ካርል ሼል፣ ስዊድናዊው የኬሚስትሪ ሊቅ እና ስኮትላንዳዊው የእጽዋት ተመራማሪ ዳንኤል ራዘርፎርድ በ1772 ናይትሮጅንን ለየብቻ አገኙ። ሬቨረንድ ካቨንዲሽ እና ላቮይሲየር እንዲሁ በተመሳሳይ ጊዜ ናይትሮጅን አግኝተዋል። ናይትሮጅን ለመጀመሪያ ጊዜ እውቅና ያገኘው በላቮይሲየር አካል ሲሆን ስሙን “አዞ” ብሎ የሰየመው፣ “ግዑዝ” ማለት ነው። ቻፕታል በ1790 ናይትሮጅን የተባለውን ንጥረ ነገር ሰይሞታል።ስሙ የመጣው ከግሪክ ቃል “ኒትሬ” (ናይትሬት በናይትሬት ውስጥ ናይትሮጅን የያዘ ነው)
ናይትሮጅን ማምረቻ አምራቾች - ቻይና ናይትሮጅን ማምረቻ ፋብሪካ እና አቅራቢዎች (xinfatools.com)
የናይትሮጅን ምንጮች
ናይትሮጂን በምድር ላይ 30 ኛው በጣም የበለፀገ ንጥረ ነገር ነው። ናይትሮጅን ከከባቢ አየር ውስጥ 4/5 ወይም ከ 78% በላይ እንደሚሸፍን ግምት ውስጥ በማስገባት ያልተገደበ የናይትሮጅን መጠን አለን። ናይትሮጅን እንደ ቺሊ ጨውፔተር (ሶዲየም ናይትሬት)፣ ጨውፔተር ወይም ናይትሬ (ፖታሲየም ናይትሬት) እና አሚዮኒየም ጨዎችን የያዙ ማዕድናት ባሉ የተለያዩ ማዕድናት ውስጥ በናይትሬትስ መልክ ይገኛል። ናይትሮጅን በሁሉም ህይወት ያላቸው ፍጥረታት ውስጥ የሚገኙትን ፕሮቲኖች እና አሚኖ አሲዶችን ጨምሮ በብዙ ውስብስብ ኦርጋኒክ ሞለኪውሎች ውስጥ ይገኛል።
አካላዊ ባህሪያት
ናይትሮጅን N2 ቀለም የሌለው፣ ጣዕም የሌለው እና ሽታ የሌለው ጋዝ በክፍል ሙቀት ውስጥ ነው፣ እና አብዛኛውን ጊዜ መርዛማ አይደለም። በመደበኛ ሁኔታዎች ውስጥ ያለው የጋዝ መጠን 1.25 ግራም / ሊትር ነው. ናይትሮጅን ከጠቅላላው ከባቢ አየር 78.12% (የመጠን ክፍልፋይ) እና የአየር ዋና አካል ነው. በከባቢ አየር ውስጥ ወደ 400 ትሪሊዮን ቶን ጋዝ አለ።
በመደበኛ የከባቢ አየር ግፊት, ወደ -195.8 ℃ ሲቀዘቅዝ, ቀለም የሌለው ፈሳሽ ይሆናል. ወደ -209.86 ℃ ሲቀዘቅዝ ፈሳሽ ናይትሮጅን በረዶ የመሰለ ጠንካራ ይሆናል።
ናይትሮጅን ተቀጣጣይ ያልሆነ እና አስፊክሲያ ጋዝ ተደርጎ ይቆጠራል (ማለትም፣ ንጹህ ናይትሮጅን መተንፈስ የሰውን አካል ኦክሲጅን ያሳጣዋል።) ናይትሮጅን በውሃ ውስጥ በጣም ዝቅተኛ መሟሟት አለው. በ 283 ኪ, አንድ የውሃ መጠን ወደ 0.02 ጥራዞች N2 ሊሟሟ ይችላል.
