Carl Scheele kimikari suediarrak eta Daniel Rutherford botanikari eskoziarrak 1772an bereizita aurkitu zuten nitrogenoa. Cavendish eta Lavoisier erreverendoak ere modu independentean lortzen zuten nitrogenoa, gutxi gorabehera. Nitrogenoa elementu gisa aitortu zuen lehen aldiz Lavoisier-ek, eta "azo" izena jarri zion, "bizigabea" esan nahi duena. Chaptal-ek nitrogeno elementuari izena eman zion 1790ean. Izena "nitre" hitz grekotik dator (nitratoan nitrogenoa duen nitratoa).
Nitrogeno iturriak
Nitrogenoa Lurreko 30. elementurik ugariena da. Nitrogenoa bolumen atmosferikoaren 4/5 hartzen duela kontuan hartuta, hau da, % 78 baino gehiago, nitrogeno kantitate ia mugagabea dugu eskura. Nitrogenoa nitrato moduan ere badago hainbat mineraletan, hala nola Txileko salitroa (sodio nitratoa), salitroa edo nitratoa (potasio nitratoa) eta amonio-gatzak dituzten mineralak. Nitrogenoa molekula organiko konplexu askotan dago, izaki bizidun guztietan dauden proteinak eta aminoazidoak barne
Propietate fisikoak
Nitrogenoa N2 kolorerik, zaporerik gabeko eta usainik gabeko gasa da giro-tenperaturan, eta normalean ez da toxikoa. Gasaren dentsitatea baldintza estandarretan 1,25 g/L da. Nitrogenoa atmosfera osoaren % 78,12 hartzen du (bolumen-frakzioa) eta airearen osagai nagusia da. Atmosferan 400 bilioi tona gas inguru daude.
Presio atmosferiko estandarrean, -195,8 ℃-ra hozten denean, kolorerik gabeko likido bihurtzen da. -209,86 ℃-ra hozten denean, nitrogeno likidoa elur itxurako solido bihurtzen da.
Nitrogenoa ez da sukoia eta gas asfixiatzailetzat hartzen da (hau da, nitrogeno purua arnastea giza gorputzari oxigenoa kentzen dio). Nitrogenoak oso disolbagarritasun txikia du uretan. 283K-tan, ur bolumen batek 0,02 bolumen inguru disolba ditzake N2.
Propietate kimikoak
Nitrogenoak propietate kimiko oso egonkorrak ditu. Zaila da giro-tenperaturan beste substantziekin erreakzionatzea, baina tenperatura altuko eta energia handiko baldintzetan substantzia batzuekin aldaketa kimikoak jasan ditzake, eta gizakiarentzat erabilgarriak diren substantzia berriak sortzeko erabil daiteke.
Nitrogeno molekulen orbital molekularren formula KK σs2 σs*2 σp2 σp*2 πp2 da. Hiru elektroi-parek laguntzen dute lotura egiten, hau da, bi π lotura eta σ lotura bat sortzen dira. Ez dago loturarako ekarpenik, eta lotura eta loturaren aurkako energiak gutxi gorabehera konpentsatuta daude, eta elektroi bikote bakartien baliokideak dira. N2 molekulan N≡N lotura hirukoitza dagoenez, N2 molekulak egonkortasun handia du, eta 941,69 kJ/mol energia behar du atomotan deskonposatzeko. N2 molekula ezagutzen diren molekula diatomikoen artean egonkorrena da, eta nitrogenoaren masa molekular erlatiboa 28 da. Gainera, nitrogenoa ez da erretzen erraza eta ez du errekuntza onartzen.
