molekulnya. Oleh kerana ciri-ciri strukturnya, ia adalah bahan yang kurang aktif berbanding dengan fosforus putih; khususnya, tidak seperti fosforus putih, ia teroksida dengan lebih perlahan di udara dan memerlukan pencucuhan untuk menyala.
Fosforus hitam terdiri daripada rantaian berterusan P n dan mempunyai struktur berlapis yang serupa dengan struktur grafit, itulah sebabnya ia kelihatan serupa dengannya. Pengubahsuaian alotropik ini mempunyai struktur atom. Yang paling stabil daripada semua pengubahsuaian alotropik fosforus, yang paling pasif secara kimia. Atas sebab ini, sifat kimia fosforus yang dibincangkan di bawah harus dikaitkan terutamanya dengan fosforus putih dan merah.
Interaksi fosforus dengan bukan logam
Kereaktifan fosforus lebih tinggi daripada nitrogen. Oleh itu, fosforus dapat terbakar selepas penyalaan dalam keadaan normal, membentuk oksida berasid P 2 O 5:
dan dengan kekurangan oksigen, fosforus (III) oksida:
Tindak balas dengan halogen juga sengit. Oleh itu, semasa pengklorinan dan brominasi fosforus, bergantung kepada perkadaran reagen, fosforus trihalida atau pentahalida terbentuk:
Oleh kerana sifat pengoksidaan iodin yang jauh lebih lemah berbanding dengan halogen lain, pengoksidaan fosforus dengan iodin hanya mungkin berlaku kepada keadaan pengoksidaan +3:
Tidak seperti nitrogen fosforus tidak bertindak balas dengan hidrogen.
Interaksi fosforus dengan logam
Fosforus bertindak balas apabila dipanaskan dengan logam aktif dan logam aktiviti perantaraan untuk membentuk fosfida:
Fosfida logam aktif, seperti nitrida, dihidrolisiskan oleh air:
Serta larutan akueus asid bukan pengoksida:
Interaksi fosforus dengan bahan kompleks
Fosforus dioksidakan oleh asid pengoksidaan, khususnya asid nitrik dan sulfurik pekat:
Anda harus tahu bahawa fosforus putih bertindak balas dengan larutan alkali berair. Walau bagaimanapun, disebabkan kekhususan, keupayaan untuk menulis persamaan untuk interaksi sedemikian pada Peperiksaan Negeri Bersepadu dalam kimia belum lagi diperlukan.
Walau bagaimanapun, bagi mereka yang menuntut 100 mata, untuk ketenangan fikiran mereka sendiri, anda boleh mengingati ciri berikut interaksi fosforus dengan larutan alkali dalam sejuk dan apabila dipanaskan.
Dalam keadaan sejuk, interaksi fosforus putih dengan larutan alkali berjalan dengan perlahan. Reaksi ini disertai dengan pembentukan gas dengan bau ikan busuk - fosfin dan sebatian dengan keadaan pengoksidaan fosforus +1 yang jarang berlaku:
Apabila fosforus putih bertindak balas dengan larutan alkali pekat semasa mendidih, hidrogen dibebaskan dan fosfit terbentuk:
Berada di alam semula jadi.
Nitrogen berlaku di alam terutamanya dalam keadaan bebas. Di udara, pecahan isipadunya ialah 78.09%, dan pecahan jisimnya ialah 75.6%. Sebatian nitrogen terdapat dalam kuantiti yang kecil dalam tanah. Nitrogen adalah sebahagian daripada protein dan banyak sebatian organik semula jadi. Jumlah kandungan nitrogen dalam kerak bumi ialah 0.01%.
resit.
Dalam teknologi, nitrogen diperoleh daripada udara cecair. Seperti yang anda tahu, udara adalah campuran gas, terutamanya nitrogen dan oksigen. Udara kering di permukaan bumi mengandungi (dalam pecahan isipadu): nitrogen 78.09%, oksigen 20.95%, gas mulia 0.93%, karbon monoksida (IV) 0.03%, serta kekotoran rawak - habuk, mikroorganisma , hidrogen sulfida, sulfur oksida ( IV), dsb. Untuk mendapatkan nitrogen, udara dipindahkan ke keadaan cecair, dan kemudian nitrogen diasingkan daripada oksigen kurang meruap melalui penyejatan (iaitu takat didih nitrogen -195.8 °C, oksigen -183 °C). Nitrogen yang diperoleh dengan cara ini mengandungi kekotoran gas mulia (terutamanya argon). Nitrogen tulen boleh diperolehi dalam keadaan makmal dengan mengurai ammonium nitrit apabila dipanaskan:
NH 4 NO 2 = N 2 + 2H 2 O
Ciri-ciri fizikal. Nitrogen ialah gas tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa, lebih ringan daripada udara. Keterlarutan dalam air adalah kurang daripada oksigen: pada 20 0 C, 15.4 ml nitrogen larut dalam 1 liter air (oksigen 31 ml). Oleh itu, dalam udara yang terlarut dalam air, kandungan oksigen berbanding nitrogen adalah lebih besar daripada di atmosfera. Keterlarutan nitrogen yang rendah dalam air, serta takat didihnya yang sangat rendah, dijelaskan oleh interaksi antara molekul yang sangat lemah antara molekul nitrogen dan air, dan antara molekul nitrogen.
