कार्ल शेल, एक स्विडेनी रसायनशास्त्री, र डेनियल रदरफोर्ड, एक स्कटिश वनस्पतिशास्त्री, 1772 मा अलग-अलग नाइट्रोजन पत्ता लगाए। रेभेरेन्ड क्याभेन्डिस र Lavoisier ले पनि लगभग एकै समयमा स्वतन्त्र रूपमा नाइट्रोजन प्राप्त गरे। नाइट्रोजनलाई पहिलो पटक Lavoisier द्वारा एक तत्वको रूपमा पहिचान गरिएको थियो, जसले यसलाई "azo" नाम दिए, जसको अर्थ "निर्जीव" हो। Chaptal ले 1790 मा तत्व नाइट्रोजन नाम दिए। यो नाम ग्रीक शब्द "nitre" (नाइट्रेट मा नाइट्रोजन समावेश नाइट्रेट) बाट व्युत्पन्न भएको हो।
नाइट्रोजन उत्पादन उत्पादकहरू - चीन नाइट्रोजन उत्पादन कारखाना र आपूर्तिकर्ता (xinfatools.com)
नाइट्रोजन को स्रोत
नाइट्रोजन पृथ्वीमा 30 औं सबैभन्दा प्रचुर मात्रामा तत्व हो। नाइट्रोजन वायुमण्डलीय भोल्युमको 4/5, वा 78% भन्दा बढी हो भन्ने कुरालाई ध्यानमा राख्दै, हामीसँग लगभग असीमित मात्रामा नाइट्रोजन उपलब्ध छ। नाइट्रोजन पनि विभिन्न खनिजहरूमा नाइट्रेटको रूपमा अवस्थित छ, जस्तै चिली साल्टपिटर (सोडियम नाइट्रेट), साल्टपिटर वा नाइट्रे (पोटासियम नाइट्रेट), र अमोनियम लवण समावेश खनिजहरू। नाइट्रोजन धेरै जटिल जैविक अणुहरूमा उपस्थित हुन्छ, प्रोटीन र एमिनो एसिड सहित सबै जीवित जीवहरूमा उपस्थित हुन्छन्।
भौतिक गुणहरू
नाइट्रोजन N2 कोठाको तापक्रममा रंगहीन, स्वादहीन र गन्धहीन ग्यास हो, र सामान्यतया गैर-विषाक्त हुन्छ। मानक अवस्थाहरूमा ग्यासको घनत्व 1.25g/L हो। नाइट्रोजन कुल वायुमण्डलको 78.12% हो (भोल्युम अंश) र हावाको मुख्य भाग हो। वायुमण्डलमा करिब ४०० ट्रिलियन टन ग्यास रहेको छ ।
मानक वायुमण्डलीय चाप अन्तर्गत, -195.8 ℃ मा चिसो हुँदा, यो रंगहीन तरल बन्छ। -209.86 ℃ मा चिसो हुँदा, तरल नाइट्रोजन हिउँ जस्तै ठोस बन्छ।
नाइट्रोजन गैर-ज्वलनशील छ र एक दमन गर्ने ग्यास मानिन्छ (अर्थात, शुद्ध नाइट्रोजन सास फेर्दा मानव शरीरलाई अक्सिजनबाट वञ्चित गर्दछ)। नाइट्रोजन पानीमा धेरै कम घुलनशीलता छ। 283K मा, पानीको एक भोल्युम N2 को लगभग 0.02 भोल्युम भंग गर्न सक्छ।
रासायनिक गुण
नाइट्रोजनमा धेरै स्थिर रासायनिक गुणहरू छन्। कोठाको तापक्रममा अन्य पदार्थहरूसँग प्रतिक्रिया गर्न गाह्रो छ, तर यसले उच्च तापक्रम र उच्च ऊर्जा अवस्थाहरूमा केही पदार्थहरूसँग रासायनिक परिवर्तनहरू पार गर्न सक्छ, र मानिसहरूलाई उपयोगी नयाँ पदार्थहरू उत्पादन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।