የኬሚካል ባህሪያት
ናይትሮጅን በጣም የተረጋጋ ኬሚካላዊ ባህሪያት አለው. በክፍል ሙቀት ውስጥ ከሌሎች ንጥረ ነገሮች ጋር ምላሽ መስጠት አስቸጋሪ ነው, ነገር ግን በከፍተኛ ሙቀት እና ከፍተኛ የኃይል ሁኔታዎች ውስጥ በተወሰኑ ንጥረ ነገሮች ላይ ኬሚካላዊ ለውጦችን ሊያደርግ ይችላል, እና ለሰው ልጅ ጠቃሚ የሆኑ አዳዲስ ንጥረ ነገሮችን ለማምረት ሊያገለግል ይችላል.
የናይትሮጅን ሞለኪውሎች ሞለኪውላር ምህዋር ቀመር KK σs2 σs*2 σp2 σp*2 πp2 ነው። ሶስት ጥንድ ኤሌክትሮኖች ለመገጣጠም አስተዋፅኦ ያደርጋሉ, ማለትም, ሁለት π ቦንዶች እና አንድ σ ቦንድ ይፈጠራሉ. ለግንኙነት ምንም አይነት አስተዋፅዖ የለም፣ እና የመተሳሰሪያው እና ፀረ-የማስተሳሰር ኃይሎቹ በግምት የሚካካሱ ናቸው፣ እና እነሱ ከኤሌክትሮን ጥንዶች ጋር እኩል ናቸው። በ N2 ሞለኪውል ውስጥ ባለ ሶስት እጥፍ N≡N ስላለ፣ የ N2 ሞለኪውል ከፍተኛ መረጋጋት አለው፣ እና እሱን ወደ አተሞች ለመበስበስ 941.69 ኪጄ/ሞል ሃይል ያስፈልጋል። የ N2 ሞለኪውል ከሚታወቁት የዲያቶሚክ ሞለኪውሎች በጣም የተረጋጋ ነው, እና አንጻራዊው ሞለኪውላዊ የናይትሮጅን ብዛት 28 ነው. በተጨማሪም ናይትሮጅን ለማቃጠል ቀላል አይደለም እና ማቃጠልን አይደግፍም.
የሙከራ ዘዴ
የሚቃጠለውን ኤምጂ ባር በናይትሮጅን በተሞላው የጋዝ መሰብሰቢያ ጠርሙስ ውስጥ ያስገቡ እና የኤምጂ ባር ማቃጠል ይቀጥላል። የተረፈውን አመድ ያውጡ (ትንሽ ቢጫ ዱቄት Mg3N2)፣ ትንሽ ውሃ ይጨምሩ እና እርጥብ ቀይ litmus ወረቀት ወደ ሰማያዊ የሚቀይር ጋዝ (አሞኒያ) ያመርቱ። ምላሽ እኩልታ: 3Mg + N2 = ማቀጣጠል = Mg3N2 (ማግኒዥየም ናይትራይድ); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
የናይትሮጅን የመተሳሰሪያ ባህሪያት እና የቫሌሽን ቦንድ መዋቅር
ነጠላ ንጥረ ነገር N2 በተለመደው ሁኔታ ውስጥ በጣም የተረጋጋ ስለሆነ, ሰዎች ብዙውን ጊዜ ናይትሮጅን በኬሚካላዊ እንቅስቃሴ-አልባ ንጥረ-ነገር ነው ብለው በስህተት ያምናሉ. እንዲያውም በተቃራኒው ኤሌሜንታል ናይትሮጅን ከፍተኛ የኬሚካላዊ እንቅስቃሴ አለው. የኤን (3.04) ኤሌክትሮኔጋቲቭ ከ F እና O ቀጥሎ ሁለተኛ ነው, ይህም ከሌሎች ንጥረ ነገሮች ጋር ጠንካራ ትስስር መፍጠር ይችላል. በተጨማሪም የነጠላ ንጥረ ነገር N2 ሞለኪውል መረጋጋት የ N አቶም እንቅስቃሴን ያሳያል። ችግሩ ሰዎች N2 ሞለኪውሎችን በክፍል ሙቀት እና ግፊት ውስጥ ለማንቃት ምቹ ሁኔታዎችን ገና አላገኙም. ነገር ግን በተፈጥሮ ውስጥ፣ በእጽዋት እጢዎች ላይ ያሉ አንዳንድ ባክቴሪያዎች ኤን 2ን በአየር ውስጥ ወደ ናይትሮጅን ውህዶች በትንሹ የኃይል ሁኔታዎች በመደበኛ የሙቀት መጠን እና ግፊት ሊለውጡ እና ለሰብል እድገት እንደ ማዳበሪያ ሊጠቀሙባቸው ይችላሉ።
ስለዚህ, የናይትሮጅን መጠገኛ ጥናት ሁልጊዜ ጠቃሚ የሳይንስ ምርምር ርዕስ ነው. ስለዚህ የናይትሮጅንን የመተሳሰሪያ ባህሪያት እና የቫለንስ ቦንድ መዋቅር በዝርዝር መረዳት ያስፈልገናል.
