Kémiai előadás a nitrogénről. Alkalmazás. "élettelen levegő"

08.06.2024

A nitrogén atomjának és molekulájának szerkezetére vonatkozó ismeretek megismétlése és megszilárdítása. Tanulmányozza a nitrogén fizikai és kémiai tulajdonságait. Fedezze fel a nitrogén szerepét a természetben.

"Nincs élet nitrogén nélkül, mert ez a fehérjék nélkülözhetetlen összetevője." D. N. Prjanisnyikov

K. Scheele és G. Cavendish 1772-ben nyert nitrogént. D. Rutherford 1787-ben írta le a készítményt és tulajdonságait. Lavoisier javasolta a nitrogén - „élettelen” (és - nem, zoe - élet) nevet: tisztátalan gáz, fullasztó gáz, romlott levegő, gyúlékony levegő, salétrom, rothadó anyag, halálos gáz, nitrogén stb.

Természetes forma Földhéj Ammónium és salétromsav sói Litoszféra, hidroszféra Nitrogén Atmoszféra Nitrogén és ammónia vulkánokból Litoszféra Vegyületek bizonyos típusú üzemanyagokban (olaj, szén) Litoszféra Nukleinsavak, fehérjeanyagok Bioszféra

2. periódus, 5. csoport, fő alcsoport Külső energiaszinten 5 elektront tartalmaz +7)) 2 5 Oxidálószer N 0 + 3e -  N -3 * Készítsen képleteket az N vegyületeihez Li, Ca, Al. Redukálószer N 0 –1,2,3,4,5e -  N +1 ,N +2 ,N +3 ,N +4 ,N +5 * Állítsd össze az oxidok képleteit 3 1 2 4

N N N  N KÖTÉS: -KOVALENTS NEM POLÁRIS -HÁROMSZERŰ -ERŐS MOLEKULA: -NAGYON STABIL -ALACSONY REAKCIÓKÉPESSÉG 1 3 4 2

Gáz szín, szag és íz nélkül Vízben gyengén oldódik, mint a levegő, sűrűsége 1,2506 kg/m3 Tº pl.= -210 º C Tº forr.= -196 º C Nem támogatja a légzést és az égést.

Oxidáló N 2 0 2N -3 Más fémekkel hevítve (Ca, Al, Fe) Szobai tº csak Li-vel * Magas tº, p, kat (Fe, Al, K oxidok) H 2 Reduktív N 2 0 2N + 2 * tº elektromos ívnél (3000 - 4000 ºC) O 2 -vel

Alkalmazás Ammónia és salétromsav előállítása. Inert atmoszféra létrehozása a kohászatban. Nitrogén műtrágyák gyártása. Robbanóanyagok gyártása. Folyékony nitrogén az orvostudományban. Az acélfelület telítettsége a szilárdság növelése érdekében

Előállítás Iparban - folyékony levegőből Laboratóriumban - instabil nitrogénvegyületek lebontásával

1 m 2 o 3 l 4 e 5 k 6 y 7 l 8 a Új anyag rögzítése

Reflexió (páros munka) A téma megnevezése - egy főnév A téma leírása - két melléknév A cselekvés leírása - két ige + gerund (vagy három ige) Hozzáállás a témához - négy szó A téma lényege - egy szó.

23. bekezdés, riportlap, 5. feladat tetra Írjon mesét a témában: „A nitrogén utazása a természetben” Válaszoljon a kérdésekre: Hogyan tudja kísérletileg igazolni, hogy van nitrogén a levegőben? A zöldségek és gyümölcsök nagy távolságra történő szállításához hűtőszekrényeket használnak, amelyekben hűtőközegként folyékony NITROGEN-t használnak. Milyen tulajdonságokon alapul ez?

A FELFEDEZÉS TÖRTÉNETE 1772 K. Scheele és G. Cavendish nitrogént nyert D. Rutherford leírta a készítményt és tulajdonságait 1787 Lavoisier javasolta a nitrogén elnevezést – „élettelen” (de nem, zoe – élet) Számos név: tisztátalan gáz, fojtógáz, szepton , romlott levegő, zavart levegő, salétrom, rothasztószer, halálos gáz, nitrogén stb.