Nitrogen semulajadi terdiri daripada dua isotop stabil dengan nombor jisim 14 (99.64%) dan 15 (0.36%).
Sifat kimia.
Pada suhu bilik, nitrogen bergabung secara langsung hanya dengan litium:
6Li + N 2 = 2Li 3 N
Ia bertindak balas dengan logam lain hanya pada suhu tinggi, membentuk nitrida. Sebagai contoh:
3Ca + N 2 = Ca 3 N 2, 2Al + N 2 = 2AlN
Nitrogen bergabung dengan hidrogen dengan kehadiran mangkin pada tekanan dan suhu tinggi:
N2 + 3H2 = 2NH3
Pada suhu arka elektrik (3000-4000 darjah), nitrogen bergabung dengan oksigen:
Permohonan. Nitrogen digunakan dalam kuantiti yang banyak untuk menghasilkan ammonia. Digunakan secara meluas untuk mencipta persekitaran lengai - mengisi lampu elektrik pijar dan ruang kosong dalam termometer merkuri, apabila mengepam cecair mudah terbakar. Ia digunakan untuk menitrasi permukaan produk keluli, i.e. tepu permukaannya dengan nitrogen pada suhu tinggi. Akibatnya, nitrida besi terbentuk di lapisan permukaan, yang memberikan kekerasan yang lebih besar kepada keluli. Keluli ini boleh menahan pemanasan sehingga 500 °C tanpa kehilangan kekerasannya.
Nitrogen adalah penting untuk kehidupan tumbuhan dan haiwan, kerana ia adalah sebahagian daripada bahan protein. Sebatian nitrogen digunakan dalam pengeluaran baja mineral, bahan letupan dan dalam banyak industri.
Soalan No 48.
Ammonia, sifatnya, kaedah pengeluaran. Penggunaan ammonia dalam ekonomi negara. Ammonium hidroksida. Garam ammonium, sifat dan kegunaannya. Baja nitrogen dengan bentuk ammonium nitrogen. Tindak balas kualitatif kepada ion ammonium.
Ammonia – gas tidak berwarna dengan bau ciri, hampir dua kali lebih ringan daripada udara. Apabila tekanan dinaikkan atau disejukkan, ia mudah cair menjadi cecair tidak berwarna. Ammonia sangat larut dalam air. Larutan ammonia dalam air dipanggil air ammonia atau ammonia. Apabila mendidih, ammonia terlarut tersejat daripada larutan.
Sifat kimia.
Interaksi dengan asid:
NH 3 + HCl = NH 4 Cl, NH 3 + H 3 PO 4 = NH 4 H 2 PO 4
Interaksi dengan oksigen:
4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O
Pemulihan tembaga:
3CuO + 2NH 3 = 3Cu + N 2 + 3H 2 O
resit.
2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2NH 3 + 2H 2 O
N2 + 3H2 = 2NH3
Permohonan.
Ammonia cecair dan larutan akueusnya digunakan sebagai baja cecair.
Ammonium hidroksida (ammonium hidroksida) – NH 4 OH
Garam ammonium dan sifatnya. Garam ammonium terdiri daripada kation ammonium dan anion asid. Strukturnya serupa dengan garam ion logam bercas tunggal yang sepadan. Garam ammonium diperoleh dengan bertindak balas ammonia atau larutan berairnya dengan asid. Sebagai contoh:
NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3
Mereka mempamerkan sifat umum garam, i.e. berinteraksi dengan larutan alkali, asid dan garam lain:
NH 4 Cl + NaOH = NaCl + H 2 O + NH 3
2NH 4 Cl + H 2 SO 4 = (NH 4) 2 SO 4 + 2HCl
(NH 4) 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 + 2NH 4 Cl
Permohonan. Ammonium nitrat (ammonium nitrate) NH4NO3 digunakan sebagai baja nitrogen dan untuk pengeluaran bahan letupan - ammonit;
Ammonium sulfat (NH4)2SO4 - sebagai baja nitrogen murah;
Ammonium bikarbonat NH4HCO3 dan ammonium karbonat (NH4)2CO3 - dalam industri makanan dalam pengeluaran produk gula-gula tepung sebagai agen penaik kimia, dalam pencelupan kain, dalam pengeluaran vitamin, dalam perubatan;
Ammonium klorida (ammonia) NH4Cl - dalam sel galvanik (bateri kering), semasa pematerian dan tinning, dalam industri tekstil, sebagai baja, dalam perubatan veterinar.