Proba metodoa
Jarri erretzen den Mg barra nitrogenoz betetako gasa biltzeko botilara, eta Mg barrak erretzen jarraituko du. Atera geratzen den errautsa (hauts apur bat horia Mg3N2), ur kopuru txiki bat gehitu eta tornasol-paper gorri bustia urdin bihurtzen duen gas bat (amoniakoa) sortu. Erreakzio-ekuazioa: 3Mg + N2 = piztea = Mg3N2 (magnesio nitruroa); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
Nitrogenoaren lotura-ezaugarriak eta balentzia-lotura-egitura
N2 substantzia bakarra baldintza normaletan oso egonkorra denez, jendeak sarritan oker uste du nitrogenoa elementu kimiko inaktibo bat dela. Izan ere, aitzitik, nitrogeno elementalak jarduera kimiko handia du. N (3.04) elektronegatibitatea F eta O-ren atzetik bigarrena da, beste elementu batzuekin lotura sendoak sor ditzakeela adierazten duena. Gainera, substantzia bakarreko N2 molekularen egonkortasunak N atomoaren jarduera besterik ez du erakusten. Arazoa da jendeak ez duela oraindik aurkitu N2 molekulak giro-tenperaturan eta presioan aktibatzeko baldintza optimoak. Baina naturan, landare-noduluetan dauden bakterio batzuek aireko N2 nitrogeno konposatu bihur dezakete energia baxuko baldintzetan tenperatura eta presio normaletan, eta laboreak hazteko ongarri gisa erabil ditzakete.
Horregatik, nitrogenoaren finkapenaren azterketa beti izan da ikerketa zientifikoko gai garrantzitsua. Horregatik, beharrezkoa da nitrogenoaren lotura-ezaugarriak eta balentzia-lotura-egitura zehatz-mehatz ulertzea.
Bonu mota
N atomoaren balentzia-elektroi-geruzaren egitura 2s2p3 da, hau da, 3 elektroi bakar eta elektroi pare bakarti daude. Horren arabera, konposatuak osatzerakoan, hiru lotura mota hauek sor daitezke:
1. Lotura ionikoak sortzea 2. Lotura kobalenteak sortzea 3. Koordinazio loturak sortzea
1. Lotura ionikoak eratuz
N atomoek elektronegatibitate handia dute (3,04). Elektronegatibitate txikiagoa duten metalekin nitruro bitarrak eratzen dituztenean, hala nola Li (elektronegatibitatea 0,98), Ca (elektronegatibitatea 1,00) eta Mg (elektronegatibitatea 1,31), 3 elektroi lor ditzakete eta N3- ioiak sor ditzakete. N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg =piztu= Mg3N2 N3- ioiek karga negatibo handiagoa eta erradio handiagoa dute (171pm). Ur molekulak topatzen dituztenean biziki hidrolizatuko dira. Hori dela eta, konposatu ionikoak egoera lehorrean bakarrik egon daitezke, eta ez da N3- ioi hidrataturik egongo.
2. Lotura kobalenteen eraketa
N atomoek elektronegatibitate handiagoa duten ez-metalekin konposatuak osatzen dituztenean, lotura kobalente hauek sortzen dira:
⑴N atomoek sp3 hibridazio-egoera hartzen dute, hiru lotura kobalente sortzen dituzte, elektroi-pare bakarti bat mantentzen dute eta konfigurazio molekularra piramidal trigonala da, hala nola NH3, NF3, NCl3, etab. Lau lotura bakun kobalente sortzen badira, konfigurazio molekularra da. tetraedro erregularra, hala nola NH4+ ioiak.
⑵N atomoek sp2 hibridazio-egoera hartzen dute, bi lotura kobalente eta lotura bat osatzen dute eta elektroi-pare bakarti bat mantentzen dute, eta konfigurazio molekularra angeluarra da, hala nola Cl—N=O. (N atomoek σ lotura eta π lotura bat osatzen dute Cl atomoarekin, eta N atomoko elektroi bikote bakarti batek molekula triangeluarra bihurtzen du.) Elektroi bikote bakarrik ez badago, konfigurazio molekularra triangeluarra da, HNO3 molekula edo NO3- ioia. Azido nitrikoaren molekulan, N atomoak hiru σ lotura eratzen ditu hiru O atomorekin hurrenez hurren, eta elektroi pare batek bere π orbitalean eta bi O atomoren π elektroi bakarrek hiru zentroko lau elektroi deslokalizatutako π lotura osatzen dute. Nitrato-ioian, lau zentroko sei elektroi deslokalizatutako π lotura handi bat osatzen da hiru O atomo eta N atomo zentralaren artean. Egitura honek N atomoaren itxurazko oxidazio-zenbakia egiten du azido nitrikoan +5. π lotura handien presentzia dela eta, nitratoa nahikoa egonkorra da baldintza normaletan. ⑶N atomoak sp hibridazioa hartzen du lotura hirukoitz kobalentea sortzeko eta elektroi bikote bakarti bat mantentzen du. Konfigurazio molekularra lineala da, hala nola N atomoaren egitura N2 molekulan eta CN-.