የማስያዣ አይነት
የ N አቶም የቫሌንስ ኤሌክትሮን ንብርብር መዋቅር 2s2p3 ነው፣ ማለትም፣ 3 ነጠላ ኤሌክትሮኖች እና ጥንድ ነጠላ ኤሌክትሮኖች ጥንዶች አሉ። በዚህ መሠረት ውህዶችን በሚፈጥሩበት ጊዜ, የሚከተሉት ሶስት የማስያዣ ዓይነቶች ሊፈጠሩ ይችላሉ.
1. አዮኒክ ቦንዶችን መፍጠር 2. የኮቫለንት ቦንዶችን መፍጠር 3. የማስተባበር ቦንዶችን መፍጠር
1. ionክ ቦንዶችን መፍጠር
N አተሞች ከፍተኛ ኤሌክትሮኔጋቲቭ (3.04) አላቸው. እንደ ሊ (ኤሌክትሮኔጋቲቭ 0.98)፣ Ca (ኤሌክትሮኔጋቲቭ 1.00) እና ኤምጂ (ኤሌክትሮኔጋቲቭ 1.31) ያሉ ዝቅተኛ ኤሌክትሮኔጋቲቭ ካላቸው ብረቶች ጋር ሁለትዮሽ ኒትሪድ ሲፈጥሩ 3 ኤሌክትሮኖችን ማግኘት እና N3- ions መፍጠር ይችላሉ። N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg =ignite=Mg3N2 N3- ions ከፍ ያለ አሉታዊ ክፍያ እና ትልቅ ራዲየስ (171pm) አላቸው። የውሃ ሞለኪውሎች ሲያጋጥሟቸው በጠንካራ ሀይድሮላይዝድ ይሆናሉ. ስለዚህ, ionic ውህዶች ሊኖሩ የሚችሉት በደረቅ ሁኔታ ውስጥ ብቻ ነው, እና የ N3- እርጥበት ያላቸው ions አይኖሩም.
2. የኮቫለንት ቦንዶች መፈጠር
ኤን አተሞች ከፍተኛ ኤሌክትሮኔጋቲቭ (ኤሌክትሮኔጋቲቭ) ያላቸው ብረቶች ካልሆኑ ውህዶች ጋር ውህዶች ሲፈጠሩ የሚከተሉት የኮቫለንት ቦንዶች ይፈጠራሉ።
⑴N አተሞች sp3 hybridization stateን ይወስዳሉ፣ ሶስት ኮቫለንት ቦንዶችን ይመሰርታሉ፣ ጥንድ ነጠላ ኤሌክትሮን ጥንዶችን ያቆያሉ፣ እና ሞለኪውላዊ ውቅር እንደ NH3፣ NF3፣ NCl3፣ ወዘተ ባለ ሶስት ጎንዮሽ ፒራሚዳል ነው። እንደ NH4+ ions ያሉ መደበኛ tetrahedron.
