नाइट्रोजन ऊर्जा। नाइट्रोजन: विशेषताएँ, रासायनिक गुण, भौतिक गुण, यौगिक, प्रकृति में स्थान

नाइट्रोजन (नाइट्रोजीनियम, एन) - रासायनिक तत्वडी। आई। मेंडेलीव, परमाणु, संख्या 7, परमाणु द्रव्यमान 14.0067 के तत्वों की आवधिक प्रणाली का समूह वी। 1772 में डी रदरफोर्ड द्वारा खोजा गया। निम्नलिखित नाइट्रोजन समस्थानिक ज्ञात हैं (तालिका)।

में विभिन्न यौगिकनाइट्रोजन की एक परिवर्तनशील संयोजकता होती है, जो - 3, +1, +2, +3, +4 और +5 के बराबर हो सकती है।

प्रकृति में वितरण। पृथ्वी की पपड़ी में कुल नाइट्रोजन सामग्री लगभग 0.016 wt है। %। इसका मुख्य द्रव्यमान हवा में मुक्त, आणविक रूप में है - N 2। शुष्क हवा में औसतन 78.09% आयतन (या 75.6%) मुक्त नाइट्रोजन होता है। अपेक्षाकृत कम मात्रा में मुक्त नाइट्रोजन महासागरों के जल में घुली हुई अवस्था में होती है। अन्य तत्वों (बाध्य नाइट्रोजन) के साथ यौगिकों के रूप में नाइट्रोजन सभी पौधों और जानवरों के जीवों का हिस्सा है।

जीवन आसानी से बदलते जटिल नाइट्रोजनयुक्त पदार्थों - प्रोटीन के गुणों से जुड़ा हुआ है। प्रोटीन की संरचना में औसतन 15-17% नाइट्रोजन शामिल है। जब जीव मर जाते हैं, तो नाइट्रोजन चक्र की प्रक्रिया में उनके जटिल नाइट्रोजनी यौगिक सरल यौगिकों में बदल जाते हैं: अमोनिया, अमोनियम लवण, नाइट्राइट और नाइट्रेट। मिट्टी में पाए जाने वाले कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों नाइट्रोजन यौगिकों को सामूहिक रूप से मिट्टी नाइट्रोजन कहा जाता है।

नाइट्रोजन प्राप्त करना

प्रयोगशालाओं में, शुद्ध नाइट्रोजन आमतौर पर अमोनियम नाइट्रेट के एक केंद्रित जलीय घोल या अमोनियम क्लोराइड और सोडियम नाइट्राइट के मिश्रण के घोल को गर्म करके प्राप्त किया जाता है:

NH 4 Cl + NaNO 2 = N 2 + NaCl + 2H 2 O।

नाइट्रोजन की तकनीक में 3% आर्गन तक के मिश्रण के साथ, यह तरल हवा के आंशिक आसवन द्वारा प्राप्त किया जाता है।

नाइट्रोजन गुण

मुक्त अवस्था में, नाइट्रोजन एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस है, जिसमें डायटोमिक अणु - N2 होते हैं। इसका 1 लीटर वजन t ° 0 ° और 760 mm Hg का दबाव है। कला। 1.2506 g के बराबर, t° किप - 195.8°, t° pl - 209.86°; तरल A. 0.808 का घनत्व (t ° - 195.8 ° पर), ठोस - 1.026 (t ° - 255 ° पर)। t ° 0 °, 20 ° और 38 ° पर 1 मिली पानी में और 760 मिमी, 0.0235, 0.0154 और 0.0122 मिली नाइट्रोजन के बराबर नाइट्रोजन का आंशिक दबाव क्रमशः घुल जाता है।

रक्त में नाइट्रोजन की घुलनशीलता कम होती है; यह t ° 38 ° 0.0110 मिली A पर है। नाइट्रोजन के कम आंशिक दबाव में, रक्त में इसकी घुलनशीलता पानी की तुलना में कुछ अधिक होती है।

