Carl Scheele, yon chimis Swedish, ak Daniel Rutherford, yon botanis Scottish, te dekouvri nitwojèn separeman an 1772. Reveran Cavendish ak Lavoisier tou poukont yo te jwenn nitwojèn nan apeprè menm tan an. Azòt te rekonèt premye kòm yon eleman pa Lavoisier, ki te rele li "azo", sa vle di "inanim". Chaptal te nonmen nitwojèn nan eleman an 1790. Non an sòti nan mo grèk "nitre" (nitrat ki gen nitwojèn nan nitrat)
Manifaktirè pwodiksyon nitwojèn - Lachin pwodiksyon nitwojèn faktori ak founisè (xinfatools.com)
Sous Azòt
Azòt se 30yèm eleman ki pi abondan sou Latè. Lè nou konsidere ke nitwojèn konte pou 4/5 nan volim atmosferik la, oswa plis pase 78%, nou gen prèske san limit kantite nitwojèn ki disponib pou nou. Azòt egziste tou nan fòm nitrat nan yon varyete de mineral, tankou salpèt Chilyen (nitrat sodyòm), saltpeter oswa nitrat (nitrat potasyòm), ak mineral ki gen sèl amonyòm. Azòt prezan nan anpil molekil òganik konplèks, ki gen ladan pwoteyin ak asid amine ki prezan nan tout òganis vivan
Pwopriyete fizik
Azòt N2 se yon gaz san koulè, san gou, ak san odè nan tanperati chanm, epi li anjeneral ki pa toksik. Dansite gaz la nan kondisyon estanda se 1.25g / L. Azòt konte pou 78.12% nan total atmosfè a (fraksyon volim) epi li se eleman prensipal nan lè a. Gen anviwon 400 billions tòn gaz nan atmosfè a.
Anba presyon atmosferik estanda, lè refwadi a -195.8 ℃, li vin tounen yon likid san koulè. Lè refwadi a -209.86 ℃, nitwojèn likid vin tounen yon solid tankou nèj.
Azòt pa ka pran dife epi li konsidere kòm yon gaz asfiksi (sa vle di, respire nitwojèn pi bon kalite prive kò imen an nan oksijèn). Azòt gen yon solubility trè ba nan dlo. Nan 283K, yon volim dlo ka fonn apeprè 0.02 volim N2.
Pwopriyete chimik
Azòt gen pwopriyete chimik trè estab. Li difisil pou reyaji ak lòt sibstans nan tanperati chanm, men li ka sibi chanjman chimik ak sèten sibstans anba tanperati ki wo ak kondisyon enèji segondè, epi li ka itilize yo pwodwi nouvo sibstans ki itil pou moun.
Fòmil molekilè òbit molekil nitwojèn se KK σs2 σs*2 σp2 σp*2 πp2. Twa pè elektwon kontribye nan lyezon, se sa ki, de lyezon π ak yon lyezon σ yo fòme. Pa gen okenn kontribisyon nan lyezon, ak enèji lyezon ak anti-lyezon yo apeprè konpanse, epi yo ekivalan a pè elèktron Lone. Piske gen yon lyezon trip N≡N nan molekil N2 a, molekil N2 a gen gwo estabilite, epi li pran 941.69 kJ/mol enèji pou dekonpoze l an atòm. Molekil N2 a se pi estab nan molekil dyatomik li te ye yo, ak mas molekilè relatif nan nitwojèn se 28. Anplis, nitwojèn pa fasil pou boule epi li pa sipòte konbisyon.