Előfordulása a természetben: 1) szabad állapotban a légkörben (78%), 2) kötött állapotban (lásd táblázat) Természetes forma Földhéj Ammónium és salétromsav sói Litoszféra, hidroszféra Nitrogén Atmoszféra Vulkánok nitrogénje és ammóniája Litoszféra vegyületei bizonyos típusú üzemanyagokban (olaj, szén) Litoszféra Nukleinsavak, fehérjeanyagok Bioszféra

Íme, amit híres tudósok írtak a nitrogénről: F. Engels – „Az élet a fehérjetestek létezésének módja a Földön” D. Rutherford – „Fujtó levegő” K. Scheele – „Rossz levegő” A. Lavoisier – „Élettelen levegő” D.I. Pryanishnikov: "Nincs élet nitrogén nélkül, mert ez a fehérjemolekula legfontosabb összetevője."

AZ ATOM SZERKEZETE ÉS TULAJDONSÁGAI? időszak, ? csoport, ? alcsoport Külső energiaszinten tartalmaz? elektronok +7)) ? ? ? N 0 + 3e - N -3 * Készítsen képleteket az N vegyületeire Li, Ca, Al. ? N 0 –1,2,3,4,5e - N +1,N +2,N +3,N +4,N +5 * Állítsa be az oxidok képleteit

AZ ATOM FELÉPÍTÉSE ÉS TULAJDONSÁGAI 2. periódus, 5. csoport, C fő alcsoport 5 elektront tartalmaz a külső energiaszinten +7)) 2 5 Oxidálószer N 0 + 3e - N -3 * Készítsen képleteket az N vegyületeihez Li-vel, Ca, Al. Redukálószer N 0 –1,2,3,4,5e - N +1,N +2,N +3,N +4,N +5 * Állítsuk be az oxidok képleteit

A MOLEKULA FELÉPÍTÉSE N N N KÖTÉS: -KOVALENTS NEM POLÁRIS -HÁROMSZERŰ -ERŐS MOLEKULA: -NAGYON STABIL -ALACSONY REAKCIÓKÉPESSÉG

KÉMIAI TULAJDONSÁGOK Feladat: adja meg a reakciók teljes leírását *; milyen feltételek mellett (c, t, p) tolódik el az egyensúly jobbra. Oxidáló N 2 0 2N -3 Más fémekkel hevítve (Ca, Al, Fe) Szobai tº csak Li-vel * Magas tº, p, kat (Fe, Al, K oxidok) H 2 Reduktív N 2 0 2N + 2 * tº elektromos ívnél (ºС) O 2 -vel

TESZTELJE MEG MAGÁT N 2 +3H 2 2NH 3 +Q Reverzibilis vegyületek Exoterm homogén katalitikus N 2 és H 2 növekedéssel tº csökkenés p növekedés N 2 +O 2 2NO –Q Reverzibilis vegyületek Endoterm homogén nem katalitikus N t º és O 2 növekedéssel p növelése nem befolyásolja

Kérdések az önkontrollhoz 1. Gáz szín, íz és szag nélkül 2. A molekula kétatomos 3. Tartalma a levegőben 78% 4. Laboratóriumban KMnO 4 és H 2 O 2 5 lebontásával nyerik. Az iparban - folyékony levegőből 6. Kémiailag inaktív 7. Szinte minden egyszerű anyaggal kölcsönhatásba lép

TESZTELJE MEG MAGÁT O 2 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10. „5” N 2 1, 2, 3, 5, 6, 9, 10. „5” 1-2 hiba „4” 3-4 hibák „3” 5 vagy több hiba „2” A nitrogénre vonatkozó információk példájával állítson fel két nézőpont melletti érveket: 1. A nitrogén „élettelen” 2. A nitrogén a földi élet fő eleme.

A prezentáció előnézetének használatához hozzon létre egy Google-fiókot, és jelentkezzen be: https://accounts.google.com

Diafeliratok:

Szimbólum - N Atomtömeg - 14,0067 Sűrűség - 0,808 (-195,8 °C-on) Olvadáspont - -209,86 °C Forráspont -195,82 °C Felfedezte - D. Rutherford 1772-ben Nitrogén és vegyületei

Folyékony nitrogén A folyékony nitrogén nem robbanásveszélyes és nem mérgező. A nitrogén elpárologtatásával lehűti a tüzet és kiszorítja az égéshez szükséges oxigént, így a tűz leáll. Mivel a nitrogén a vízzel, habbal vagy porral ellentétben egyszerűen elpárolog és eltűnik, a nitrogénnel történő oltás a szén-dioxiddal együtt a leghatékonyabb tűzoltási módszer az értékek megőrzése szempontjából. átlátszó folyadék. Forráspontja –195,75 °C

Folyékony nitrogén alkalmazása; különféle berendezések és gépek hűtésére; számítógép-alkatrészek hűtésére extrém túlhajtás esetén

Folyékony nitrogén alkalmazása A folyékony nitrogént a kozmetológiában használják. vulgáris, talpi és lapos szemölcsök, papillómák, hipertrófiás hegek, vulgáris akne, rosacea kezelésére. Az élelmiszeriparban a nitrogént E941 élelmiszer-adalékanyagként tartják nyilván, mint gáznemű közeget a csomagoláshoz és a tároláshoz, hűtőközegként, folyékony nitrogént pedig olajok és szénsavmentes italok palackozásánál használnak túlnyomás és közömbös környezet létrehozására a lágy edényekben. .