नाइट्रोजन अणुहरूको आणविक कक्षीय सूत्र KK σs2 σs*2 σp2 σp*2 πp2 हो। तीन जोडी इलेक्ट्रोनहरूले बन्धनमा योगदान गर्दछ, अर्थात्, दुई π बन्ड र एक σ बन्ड बनाइन्छ। त्यहाँ बन्धनमा कुनै योगदान छैन, र बन्धन र एन्टि-बन्डिङ ऊर्जाहरू लगभग अफसेट छन्, र तिनीहरू एक्लो इलेक्ट्रोन जोडीहरूको बराबर छन्। N2 अणुमा ट्रिपल बन्ड N≡N भएको हुनाले, N2 अणुमा ठूलो स्थिरता छ, र यसलाई परमाणुमा विघटन गर्न 941.69 kJ/mol ऊर्जा लाग्छ। N2 अणु ज्ञात डायटोमिक अणुहरू मध्ये सबैभन्दा स्थिर हो, र नाइट्रोजनको सापेक्ष आणविक द्रव्यमान 28 हो। यसबाहेक, नाइट्रोजन जलाउन सजिलो छैन र दहनलाई समर्थन गर्दैन।
परीक्षण विधि
जलिरहेको Mg बारलाई नाइट्रोजनले भरिएको ग्यास सङ्कलन गर्ने बोतलमा राख्नुहोस्, र Mg बार जलिरहन जारी रहनेछ। बाँकी खरानी निकाल्नुहोस् (थोरै पहेंलो पाउडर Mg3N2), थोरै मात्रामा पानी थप्नुहोस्, र ग्यास (अमोनिया) उत्पादन गर्नुहोस् जसले भिजेको रातो लिटमस पेपरलाई निलो बनाउँछ। प्रतिक्रिया समीकरण: 3Mg + N2 = इग्निशन = Mg3N2 (म्याग्नेसियम नाइट्राइड); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
बन्धन विशेषताहरू र नाइट्रोजनको भ्यालेन्स बन्ड संरचना
किनभने एकल पदार्थ N2 सामान्य अवस्थामा अत्यन्तै स्थिर छ, मानिसहरूले अक्सर गलत रूपमा विश्वास गर्छन् कि नाइट्रोजन रासायनिक रूपमा निष्क्रिय तत्व हो। वास्तवमा, यसको विपरित, मौलिक नाइट्रोजन उच्च रासायनिक गतिविधि छ। N (3.04) को इलेक्ट्रोनेगेटिविटी F र O पछि दोस्रो हो, यसले अन्य तत्वहरूसँग बलियो बन्धन बनाउन सक्छ भन्ने संकेत गर्छ। थप रूपमा, एकल पदार्थ N2 अणुको स्थिरताले मात्र N परमाणुको गतिविधि देखाउँछ। समस्या यो हो कि मानिसहरूले कोठाको तापक्रम र दबाबमा N2 अणुहरू सक्रिय गर्नका लागि इष्टतम अवस्थाहरू फेला पारेका छैनन्। तर प्रकृतिमा, बिरुवाको नोड्युलमा रहेका केही ब्याक्टेरियाहरूले हावामा रहेको N2 लाई सामान्य तापक्रम र दबाबमा कम ऊर्जा अवस्थाहरूमा नाइट्रोजन यौगिकहरूमा रूपान्तरण गर्न सक्छन् र बाली वृद्धिको लागि मलको रूपमा प्रयोग गर्न सक्छन्।
तसर्थ, नाइट्रोजन निर्धारण को अध्ययन सधैं एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक अनुसन्धान विषय भएको छ। त्यसकारण, हामीले नाइट्रोजनको बन्धन विशेषताहरू र भ्यालेन्स बन्ड संरचनालाई विस्तृत रूपमा बुझ्न आवश्यक छ।
बन्ड प्रकार
N परमाणुको भ्यालेन्स इलेक्ट्रोन तह संरचना 2s2p3 हो, अर्थात्, त्यहाँ 3 एकल इलेक्ट्रोनहरू र एक्लो इलेक्ट्रोन जोडीहरूको एक जोडी छन्। यसको आधारमा, यौगिकहरू बनाउँदा, निम्न तीन बन्ड प्रकारहरू उत्पन्न गर्न सकिन्छ:
1. आयनिक बन्डहरू गठन गर्दै 2. सहसंयोजक बन्डहरू गठन गर्दै 3. समन्वय बन्धनहरू गठन गर्दै
1. आयनिक बन्धन गठन