में सामान्य स्थितिनाइट्रोजन शारीरिक रूप से निष्क्रिय है, लेकिन जब हवा को अंदर लिया जाता है, 2-2.5 एटीएम तक संकुचित किया जाता है, तो शराब के नशे के समान नाइट्रोजन एनेस्थीसिया नामक स्थिति होती है। यह घटना कई दसियों मीटर की गहराई पर डाइविंग ऑपरेशन (देखें) के दौरान हो सकती है। ऐसी अवस्था की घटना को रोकने के लिए, कभी-कभी कृत्रिम गैस मिश्रण का उपयोग किया जाता है जिसमें नाइट्रोजन को हीलियम या किसी अन्य अक्रिय गैस से बदल दिया जाता है। नाइट्रोजन के आंशिक दबाव में तेज और महत्वपूर्ण कमी के साथ, रक्त और ऊतकों में इसकी घुलनशीलता इतनी कम हो जाती है कि इसका कुछ हिस्सा बुलबुले के रूप में निकल जाता है, जो गोताखोरों में उठने पर देखी गई अपघटन बीमारी के कारणों में से एक है। जल्दी से सतह पर और पायलटों में उच्च टेकऑफ़ गति वाले विमानों में ऊपरी वायुमंडल में (विसंपीड़न बीमारी देखें)।

नाइट्रोजन का अनुप्रयोग

रासायनिक रूप से निष्क्रिय गैस के रूप में मुक्त नाइट्रोजन का उपयोग प्रयोगशाला अभ्यास और प्रौद्योगिकी में उन सभी मामलों में किया जाता है जहां आसपास के वातावरण में ऑक्सीजन की उपस्थिति अस्वीकार्य या अवांछनीय है, उदाहरण के लिए, एनारोबिक परिस्थितियों में जैविक प्रयोग करते समय, ज्वलनशील तरल पदार्थों की बड़ी मात्रा डालने पर (आग को रोकने के लिए) और इसी तरह। मुक्त नाइट्रोजन का मुख्य द्रव्यमान उद्योग में अमोनिया, कैल्शियम साइनामाइड और नाइट्रिक एसिड के संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है, जो नाइट्रोजन उर्वरकों के उत्पादन के लिए शुरुआती सामग्री हैं, विस्फोटक, पेंट, वार्निश, फार्मास्यूटिकल्स और बहुत कुछ।

नाइट्रोजन यौगिक

साधारण तापमान पर मुक्त नाइट्रोजन रासायनिक रूप से निष्क्रिय होती है; उच्च तापमान पर, यह कई तत्वों के साथ जुड़ जाता है।

हाइड्रोजन के साथ, नाइट्रोजन कई यौगिक बनाती है, जिनमें से मुख्य निम्नलिखित हैं:

3. नाइट्रस एसिड (HN 3) - तीखी गंध के साथ t ° 37 ° पर उबलने वाला रंगहीन तरल। गरम करने पर बड़ी ताकत से फटता है। जलीय घोल में, यह स्थिर होता है और एक कमजोर अम्ल के गुणों को प्रदर्शित करता है। इसके लवण - एज़ाइड्स - अस्थिर होते हैं और गर्म या हिट होने पर फट जाते हैं। लेड एजाइड Pb (N 3) 2 का उपयोग डेटोनेटर के रूप में किया जाता है। HN3 वाष्प के साँस लेने से गंभीर सिरदर्द और श्लेष्मा झिल्ली में जलन होती है।

ऑक्सीजन के साथ नाइट्रोजन पाँच ऑक्साइड बनाती है।

1. नाइट्रस ऑक्साइड, या लाफिंग गैस (N 2 O), एक रंगहीन गैस है, जो अमोनियम नाइट्रेट (190 ° से ऊपर) को गर्म करके प्राप्त की जाती है:

NH 4 NO 3 \u003d N 2 O + 2H 2 O। ऑक्सीजन के साथ मिश्रण में, नाइट्रस ऑक्साइड का उपयोग एक कमजोर दवा के रूप में किया जाता है जो नशा, उत्साह, सुस्त दर्द संवेदनशीलता की स्थिति का कारण बनता है। इसका उपयोग इनहेलेशन एनेस्थेसिया (देखें) के लिए किया जाता है।

2. नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) - रंगहीन गैस, पानी में खराब घुलनशील; प्रयोगशालाओं में यह तांबे पर मध्यम सांद्रता के नाइट्रिक एसिड की क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है:

8HNO 3 + 3Cu \u003d 2NO + 3Cu (NO 3) 2 + 4H 2 O, प्रौद्योगिकी में - एक विद्युत चाप लौ के माध्यम से हवा उड़ाकर। हवा में, यह तुरंत ऑक्सीकरण करता है, जिससे नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के लाल-भूरे रंग के वाष्प बनते हैं; साथ में उत्तरार्द्ध शरीर के विषाक्तता का कारण बनता है (नीचे देखें - नाइट्रोजन यौगिकों के व्यावसायिक खतरे)।

3. नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO 2) - एक लाल-भूरे रंग की गैस जिसमें एक विशिष्ट गंध होती है और इसमें A. डाइऑक्साइड ही होता है और इसका रंगहीन बहुलक - नाइट्रोजन टेट्रोक्साइड (N 2 O 4) - नाइट्रस एनहाइड्राइड। नाइट्रोजन डाइऑक्साइड आसानी से एक लाल-भूरे रंग के तरल में संघनित होता है, जो t° 22.4° पर उबलता है और t° - 11° पर रंगहीन क्रिस्टल में जम जाता है। यह नाइट्रस और नाइट्रिक एसिड बनाने के लिए पानी में घुल जाता है:

2एनओ 2 + एच 2 ओ \u003d एचएनओ 2 + एचएनओ 3।

यह एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है और खतरनाक जहर. नाइट्रोजन डाइऑक्साइड नाइट्रिक एसिड के उत्पादन के दौरान, नाइट्रेशन प्रतिक्रियाओं के दौरान, धातुओं के अचार बनाने और इसी तरह के दौरान बनता है, और इसलिए यह एक व्यावसायिक जहर है।

4. नाइट्रोजन ट्राइऑक्साइड, नाइट्रस एनहाइड्राइड (एन 2 ओ 3), एक गहरे नीले रंग का तरल है जो t ° - 103 ° पर नीले क्रिस्टल में कठोर हो जाता है। केवल कब स्थिर कम तामपानओह। पानी के साथ यह एक कमजोर और नाजुक नाइट्रस एसिड बनाता है, क्षार के साथ - नाइट्रस एसिड के लवण - नाइट्राइट्स।

5. नाइट्रोजन पेंटोक्साइड, नाइट्रिक एनहाइड्राइड टू-यू (एन 2 ओ 5), - 1.63 के घनत्व वाले रंगहीन प्रिज्मीय क्रिस्टल, एक पीले, थोड़ा विघटित तरल में t ° 30 ° पर पिघलते हैं; अपघटन को गर्म करने और प्रकाश के संपर्क में आने से बढ़ाया जाता है। क्वथनांक लगभग 50 ° है। पानी के साथ यह एक मजबूत, काफी स्थिर नाइट्रिक एसिड बनाता है, क्षार के साथ - इस एसिड के लवण - नाइट्रेट्स।

गर्म होने पर, नाइट्रोजन कई धातुओं के साथ सीधे जुड़ती है, धातु नाइट्राइड बनाती है, उदाहरण के लिए, Li3N, Mg 3 N 2, AlN, आदि। उनमें से कई अमोनिया बनाने के लिए पानी के साथ विघटित हो जाते हैं, उदाहरण के लिए

एमजी 3 एन 2 + 6 एच 2 ओ \u003d 2 एनएच 3 + 3 एमजी (ओएच) 2।

नाइट्रोजन बड़ी संख्या में कार्बनिक यौगिकों का हिस्सा है, जिनमें अल्कलॉइड, अमीनो एसिड, एमाइन, नाइट्रो यौगिक, साइनाइड यौगिक और सबसे जटिल प्राकृतिक यौगिक - प्रोटीन का विशेष महत्व है।

वायुमंडलीय नाइट्रोजन स्थिरीकरण। एक लंबे समय के लिए आवश्यक नाइट्रोजन यौगिकों की एक किस्म प्राप्त करने के लिए प्रारंभिक सामग्री कृषि, उद्योग और सैन्य मामले, कोयले के शुष्क आसवन द्वारा प्राप्त प्राकृतिक चिली नाइट्रेट और अमोनिया के रूप में कार्य करते हैं। चिली साल्टपीटर के भंडार में कमी के साथ, "नाइट्रोजन भुखमरी" ने मानवता को खतरे में डाल दिया। नाइट्रोजन भुखमरी की समस्या को 19वीं सदी के अंत और 20वीं सदी की शुरुआत में वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ठीक करने के लिए कई औद्योगिक तरीकों के विकास के द्वारा हल किया गया था। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण योजना के अनुसार अमोनिया का संश्लेषण है:

नाइट्रोजन का निर्धारण

मुक्त नाइट्रोजन का निर्धारण करने के लिए, विश्लेषण की जाने वाली गैस को गर्म मैग्नीशियम के संपर्क में लाया जाता है; नाइट्रोजन की उपस्थिति में मैग्नीशियम नाइट्राइड बनता है, जो जल के साथ अमोनिया देता है।

नाइट्रोजन चक्र

प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के निर्माण के लिए आवश्यक नाइट्रोजन सबसे महत्वपूर्ण बायोजेनिक तत्व है। हालांकि, वायुमंडलीय नाइट्रोजन जानवरों और अधिकांश पौधों के लिए उपलब्ध नहीं है। अतः नाइट्रोजन चक्र में इसके जैविक स्थिरीकरण (वायुमंडलीय आण्विक नाइट्रोजन का स्थिरीकरण) की प्रक्रिया सर्वोपरि है। नाइट्रोजन-फिक्सिंग सूक्ष्मजीवों द्वारा नाइट्रोजन निर्धारण किया जाता है, जैसे जीनस राइज़ोबियम से बैक्टीरिया, या सिम्बियोसिस में रहने वाले नोड्यूल बैक्टीरिया (देखें) फलियां (मटर, अल्फाल्फा, सोयाबीन, ल्यूपिन और अन्य) के साथ, जिनकी जड़ों पर नोड्यूल बनते हैं बैक्टीरिया युक्त जो आणविक नाइट्रोजन को अवशोषित कर सकते हैं। सहजीवी नाइट्रोजन फिक्सर में कुछ एक्टिनोमाइसेट्स भी शामिल हैं जो एल्डर, सकर, समुद्री हिरन का सींग आदि की जड़ में रहते हैं। सक्रिय नाइट्रोजन फिक्सर मिट्टी, ताजे और खारे जल निकायों में रहने वाले कुछ मुक्त-जीवित सूक्ष्मजीव भी हैं। यह एक अवायवीय बीजाणु-असर वाला जीवाणु क्लोस्ट्रीडियम (क्लोस्ट्रीडियम पेस्टुरियनम) है, जिसे एस. एन. विनोग्रैडस्की, एक एरोबिक जीवाणु - एज़ोटोबैक्टर (एज़ोटोबैक्टर देखें) द्वारा खोजा गया है। इसके अलावा, माइकोबैक्टीरिया, कुछ प्रकार के नीले-हरे शैवाल (नॉस्टॉक, एनाबीना, आदि), साथ ही प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया में आणविक नाइट्रोजन को आत्मसात करने की क्षमता होती है।

नाइट्रोजन के साथ मिट्टी के संवर्धन में नोड्यूल बैक्टीरिया का सबसे बड़ा महत्व है। इन जीवाणुओं की गतिविधि के परिणामस्वरूप, प्रति मौसम में 100-250 किग्रा / हेक्टेयर मिट्टी में पेश किया जाता है; चावल के खेतों में नीले-हरे शैवाल प्रति वर्ष 200 किलोग्राम/हेक्टेयर नाइट्रोजन का स्थिरीकरण करते हैं। मुक्त रहने वाले नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया प्रति हेक्टेयर मिट्टी में कई दसियों किलोग्राम नाइट्रोजन बाँधते हैं।