Az anyagok viselkedése folyékony nitrogénben A folyékony nitrogénben lévő anyagok törékennyé válnak

Folyékony nitrogénes égési sérülések Az érintett testterületeket vízzel vagy hideg tárgyakkal kell lehűteni, fájdalomcsillapítót kell beadni, a sebekre steril kötszerből vagy rögtönzött anyagból készült kötszert kell felhelyezni.

Caisson-betegség A keszonbetegség akkor jelentkezik, amikor a nyomás gyors csökkenése következik be (például a mélységből való felemelkedéskor, a keszon- vagy nyomáskamrából való kilépéskor vagy a magasságba való emelkedéskor). Ebben az esetben a vérben vagy szövetekben korábban feloldott nitrogéngáz gázbuborékokat képez az erekben. A jellegzetes tünetek közé tartozik a fájdalom vagy a neurológiai károsodás. A súlyos esetek végzetesek lehetnek.

A nitrogén kémiai tulajdonságai Kémiailag a nitrogén erős kovalens kötése miatt meglehetősen inert gáz, míg az atomi nitrogén kémiailag nagyon aktív. A fémek közül a szabad nitrogén normál körülmények között csak lítiummal reagál, nitrid keletkezik: 6Li + N2 = 2Li3N A hőmérséklet emelkedésével a molekuláris nitrogén aktivitása megnő. Amikor a nitrogén kölcsönhatásba lép a hidrogénnel hevítés, megemelt nyomás és katalizátor jelenlétében, ammónia képződik: N2 + 3H2 = 2NH3 A nitrogén csak elektromos ívben kapcsolódik az oxigénhez, és nitrogén-oxidot képez (II): N2 + O2 = 2NO

Nitrogén-oxidok Nem lép reakcióba vízzel és lúgokkal. Nitrogén-oxid(I) (N2O) Nitrogén-oxid(II) (NO) Nitrogén-oxid(III) (N2O3) Nitrogén-oxid(IV) (NO2) Nitrogén-oxid(V) (N2O5) 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2, 4NO2 + 2H2O + O2 = 4 HNO3.

Salétromsav A salétromsav forráspontja +83 °C, fagyáspontja –41 °C, i.e. normál körülmények között folyadék. A csípős szag és a tárolás közbeni sárgás árnyalata azzal magyarázható, hogy a tömény sav instabil, fény vagy melegítés hatására részben lebomlik. 4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2.

Kölcsönhatás fémekkel Tömény salétromsav Me + HNO3(konc.) → só + víz + NO2 Nemesfémek (Au, Ru, Os, Rh, Ir, Pt), de számos fém (Al, Ti, Cr) nem lép kölcsönhatásba tömény salétromsavval, Fe, Co, Ni) alacsony hőmérsékleten tömény salétromsavval passziválják. A reakció növekvő hőmérséklet mellett lehetséges Ag + 2HNO3(konc.) → AgNO3 + H2O + NO2.

Kölcsönhatás fémekkel Híg salétromsav A salétromsav híg oldatban történő redukciójának szorzata a reakcióban részt vevő fém aktivitásától függ: Aktív fém 8 Al + 30HNO3(híg.) → 8 Al(NO3)3 + 9H2O + 3NH4NO3 Közepes aktivitású fém 10Cr + 36HNO3( híg.) → 10Cr(NO3)3 + 18H2O + 3N2 Alacsony aktivitású fém 3 Ag + 4HNO3(híg.) → 3 AgNO3 + 2H2O + NO

Salétromsav előállítása NaNO3 + H2SO4 = NaHSO4 + HNO3 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O (Körülmények: katalizátor – Pt, t = 500˚ C) 2NO + O2 → 2NO2 4 NO2 + O2 + 2 H2ONO3 ↔ 4

Salétromsav kijuttatása Nitrogén és komplex műtrágyák előállítása. Robbanóanyagok gyártása. Festékek gyártása. Gyógyszergyártás. Fóliák, nitrolakkok, nitrozománcok gyártása. Mesterséges szálak gyártása. Nitráló keverék komponenseként fémek vonóhálójához a kohászatban.