N परमाणुहरूमा उच्च विद्युत ऋणात्मकता (3.04) छ। जब तिनीहरूले Li (इलेक्ट्रोनेगेटिविटी 0.98), Ca (इलेक्ट्रोनेगेटिभिटी 1.00), र Mg (इलेक्ट्रोनेगेटिविटी 1.31) जस्ता कम इलेक्ट्रोनगेटिभिटी भएका धातुहरूसँग बाइनरी नाइट्राइडहरू बनाउँछन्, तिनीहरूले 3 इलेक्ट्रोनहरू प्राप्त गर्न सक्छन् र N3- आयनहरू बनाउन सक्छन्। N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg = ignite= Mg3N2 N3- आयनहरूको उच्च ऋणात्मक चार्ज र ठूलो त्रिज्या (171pm) हुन्छ। तिनीहरूले पानीको अणुहरू सामना गर्दा तिनीहरू बलियो रूपमा हाइड्रोलाइज्ड हुनेछन्। त्यसकारण, आयनिक यौगिकहरू केवल सुक्खा अवस्थामा अवस्थित हुन सक्छन्, र त्यहाँ N3- को हाइड्रेटेड आयनहरू हुनेछैनन्।
2. सहसंयोजक बन्धनको गठन
जब N परमाणुहरूले उच्च विद्युत ऋणात्मकता भएका गैर-धातुहरूसँग यौगिकहरू बनाउँछन्, निम्न सहसंयोजक बन्धहरू गठन हुन्छन्:
⑴N परमाणुहरूले sp3 हाइब्रिडाइजेशन अवस्था लिन्छन्, तीन सहसंयोजक बन्धनहरू बनाउँछन्, एक्लो इलेक्ट्रोन जोडीहरूको एक जोडी राख्छन्, र आणविक कन्फिगरेसन त्रिकोणीय पिरामिडल हुन्छ, जस्तै NH3, NF3, NCl3, आदि। यदि चार सहसंयोजक एकल बन्धहरू बनाइन्छ भने, आणविक कन्फिगरेसन हुन्छ। नियमित टेट्राहेड्रन, जस्तै NH4+ आयनहरू।
⑵N परमाणुहरूले sp2 हाइब्रिडाइजेशन अवस्था लिन्छन्, दुई सहसंयोजक बन्डहरू र एउटा बन्ड बनाउँछन्, र एक्लो इलेक्ट्रोन जोडीहरूको एक जोडी कायम राख्छन्, र आणविक कन्फिगरेसन कोणीय हुन्छ, जस्तै Cl—N=O। (N परमाणुले Cl एटमसँग σ बन्ड र π बन्ड बनाउँछ, र N एटममा एक्लो इलेक्ट्रोन जोडीको जोडीले अणुलाई त्रिकोणीय बनाउँछ।) यदि त्यहाँ एकलो इलेक्ट्रोन जोडी छैन भने, आणविक कन्फिगरेसन त्रिकोणीय हुन्छ, जस्तै HNO3 अणु वा NO3- आयन। नाइट्रिक एसिड अणुमा, N परमाणुले क्रमशः तीन O परमाणुहरूसँग तीन σ बन्डहरू बनाउँछ, र यसको π कक्षमा इलेक्ट्रोनहरूको एक जोडी र दुई O परमाणुहरूको एकल π इलेक्ट्रोनहरूले तीन-केन्द्र चार-इलेक्ट्रोन डेलोकलाइज्ड π बन्ड बनाउँछ। नाइट्रेट आयनमा, चार-केन्द्र छ-इलेक्ट्रोन डिलोकलाइज्ड ठूलो π बन्ड तीन O परमाणुहरू र केन्द्रीय N परमाणुहरू बीच बनाइन्छ। यो संरचनाले नाइट्रिक एसिड +5 मा N परमाणुको स्पष्ट अक्सीकरण संख्या बनाउँछ। ठूला π बन्डहरूको उपस्थितिको कारण, नाइट्रेट सामान्य अवस्थामा पर्याप्त स्थिर हुन्छ। ⑶N परमाणुले सहसंयोजक ट्रिपल बन्ड बनाउन sp हाइब्रिडाइजेसन अपनाउँछ र एक्लो इलेक्ट्रोन जोडीहरूको जोडी राख्छ। आणविक कन्फिगरेसन रैखिक छ, जस्तै N2 अणु र CN- मा N परमाणु को संरचना।
3. समन्वय बन्धनको गठन
जब नाइट्रोजन परमाणुहरूले साधारण पदार्थ वा यौगिकहरू बनाउँछन्, तिनीहरू प्रायः एक्लो इलेक्ट्रोन जोडीहरू राख्छन्, त्यसैले त्यस्ता साधारण पदार्थहरू वा यौगिकहरूले धातु आयनहरूसँग समन्वय गर्न इलेक्ट्रोन जोडी दाताहरूको रूपमा कार्य गर्न सक्छन्। उदाहरणका लागि, [Cu(NH3)4]2+ वा [Tu(NH2)5]7, आदि।
ऑक्सीकरण अवस्था-गिब्स मुक्त ऊर्जा रेखाचित्र