एस.एन. विनोग्रैडस्की ने पहली बार (1894) सुझाव दिया कि जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया का प्रारंभिक उत्पाद अमोनिया है। यह धारणा अब पूरी तरह से पुष्ट हो गई है। यह साबित हो चुका है कि N2 का NH3 में रूपांतरण एक एंजाइमेटिक प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया को अंजाम देने वाले एंजाइम (नाइट्रोजनेज) में दो प्रोटीन घटक होते हैं, केवल ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में सक्रिय होता है, और यह प्रक्रिया एडेनोसिन ट्राइफोस्फोरिक एसिड (एटीपी) की ऊर्जा के कारण ही होती है। पौधे, साथ ही सूक्ष्मजीव, फिर अकार्बनिक अमोनियम नाइट्रोजन को अपने कार्बनिक यौगिकों (अमीनो एसिड, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, और इसी तरह) में परिवर्तित करते हैं, और इस रूप में यह जानवरों और मनुष्यों के लिए उपलब्ध हो जाता है, जो कि होने वाली चयापचय प्रक्रियाओं में शामिल होता है। उनके जीव। जानवरों और पौधों का कार्बनिक नाइट्रोजन मिट्टी में प्रवेश करता है (पशु स्राव या उनके अपघटन उत्पादों के साथ) और वहां रहने वाले विभिन्न कीड़े, मोलस्क, नेमाटोड, कीड़े और सूक्ष्मजीवों द्वारा संसाधित किया जाता है। मिट्टी के सूक्ष्मजीव - अमोनिफायर्स (पुट्रेक्टिव बैक्टीरिया, कुछ एक्टिनोमाइसेट्स और कवक) - बदले में मिट्टी कार्बनिक नाइट्रोजन (जानवरों और पौधों के शरीर, जैविक उर्वरक, ह्यूमस) को अमोनियम में खनिज करते हैं। अम्मोनिफिकेशन मुख्य रूप से दो चरणों में होने वाली एंजाइमेटिक प्रक्रियाओं का एक जटिल है: अमीनो एसिड और नाइट्रोजनस बेस में प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड की हाइड्रोलिसिस और इन यौगिकों के बाद में अमोनिया में अपघटन। परिणामी अमोनिया मिट्टी में निहित कार्बनिक और अकार्बनिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके बेअसर हो जाती है। इसके परिणामस्वरूप अमोनियम लवण बनते हैं। अमोनियम लवण और अमोनिया, बदले में, नाइट्रेटिंग बैक्टीरिया (1890 में एस। एन। विनोग्रैडस्की द्वारा खोजे गए) के प्रभाव में नाइट्रेट और नाइट्राइट के गठन के साथ नाइट्रिफिकेशन से गुजरते हैं।

नाइट्रिफिकेशन और अमोनिफिकेशन की प्रक्रिया पौधों को आसानी से पचने योग्य नाइट्रोजन यौगिक प्रदान करती है। अमोनियम लवण और नाइट्रेट पौधों और सूक्ष्मजीवों द्वारा अवशोषित होते हैं, नाइट्रोजन कार्बनिक यौगिकों में बदल जाते हैं। हालांकि, नाइट्रोजन का हिस्सा मिट्टी में रहने वाले सूक्ष्मजीवों द्वारा किए गए विमुद्रीकरण प्रक्रिया के परिणामस्वरूप आणविक नाइट्रोजन में परिवर्तित हो जाता है - denitrifiers (चित्र।)। विनाइट्रीकरण बैक्टीरिया प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित हैं, जो मिट्टी, खाद में बड़ी संख्या में और नदियों, झीलों और समुद्रों के पानी में कम संख्या में पाए जाते हैं। सबसे आम denitrifiers मोबाइल, ग्राम-नकारात्मक छड़ें हैं। इनमें बैक्टीरियम फ्लोरेसेंस, बी. डेनिट्रिफंस, बी. पियोसाइनियम और बहुत कुछ शामिल हैं।

विनाइट्रीकरण की प्रक्रिया से पौधों को उपलब्ध नाइट्रोजन की हानि होती है, हालांकि, नाइट्रोजन स्थिरीकरण की निरंतर चलने वाली प्रक्रिया कुछ हद तक इन नुकसानों की भरपाई करती है, और कुछ शर्तों के तहत (विशेष रूप से, जब मिट्टी नाइट्रोजन मुक्त होती है कार्बनिक पदार्थ) और बाध्य नाइट्रोजन के साथ मिट्टी को महत्वपूर्ण रूप से समृद्ध करता है।

सामान्य तौर पर, नाइट्रोजन स्थिरीकरण, नाइट्रिफिकेशन और डिनाइट्रिफिकेशन की प्रक्रियाओं का संयुक्त प्रभाव महान जैव-रासायनिक महत्व का है, जो वातावरण में आणविक नाइट्रोजन की सामग्री और मिट्टी, वनस्पतियों और जीवों के बाध्य नाइट्रोजन के बीच गतिशील संतुलन के संरक्षण में योगदान देता है। .