Baja ammonium (ammonia). mengandungi nitrogen dalam bentuk ion ammonium dan mempunyai kesan pengasidan pada tanah, yang membawa kepada kemerosotan sifatnya dan baja yang kurang berkesan, terutamanya apabila digunakan secara kerap pada tanah yang tidak berkapur dan tidak subur. Tetapi baja ini juga mempunyai kelebihannya: ammonium kurang terdedah kepada larut lesap, kerana ia diperbaiki oleh zarah tanah dan diserap oleh mikroorganisma, dan, sebagai tambahan, proses nitrophifikasi berlaku dengannya di dalam tanah, i.e. penukaran oleh mikroorganisma kepada nitrat. Daripada baja ammonium, ammonium klorida adalah yang paling kurang sesuai untuk tanaman sayuran kerana ia mengandungi klorin yang cukup banyak.
Tindak balas kualitatif kepada ion ammonium.
Sifat yang sangat penting bagi garam ammonium ialah interaksinya dengan larutan alkali. Tindak balas ini dikesan oleh garam ammonium (ion ammonium) melalui bau ammonia yang dibebaskan atau dengan penampilan warna biru pada kertas litmus merah basah:
NH 4 + + OH - = NH 3 + H 2 O
| " |
Sebatian dengan bukan logam
Semua nitrogen halida NG 3 diketahui. Trifluorida NF 3 diperoleh dengan bertindak balas fluorin dengan ammonia:
3F 2 + 4NH 3 = 3 NH 4 F + NF 3
Nitrogen trifluoride ialah gas toksik tidak berwarna yang molekulnya mempunyai struktur piramid. Atom fluorin terletak di dasar piramid, dan bahagian atas diduduki oleh atom nitrogen dengan pasangan elektron tunggal. NF 3 sangat tahan terhadap pelbagai bahan kimia dan haba.
Baki nitrogen trihalida adalah endotermik dan oleh itu tidak stabil dan reaktif. NCl 3 dibentuk dengan menghantar gas klorin ke dalam larutan ammonium klorida yang kuat:
3Cl 2 + NH 4 Cl = 4HCl + NCl 3
Nitrogen triklorida ialah cecair yang sangat meruap (t titik didih = 71 darjah C) dengan bau pedas. Pemanasan atau hentaman sedikit disertai dengan letupan yang membebaskan sejumlah besar haba. Dalam kes ini, NCl 3 terurai kepada unsur. Trihalides NBr 3 dan NI 3 adalah kurang stabil.
Derivatif nitrogen dengan kalkogen adalah sangat tidak stabil kerana endotermiknya yang kuat. Kesemuanya kurang dikaji dan meletup apabila dipanaskan dan terkena.
Sambungan kepada logam
Nitrida seperti garam diperoleh melalui sintesis langsung daripada logam dan nitrogen. Nitrida seperti garam terurai dengan air dan asid cair:
Mg 3 N 2 + 6N 2 = 3 Mg(OH) 2 + 2NH 3
Ca 3 N 2 + 8HCl = 3CaCl 2 + 2NH 4 Cl
Kedua-dua tindak balas membuktikan sifat asas nitrida logam aktif.
Nitrida seperti logam dihasilkan dengan memanaskan logam dalam suasana nitrogen atau ammonia. Oksida, halida dan hidrida logam peralihan boleh digunakan sebagai bahan permulaan:
2Ta + N 2 = 2TaN; Mn 2 O 3 + 2NH 3 = 2 MnN + 3H 2 O
CrCl 3 + NH 3 = CrN + 3HCl; 2TiN 2 + 2NH 3 = 2TiN +5H 2
Penggunaan nitrogen dan sebatian yang mengandungi nitrogen
Skop penggunaan nitrogen sangat luas - pengeluaran baja, bahan letupan, ammonia, yang digunakan dalam perubatan. Baja yang mengandungi nitrogen adalah yang paling berharga. Baja tersebut termasuk ammonium nitrat, urea, ammonia, dan natrium nitrat. Nitrogen adalah sebahagian daripada molekul protein, itulah sebabnya tumbuhan memerlukannya untuk pertumbuhan dan perkembangan normal. Sebatian penting nitrogen dengan hidrogen seperti ammonia digunakan dalam unit penyejukan; ammonia, yang beredar melalui sistem paip tertutup, menghilangkan sejumlah besar haba semasa penyejatannya. Kalium nitrat digunakan untuk menghasilkan serbuk hitam, dan serbuk mesiu digunakan dalam senapang memburu dan untuk penerokaan deposit bijih yang terletak di bawah tanah. Serbuk hitam diperoleh daripada pyroxylin, ester selulosa dan asid nitrik. Bahan letupan organik berasaskan nitrogen digunakan untuk membina terowong di pergunungan (TNT, nitrogliserin).