Metòd tès la
Mete ba Mg ki boule a nan boutèy kolekte gaz ki ranpli ak nitwojèn, epi ba Mg la ap kontinye boule. Ekstrè sann ki rete a (yon ti kras jòn poud Mg3N2), ajoute yon ti kantite dlo, epi pwodui yon gaz (amonyak) ki vin mouye papye litmus wouj la ble. Ekwasyon reyaksyon: 3Mg + N2 = ignisyon = Mg3N2 (nitrure mayezyòm); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
Karakteristik lyezon ak estrikti kosyon valans nan nitwojèn
Paske sèl sibstans N2 a trè estab nan kondisyon nòmal, moun souvan kwè ke nitwojèn se yon eleman chimik inaktif. An reyalite, okontrè, nitwojèn elemantè gen gwo aktivite chimik. Elektwonegativite N (3.04) se dezyèm sèlman apre F ak O, sa ki endike ke li ka fòme lyezon fò ak lòt eleman. Anplis de sa, estabilite nan molekil N2 sibstans sèl la jis montre aktivite atòm N la. Pwoblèm lan se ke moun poko jwenn kondisyon yo pi bon pou aktive molekil N2 nan tanperati chanm ak presyon. Men, nan lanati, kèk bakteri sou nodul plant yo ka konvèti N2 nan lè a nan konpoze nitwojèn nan kondisyon ki ba-enèji nan tanperati nòmal ak presyon, epi sèvi ak yo kòm angrè pou kwasans rekòt.
Se poutèt sa, etid la nan fiksasyon nitwojèn te toujou yon sijè enpòtan rechèch syantifik. Se poutèt sa, li nesesè pou nou konprann karakteristik sa yo lyezon ak estrikti kosyon valans nan nitwojèn an detay.
Kalite kosyon
Estrikti kouch elèktron valans nan atòm N la se 2s2p3, se sa ki, gen 3 elektwon sèl ak yon pè pè elèktron sèl. Ki baze sou sa a, lè fòme konpoze, twa kalite kosyon sa yo ka pwodwi:
1. Fòme lyezon iyonik 2. Fòme lyezon kovalan 3. Fòme lyezon kowòdinasyon
1. Fòme lyezon iyonik
N atòm yo gen yon elektwonegativite segondè (3.04). Lè yo fòme nitrur binè ak metal ki gen pi ba elektwonegativite, tankou Li (elektronegativite 0.98), Ca (elektronegativite 1.00), ak Mg (elektronegativite 1.31), yo ka jwenn 3 elektwon epi fòme iyon N3-. N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg =enflame= Mg3N2 N3- iyon yo gen yon chaj negatif ki pi wo ak yon reyon pi gwo (171pm). Yo pral fòtman idrolize lè yo rankontre molekil dlo. Se poutèt sa, konpoze iyonik ka egziste sèlman nan yon eta sèk, epi pa pral gen okenn iyon idrate nan N3-.
2. Fòmasyon lyezon kovalan
Lè N atòm fòme konpoze ak ki pa metal ak elektwonegativite ki pi wo, lyezon kovalan sa yo fòme:
⑴N atòm pran eta ibridasyon sp3, fòme twa lyezon kovalan, kenbe yon pè pè elèktron sèl, ak konfigirasyon molekilè a se piramidal trigonal, tankou NH3, NF3, NCl3, elatriye. Si kat lyezon kovalan yo fòme, konfigirasyon molekilè a se yon tetraèd regilye, tankou iyon NH4+.
⑵N atòm pran eta ibridasyon sp2, fòme de lyezon kovalan ak yon lyezon, epi kenbe yon pè pè elèktron, ak konfigirasyon molekilè a angilè, tankou Cl-N=O. (N atòm fòme yon lyezon σ ak yon lyezon π ak atòm Cl, ak yon pè pè elèktron sou N atòm fè molekil la triyangilè.) Si pa gen okenn pè elèktron sèl, konfigirasyon molekilè a se triyangilè, tankou molekil HNO3 oswa NO3- ion. Nan molekil asid nitrique, N atòm fòme twa lyezon σ ak twa atòm O respektivman, ak yon pè elektwon sou orbital π li yo ak yon sèl elektwon π nan de atòm O fòme yon lyezon π twa sant kat-elektron delokalize. Nan ion nitrat, yon kat sant sis-elektron delokalize gwo π kosyon fòme ant twa atòm O ak atòm N santral la. Estrikti sa a fè nimewo oksidasyon aparan N atòm nan asid nitrique +5. Akòz prezans gwo lyezon π, nitrat ase ki estab nan kondisyon nòmal. ⑶N atòm adopte ibridasyon sp pou fòme yon lyezon trip kovalan epi li kenbe yon pè pè elèktron sèl. Konfigirasyon molekilè a se lineyè, tankou estrikti N atòm nan molekil N2 ak CN-.