Ammónia. Ammónia - NH3, hidrogén-nitrid, normál körülmények között - színtelen gáz, éles jellegzetes szaggal (ammónia szaga). Az ammónia majdnem kétszer olyan könnyű, mint a levegő. Az NH3 vízben való oldhatósága rendkívül magas - körülbelül 1200 térfogat (0 °C-on) vagy 700 térfogatrész (20 °C-on) (az ammónia (az európai nyelveken a neve „ammóniának” hangzik) a nevét annak köszönheti a karavánút kereszteződésében található észak-afrikai Ammon oázis A meleg éghajlaton az állati eredetű hulladéktermékekben található karbamid (NH2)2CO különösen gyorsan bomlik le. Más források szerint az ammónia neve az ókori egyiptomi Amon isten imádói szertartásaik során az ammóniát NH4Cl-t szippantottak, ami hevítéskor az ammóniát elpárologtatja.

Az ammónia veszélyes Az orvostudományban az ammónia 10%-os vizes oldatát ammónia néven ismerik. Az ammónia szúrós szaga irritálja az orrnyálkahártya specifikus receptorait, és elősegíti a légző- és vazomotoros központok izgalmát, ezért ájulás vagy alkoholmérgezés esetén az áldozat belélegezheti az ammóniagőzt, ha belélegzik. Akut mérgezés esetén az ammónia a szemet és a légutakat érinti, magas koncentrációban pedig végzetes lehet. Súlyos köhögést, fulladást okoz, magas gőzkoncentráció esetén izgatottságot, delíriumot okoz. Bőrrel érintkezve - égő fájdalom, duzzanat, hólyagos égés. Elsősegélynyújtás: öblítse ki vízzel a szemet és az arcot, vegyen fel gázálarcot vagy 5%-os citromsavoldattal megnedvesített pamut-gézkötést, öblítse le bő vízzel a kitett bőrfelületet, azonnal hagyja el a fertőzés forrását. Ha ammónia kerül a gyomorba, igyon meg több pohár meleg vizet, egy teáskanál asztali ecet hozzáadásával, és hánytasson.

Az ammónia előállításához a laboratóriumok erős lúgokat alkalmaznak ammóniumsókra: NH4Cl + NaOH = NH3 + NaCl + H2O (NH4)2SO4 + Ca (OH)2 = 2NH3 + CaSO4 + 2H2O Az ammónia előállításának ipari módszere a hidrogén és nitrogén közvetlen kölcsönhatása: N2( g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) + 45,9 kJ Feltételek: katalizátor - porózus vas hőmérséklet - 450 - 500 ˚ C nyomás - 25 - 30 atm

Az ammónia kémiai tulajdonságai Az NH3 erős redukálószer. 1. Az ammónia elégetése (hevítéskor) 4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H20 2. Az ammónia katalitikus oxidációja (katalizátor Pt – Rh, hőmérséklet) 4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O

Az ammónia kölcsönhatása vízzel és savakkal Mind az ammónia vizes oldata, mind az ammóniumsók tartalmaznak egy speciális iont - az NH4 ammóniumkationt, amely fémkation szerepét tölti be. Ez annak eredményeként keletkezik, hogy a nitrogénatomnak van egy szabad (magányos) elektronpárja, aminek következtében egy másik kovalens kötés jön létre a hidrogén kationnal, amely sav- vagy vízmolekulákból ammóniába megy át: Ez a képződés mechanizmusa egy kovalens kötést, amely nem párosítatlan elektronok megosztása következtében jön létre, és az egyik atomban jelen lévő szabad elektronpár miatt donor-akceptornak nevezik. NH3 + HCl = NH4Cl 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4↓ NH3 + H20 NH4 + OH- Ha néhány csepp fenolftaleint adunk egy ammóniaoldathoz, az bíbor színűvé válik, azaz lúgos környezetet mutat:

Az ammóniumsók cserereakcióba lépnek savakkal és sókkal: (NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 → BaSO4 ↓ + 2NH4NO3 (NH4)2CO3 + 2HCl → 2NH4Cl + H2O + CO2 kölcsönhatásba lépnek lúgos oldatokkal, ammóniát képezve - minőségi reakció az ammóniumionhoz: NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3 + H2O hevítés hatására bomlik NH4Cl → NH3 + HCl NH4NO3 → N2O + 2 H2 O (NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3+ 4 H2 O

Nitrogén

és annak kapcsolatai

Észrevehetetlen a légkörben

A reakciókban pedig inert.