⑵N አተሞች የ sp2 hybridization stateን ይወስዳሉ፣ ሁለት ኮቫለንት ቦንድ እና አንድ ቦንድ ይመሰርታሉ፣ እና ጥንድ ነጠላ ኤሌክትሮን ጥንዶችን ያቆያሉ፣ እና የሞለኪውላር ውቅር እንደ Cl—N=O ያለ ማዕዘን ነው። (N atom σ ቦንድ እና π ቦንድ ከ Cl አቶም ጋር ይመሰርታል፣ እና በኤን አቶም ላይ ያሉት ጥንድ የኤሌክትሮን ጥንዶች ሞለኪውል ሶስት ማዕዘን ያደርገዋል። NO3- ion. በናይትሪክ አሲድ ሞለኪውል ውስጥ ኤን አቶም ሶስት σ ቦንድ ከሦስት ኦ አተሞች ጋር በቅደም ተከተል ይመሰርታል፣ እና ጥንድ ኤሌክትሮኖች በ π ምህዋር ላይ እና የሁለት ኦ አተሞች ነጠላ π ኤሌክትሮኖች የሶስት ማዕከላዊ አራት ኤሌክትሮን ዲሎካላይዝድ π ቦንድ ይመሰርታሉ። በናይትሬት ion ውስጥ፣ ባለአራት ማዕከላዊ ባለ ስድስት ኤሌክትሮን ዲሎካላይዝድ የሆነ ትልቅ π ቦንድ በሶስት ኦ አተሞች እና በማዕከላዊ N አቶም መካከል ይመሰረታል። ይህ መዋቅር በናይትሪክ አሲድ +5 ውስጥ ያለውን የ N አቶም ኦክሲዴሽን ቁጥር ያደርገዋል። ትላልቅ የ π ቦንዶች በመኖራቸው ናይትሬት በተለመደው ሁኔታ ውስጥ በቂ የተረጋጋ ነው. ⑶N አቶም የ sp hybridizationን በመከተል የሶስትዮሽ ትስስር ለመፍጠር እና ነጠላ የኤሌክትሮን ጥንዶችን ይይዛል። ሞለኪውላዊው ውቅር እንደ N2 ሞለኪውል እና CN- ውስጥ ያለው የ N አቶም መዋቅር መስመራዊ ነው።
3. የማስተባበር ቦንዶች ምስረታ
የናይትሮጅን አተሞች ቀለል ያሉ ንጥረ ነገሮችን ወይም ውህዶችን በሚፈጥሩበት ጊዜ ብዙውን ጊዜ ብቸኛ ኤሌክትሮኖች ጥንዶችን ይይዛሉ, ስለዚህ እንደዚህ ያሉ ቀላል ንጥረ ነገሮች ወይም ውህዶች ከብረት ions ጋር ለማስተባበር እንደ ኤሌክትሮን ጥንድ ለጋሾች ሆነው ሊያገለግሉ ይችላሉ. ለምሳሌ፣ [Cu(NH3)4]2+ ወይም [Tu(NH2)5]7፣ ወዘተ።
የኦክሳይድ ሁኔታ-ጊብስ ነፃ የኃይል ሥዕላዊ መግለጫ
በተጨማሪም ከኦክሲዴሽን ግዛት-ጊብስ የነጻ ኢነርጂ የናይትሮጅን ዲያግራም ማየት ይቻላል ከኤንኤች 4 ions በስተቀር የ N2 ሞለኪውል ኦክሲዴሽን ቁጥር 0 በሥዕላዊ መግለጫው ዝቅተኛው የከርቭ ነጥብ ላይ ይገኛል ይህም N2 ቴርሞዳይናሚካዊ መሆኑን ያሳያል ከሌሎች የኦክሳይድ ቁጥሮች ጋር ከናይትሮጂን ውህዶች ጋር በተዛመደ የተረጋጋ።