3. Fòmasyon lyezon kowòdinasyon
Lè atòm nitwojèn fòme sibstans ki senp oswa konpoze, yo souvan kenbe pè elèktron sèl, kidonk sibstans ki senp oswa konpoze sa yo ka aji kòm donatè pè elektwon pou kowòdone ak iyon metal. Pa egzanp, [Cu(NH3)4]2+ oswa [Tu(NH2)5]7, elatriye.
Eta oksidasyon-Dyagram enèji gratis Gibbs
Li ka wè tou nan dyagram enèji gratis eta oksidasyon-Gibbs nan nitwojèn ki, eksepte pou iyon NH4, molekil N2 ki gen yon nimewo oksidasyon 0 se nan pwen ki pi ba nan koub la nan dyagram nan, ki endike ke N2 se tèmodinamik. ki estab parapò ak konpoze nitwojèn ak lòt nimewo oksidasyon.
Valè divès konpoze nitwojèn ak nimewo oksidasyon ant 0 ak +5 yo tout pi wo pase liy ki konekte de pwen yo HNO3 ak N2 (liy pwentiye nan dyagram nan), kidonk konpoze sa yo se tèmodinamikman enstab ak tandans fè reyaksyon disproporsyon. Sèl youn nan dyagram nan ki gen yon valè pi ba pase molekil N2 a se ion NH4+ la. [1] Soti nan dyagram enèji gratis eta oksidasyon-Gibbs nan nitwojèn ak estrikti molekil N2, li ka wè ke elemantal N2 inaktif. Sèlman anba tanperati ki wo, presyon ki wo ak prezans yon katalis ka azòt reyaji ak idwojèn pou fòme amonyak: Nan kondisyon egzeyat, nitwojèn ka konbine avèk oksijèn pou fòme oksid nitrique: N2 + O2 = egzeyat = 2NO oksid nitrique byen vit konbine avèk oksijèn. fòm diyoksid nitwojèn 2NO+O2=2NO2 Diyoksid nitwojèn fonn nan dlo pou fòme asid nitrique, oksid nitrique 3NO2+H2O=2HNO3+NO Nan peyi ki gen énergie énergie devlope, yo te itilize reyaksyon sa a pou pwodui asid nitrique. N2 reyaji ak idwojèn pou pwodui amonyak: N2+3H2=== (siy revèsib) 2NH3 N2 reyaji ak metal ki gen anpil potansyèl ionizasyon epi ki gen nitrur ki gen gwo enèji lasi pou fòme nitrur iyonik. Pa egzanp: N2 ka reyaji dirèkteman ak metalik ityòm nan tanperati chanm: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 reyaji ak metal alkalin tè Mg, Ca, Sr, Ba nan tanperati enkandesan: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 kapab sèlman reyaji ak bor ak aliminyòm nan tanperati enkandesan: 2 B + N2=== 2 BN (konpoze makromolekil) N2 jeneralman reyaji ak Silisyòm ak lòt eleman gwoup nan yon tanperati ki pi wo pase 1473K.
Molekil nitwojèn kontribye twa pè elektwon nan lyezon, se sa ki fòme de lyezon π ak yon lyezon σ. Li pa kontribye nan lyezon, ak enèji lyezon ak anti-lyezon yo apeprè konpanse, epi yo ekivalan a pè elèktron Lone. Paske gen yon lyezon trip N≡N nan molekil N2 a, molekil N2 a gen gwo estabilite, epi li pran 941.69kJ/mol enèji pou dekonpoze l an atòm. Molekil N2 a se pi estab nan molekil dyatomik li te ye yo, ak mas molekilè relatif nan nitwojèn se 28. Anplis, nitwojèn pa fasil pou boule epi li pa sipòte konbisyon.
Lè poste: 23-Jul-2024