Előnyös lehet

Műtrágyákba tálaljuk...

A testben lakik

Jelentős szerepet játszik...

Szükségünk van rá a bolygón

Mindenkinek, felnőtteknek és gyerekeknek egyaránt...

Milyen elemről beszélünk?

A Z O T

A természetben lenni

A nitrogén a 17. helyen áll a földkéreg bőségében, a földkéreg tömegének 0,0019%-át teszi ki.

Kötött formában - főleg két nitrát összetételében: nátrium-NaNO 3 (Chilében található, innen a chilei nitrát elnevezés) és a kálium KNO 3 (Indiában található, innen ered az indiai salétrom elnevezés) és számos más vegyület.

Szabad formában -

a légkörben

Öt híres kémikus a 18. századból. Öt különböző nevet adtak egy bizonyos nemfémnek, amely egyszerű anyag formájában gáz, és kétatomos molekulákból áll.

- "mérgező levegő"

- „deflogisztikázott”

levegő"

- "elrontott levegő"

- "fulladó levegő"

- „élettelen levegő”

1772-ben egy skót kémikus

botanikus és orvos Daniel Rutherford

1772-ben angol vegyész

Joseph Priestley

1773-ban a svéd vegyész

gyógyszerész Karl Scheele

1774-ben angol vegyész

Henry Cavendish

1776-ban francia vegyész

Antoine Lavoisier

És minden a nitrogénről szól

A nitrogén erős kétatomos N-molekulákat képez 2 rövid távolsággal magok között

A molekula kétatomos és nagyon erős

Szerkezeti képlet N N

Tartalmaz egy molekularácsot és egy kovalens anyagot

nem poláris kötés

A nitrogén színtelen, szagtalan és íztelen gáz.

Vízben kevéssé oldódik (2,5 térfogatrész nitrogén 100 térfogatrész vízben oldódik).

Könnyebb, mint a levegő - 1 liter nitrogén tömege 1,25 g.

-196 C-on 0 nitrogén cseppfolyósodik, és -210 C-on 0 hószerű masszává válik.

N 2

A vegyületekben lévő nitrogén úgy nyilvánulhat meg, mint

negatív és pozitív CO.

A nitrogén kémiai tulajdonságai

A nitrogén oxigénnel reagál

(elektromos ív hőmérsékleten)

N 2 + O 2 =2NEM

2. A nitrogén reakcióba lép hidrogénnel (300 °C hőmérsékleten 0 C és nyomás 20-30 MPa)

N 2 +3H 2 = 2NH 3

3. Magas hőmérsékleten a nitrogén reakcióba lép bizonyos fémekkel

3Mg+N 2 =Mg 3 N 2

Nitrogén előállítása az iparban :

Folyékony levegő frakcionált desztillációja

OJSC

"Nevinnomyssk Azot"

Folyékony levegőből nitrogént előállító üzem

Nitrogén kinyerése a laboratóriumban (ammóniumsók lebontása)

1. Az ammónium-nitrit bomlása

N.H. 4 NEM 2 =N 2 + 2H 2 O

2. Az ammónium-dikromát bomlása

(NH 4 ) 2 Kr 2 O 7 =Kr 2 O 3 +N 2 +4H 2 O

Alkalmazás

N 2

Hűtőközegként

A kozmetológiában

Az alkotáshoz

inert

környezet a kísérletek során

Szintézishez

ammónia

Nitrogénvegyületek alkalmazása

ásványi műtrágyák gyártása

robbanóanyag gyártás
gyógyszerek gyártása

Nitrogén-oxid (I) N 2 O

N 2 O – nitrogén-monoxid (I), dinitrogén-oxid vagy „nevetőgáz”, serkentő hatással van az emberi idegrendszerre, és az orvostudományban érzéstelenítőként használják. Fizikai tulajdonságok: gáz, színtelen és szagtalan. Oxidáló tulajdonságokkal rendelkezik és könnyen lebomlik. Nem sóképző oxid.

2N 2 O=2N 2 + O 2

Nitrogén-monoxid (V)

N 2 O 5 – nitrogén-oxid (V), nitrogén-anhidrid, fehér szilárd anyag (olvadáspont = 41). 0 VAL VEL). Savas tulajdonságokat mutat, és nagyon erős oxidálószer.