यो नाइट्रोजनको ओक्सीकरण अवस्था-गिब्स मुक्त ऊर्जा रेखाचित्रबाट पनि देख्न सकिन्छ कि, NH4 आयनहरू बाहेक, 0 को अक्सीकरण संख्या भएको N2 अणु रेखाचित्रको वक्रको सबैभन्दा तल्लो बिन्दुमा छ, जसले N2 थर्मोडाइनामिक रूपमा संकेत गर्दछ। अन्य अक्सीकरण संख्याहरूसँग नाइट्रोजन यौगिकहरूको सापेक्ष स्थिर।
0 र +5 बीचको अक्सीकरण संख्या भएका विभिन्न नाइट्रोजन यौगिकहरूको मानहरू सबै दुई बिन्दुहरू HNO3 र N2 (चित्रमा डटेड रेखा) लाई जोड्ने रेखाको माथि छन्, त्यसैले यी यौगिकहरू थर्मोडायनामिक रूपमा अस्थिर र असमान प्रतिक्रियाहरूको खतरामा छन्। N2 अणु भन्दा कम मूल्य भएको रेखाचित्रमा एक मात्र NH4+ आयन हो। [१] नाइट्रोजनको अक्सीकरण अवस्था-गिब्स मुक्त ऊर्जा रेखाचित्र र N2 अणुको संरचनाबाट, यो देख्न सकिन्छ कि मौलिक N2 निष्क्रिय छ। उच्च तापक्रम, उच्च चाप र उत्प्रेरकको उपस्थितिमा मात्र नाइट्रोजनले हाइड्रोजनसँग प्रतिक्रिया गरेर अमोनिया बनाउन सक्छ: डिस्चार्ज अवस्थाहरूमा, नाइट्रोजनले अक्सिजनसँग मिलाएर नाइट्रिक अक्साइड बनाउन सक्छ: N2+O2=discharge=2NO नाइट्रिक अक्साइड द्रुत रूपमा अक्सिजनसँग मिल्छ। नाइट्रोजन डाइअक्साइड 2NO+O2=2NO2 नाइट्रोजन डाइअक्साइड पानीमा घुलेर नाइट्रिक एसिड बनाउँछ, नाइट्रिक अक्साइड 3NO2+H2O=2HNO3+NO विकसित हाइड्रोपावर भएका देशहरूमा, यो प्रतिक्रिया नाइट्रिक एसिड उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ। N2 ले अमोनिया उत्पादन गर्न हाइड्रोजनसँग प्रतिक्रिया गर्छ: N2+3H2=== (उल्टाउन मिल्ने चिन्ह) 2NH3 N2 ले कम आयनीकरण क्षमता भएका धातुहरूसँग प्रतिक्रिया गर्छ र जसको नाइट्राइडहरूमा आयनिक नाइट्राइडहरू बनाउन उच्च जाली ऊर्जा हुन्छ। उदाहरणका लागि: N2 ले कोठाको तापक्रममा धातु लिथियमसँग सीधै प्रतिक्रिया गर्न सक्छ: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 ले क्षारीय पृथ्वी धातुहरू Mg, Ca, Sr, Ba तापक्रम तापक्रममा प्रतिक्रिया गर्छ: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 सक्छ तापक्रममा बोरोन र एल्युमिनियमसँग मात्र प्रतिक्रिया: 2 B + N2=== 2 BN (macromolecule कम्पाउन्ड) N2 सामान्यतया 1473K भन्दा माथिको तापक्रममा सिलिकन र अन्य समूह तत्वहरूसँग प्रतिक्रिया गर्दछ।
नाइट्रोजन अणुले बन्धनमा तीन जोडी इलेक्ट्रोनहरू योगदान गर्दछ, अर्थात्, दुई π बन्ड र एक σ बन्ड बनाउँछ। यसले बन्धनमा योगदान गर्दैन, र बन्धन र एन्टि-बन्डिङ ऊर्जाहरू लगभग अफसेट छन्, र तिनीहरू एक्लो इलेक्ट्रोन जोडीहरूको बराबर छन्। N2 अणुमा ट्रिपल बन्ड N≡N भएको कारणले N2 अणुमा ठूलो स्थिरता हुन्छ, र यसलाई परमाणुमा विघटन गर्न 941.69kJ/mol ऊर्जा लाग्छ। N2 अणु ज्ञात डायटोमिक अणुहरू मध्ये सबैभन्दा स्थिर हो, र नाइट्रोजनको सापेक्ष आणविक द्रव्यमान 28 हो। यसबाहेक, नाइट्रोजन जलाउन सजिलो छैन र दहनलाई समर्थन गर्दैन।
पोस्ट समय: जुलाई-23-2024