የተለያዩ የናይትሮጂን ውህዶች የኦክሳይድ ቁጥሮች በ0 እና +5 መካከል ያሉት ሁሉም ሁለቱ ነጥቦች HNO3 እና N2 ከሚያገናኙት መስመር በላይ ናቸው (በሥዕላዊ መግለጫው ላይ ያለው ነጠብጣብ መስመር) ፣ ስለሆነም እነዚህ ውህዶች በቴርሞዳይናሚካዊ ሁኔታ ያልተረጋጉ እና ለተዛማጅ ምላሾች የተጋለጡ ናቸው። ከ N2 ሞለኪውል ያነሰ ዋጋ ያለው በዲያግራም ውስጥ ያለው ብቸኛው NH4+ ion ነው። [1] ከኦክሳይድ ግዛት-ጊብስ የነጻ ኢነርጂ ዲያግራም ናይትሮጅን እና የ N2 ሞለኪውል አወቃቀር፣ ኤለመንታል N2 እንቅስቃሴ-አልባ መሆኑን መገንዘብ ይቻላል። በከፍተኛ የሙቀት መጠን ፣ ከፍተኛ ግፊት እና አመላካች መኖር ናይትሮጂን ከሃይድሮጂን ጋር ምላሽ በመስጠት አሞኒያ ሊፈጠር ይችላል፡ በፈሳሽ ሁኔታዎች ውስጥ ናይትሮጅን ከኦክሲጅን ጋር በመዋሃድ ናይትሪክ ኦክሳይድ ይፈጥራል፡ N2+O2=discharge=2NO ናይትሪክ ኦክሳይድ በፍጥነት ከኦክስጅን ጋር ይዋሃዳል። መልክ ናይትሮጅን ዳይኦክሳይድ 2NO+O2=2NO2 ናይትሮጅን ዳይኦክሳይድ በውሃ ውስጥ በመሟሟ ናይትሪክ አሲድ ይፈጥራል፣ናይትሪክ ኦክሳይድ 3NO2+H2O=2HNO3+NO የውሃ ሃይል ባደጉ ሀገራት ይህ ምላሽ ናይትሪክ አሲድ ለማምረት ጥቅም ላይ ውሏል። N2 አሞኒያን ለማምረት ከሃይድሮጂን ጋር ምላሽ ይሰጣል፡ N2+3H2=== (የሚቀለበስ ምልክት) 2NH3 N2 አነስተኛ ionization እምቅ አቅም ካላቸው ብረቶች ጋር ምላሽ ይሰጣል እና ናይትራይድ ionኒትራይድ ለመፍጠር ከፍተኛ የላቲስ ሃይል አላቸው። ለምሳሌ፡ N2 ከብረታማ ሊቲየም በቤት ሙቀት ውስጥ በቀጥታ ምላሽ መስጠት ይችላል፡ 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 ከአልካላይን የምድር ብረቶች Mg, Ca, Sr, Ba ጋር በሙቀት መጠን ምላሽ ይሰጣል፡ 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 ይችላል ከቦሮን እና ከአሉሚኒየም ጋር ብቻ በሙቀት መጠን ምላሽ ይስጡ፡ 2 B + N2=== 2 BN (ማክሮ ሞለኪውል ውህድ) N2 በአጠቃላይ ከሲሊኮን እና ከሌሎች የቡድን ንጥረ ነገሮች ጋር ከ1473 ኪ.ሜ በላይ በሆነ የሙቀት መጠን ምላሽ ይሰጣል።
የናይትሮጅን ሞለኪውል ሶስት ጥንድ ኤሌክትሮኖችን ለግንኙነት ያበረክታል ማለትም ሁለት π ቦንድ እና አንድ σ ቦንድ ይፈጥራል። ለግንኙነት ምንም አስተዋጽኦ አያደርግም, እና የመገጣጠም እና ፀረ-ተያያዥ ኃይሎች በግምት ይካካሳሉ, እና እነሱ ከኤሌክትሮኖች ጥንዶች ጋር እኩል ናቸው. በN2 ሞለኪውል ውስጥ ባለ ሶስት እጥፍ N≡N ስላለ፣ የ N2 ሞለኪውል ከፍተኛ መረጋጋት አለው፣ እና እሱን ወደ አተሞች ለመበተን 941.69kJ/mol ሃይል ያስፈልጋል። የ N2 ሞለኪውል ከሚታወቁት የዲያቶሚክ ሞለኪውሎች በጣም የተረጋጋ ነው, እና አንጻራዊው ሞለኪውላዊ የናይትሮጅን ብዛት 28 ነው. በተጨማሪም ናይትሮጅን ለማቃጠል ቀላል አይደለም እና ማቃጠልን አይደግፍም.
የልጥፍ ሰዓት፡- ጁላይ-23-2024