3. Koordinazio-loturak eratzea
Nitrogeno atomoek substantzia edo konposatu sinpleak osatzen dituztenean, askotan elektroi-pare bakartiak mantentzen dituzte, beraz, substantzia edo konposatu sinple horiek elektroi-pare emaile gisa jardun dezakete ioi metalikoekin koordinatzeko. Adibidez, [Cu(NH3)4]2+ edo [Tu(NH2)5]7, etab.
Oxidazio egoera-Gibbs energia askearen diagrama
Nitrogenoaren oxidazio egoera-Gibbs energia askearen diagramatik ere ikus daiteke, NH4 ioiak izan ezik, 0 oxidazio-zenbakia duen N2 molekula diagramako kurbaren punturik baxuenean dagoela, eta horrek adierazten du N2 termodinamikoki dagoela. egonkorra beste oxidazio-zenbaki batzuekiko nitrogeno-konposatuekiko.
0 eta +5 arteko oxidazio-zenbakiak dituzten nitrogeno-konposatuen balioak HNO3 eta N2 bi puntuak lotzen dituen lerroaren gainetik daude (diagramako puntu-lerroa), beraz, konposatu hauek termodinamikoki ezegonkorrak dira eta neurrigabeko erreakzioetarako joera dute. Diagramako N2 molekula baino balio baxuagoa duen bakarra NH4+ ioia da. [1] Nitrogenoaren oxidazio egoera-Gibbs energia askearen diagramatik eta N2 molekularen egituratik, N2 elementala inaktiboa dela ikus daiteke. Tenperatura altuan, presio altuan eta katalizatzaile baten presentzian soilik nitrogenoak hidrogenoarekin erreakzionatu dezake amoniakoa sortzeko: Deskarga-baldintzetan, nitrogenoa oxigenoarekin konbinatu daiteke oxido nitrikoa sortzeko: N2+O2=deskarga=2NO Oxido nitrikoa azkar konbinatzen da oxigenoarekin nitrogeno dioxidoa eratu 2NO+O2=2NO2 Nitrogeno dioxidoa uretan disolbatzen da azido nitrikoa sortzeko, oxido nitrikoa 3NO2+H2O=2HNO3+NO Hidroenergia garatua duten herrialdeetan, erreakzio hau azido nitrikoa sortzeko erabili da. N2-k hidrogenoarekin erreakzionatzen du amoniakoa sortzeko: N2+3H2=== (zeinu itzulgarria) 2NH3 N2-k ionizazio-potentzial baxua duten metalekin erreakzionatzen du eta nitruroek sare-energia handia duten nitruro ionikoak sortzeko. Adibidez: N2 litio metalikoarekin zuzenean erreakzionatu dezake giro-tenperaturan: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 metal lur alkalinoekin erreakzionatzen du Mg, Ca, Sr, Ba goritasun-tenperaturan: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 daiteke. Boroarekin eta aluminioarekin soilik erreakzionatzen du goritasun-tenperaturan: 2 B + N2=== 2 BN (makromolekula konposatua) N2-k, oro har, silizioarekin eta beste talde-elementu batzuekin erreakzionatzen du 1473K baino tenperatura altuagoan.
Nitrogeno molekulak hiru elektroi-pare laguntzen ditu loturetan, hau da, bi π lotura eta σ lotura bat osatuz. Ez du loturarik laguntzen, eta lotura eta loturaren aurkako energiak gutxi gorabehera konpentsatuta daude, eta elektroi bikote bakartien baliokideak dira. N2 molekulan N≡N lotura hirukoitza dagoenez, N2 molekulak egonkortasun handia du, eta 941,69 kJ/mol energia behar du atomotan deskonposatzeko. N2 molekula ezagutzen diren molekula diatomikoen artean egonkorrena da, eta nitrogenoaren masa molekular erlatiboa 28 da. Gainera, nitrogenoa ez da erretzen erraza eta ez du errekuntza onartzen.
Argitalpenaren ordua: 2024-07-23