इस प्रकार नाइट्रोजन चक्र चलता है आवश्यक भूमिकापृथ्वी पर जीवन को बनाए रखने में।

नाइट्रोजन यौगिकों के व्यावसायिक खतरे

नाइट्रिक एसिड (देखें), अमोनिया (देखें), अमीनो यौगिक (देखें। एमाइन) और एमिडो यौगिक (देखें। एमाइड्स), साथ ही नाइट्रोजन ऑक्साइड या नाइट्रोगैस के मिश्रण (N2O, NO, NO2, N2O) 4 और एन 2 ओ 5)। उत्तरार्द्ध नाइट्रिक एसिड के उत्पादन और उपयोग के दौरान बनते हैं (विभिन्न धातुओं या कार्बनिक पदार्थों के साथ इसकी बातचीत की प्रक्रिया में), इलेक्ट्रिक और गैस वेल्डिंग के दौरान वायु नाइट्रोजन के थर्मल ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में, डीजल और कार्बोरेटर इंजन के संचालन में, शक्तिशाली बॉयलर घरों में ईंधन का दहन, साथ ही ब्लास्टिंग के दौरान और इसी तरह। शरीर पर नाइट्रोगैस की क्रिया की सामान्य प्रकृति गैस मिश्रण में विभिन्न नाइट्रोजन ऑक्साइड की सामग्री पर निर्भर करती है। मूल रूप से, विषाक्तता एक जलन, या नाइट्राइट, क्रिया के प्रकार से आगे बढ़ती है। जब नाइट्रोजन ऑक्साइड फेफड़ों की नम सतह के संपर्क में आते हैं, तो नाइट्रिक और नाइट्रस एसिड बनते हैं, जो फेफड़े के ऊतकों को प्रभावित करते हैं, जिससे फुफ्फुसीय एडिमा होती है। उसी समय, रक्त में नाइट्रेट्स (देखें) और नाइट्राइट्स (देखें) बनते हैं, सीधे रक्त वाहिकाओं पर कार्य करते हैं, उनका विस्तार करते हैं और रक्तचाप में कमी का कारण बनते हैं। नाइट्राइट्स, ऑक्सीहीमोग्लोबिन के साथ परस्पर क्रिया करके, इसे मेथेमोग्लोबिन में बदल देते हैं, जिससे मेथेमोग्लोबिनेमिया (देखें)। नाइट्रोजन ऑक्साइड की क्रिया का एक सामान्य परिणाम ऑक्सीजन की कमी है।

उत्पादन स्थितियों के तहत, नाइट्रोजन के अलग-अलग ऑक्साइड के संपर्क में आने के मामले हो सकते हैं (नीचे देखें)।

नाइट्रस ऑक्साइड। इसकी बड़ी सांद्रता टिनिटस, श्वासावरोध, चेतना की हानि का कारण बनती है। श्वसन केंद्र के पक्षाघात से मृत्यु होती है।

नाइट्रिक ऑक्साइड केंद्रीय पर कार्य करता है तंत्रिका तंत्र, हीमोग्लोबिन को प्रभावित करता है (ऑक्सीहीमोग्लोबिन को मेथेमोग्लोबिन में परिवर्तित करता है)।

हल्के नाइट्रिक ऑक्साइड विषाक्तता के साथ, सामान्य कमजोरी, उनींदापन, चक्कर आना मनाया जाता है (लक्षण प्रतिवर्ती हैं)।

अधिक गंभीर विषाक्तता के लिए प्रारंभिक लक्षणतेज, वे मतली से जुड़ जाते हैं, कभी-कभी उल्टी होती है, बेहोशी की स्थिति होती है। मध्यम विषाक्तता के साथ, गंभीर कमजोरी और चक्कर आना कई घंटों तक रहता है, श्लेष्म झिल्ली और त्वचा का सायनोसिस और हृदय गति में वृद्धि अक्सर देखी जाती है। गंभीर विषाक्तता में, प्रारंभिक लक्षण अक्सर कम हो जाते हैं, लेकिन 1-3 दिनों की छूट के बाद, कमजोरी और चक्कर आना दिखाई देता है, रक्तचाप में कमी, श्लेष्मा झिल्ली और त्वचा का एक ग्रे-नीला रंग, यकृत की वृद्धि और पीड़ा मनाया जाता है; हृदय की सीमाएँ चौड़ी हो जाती हैं, स्वर बहरे हो जाते हैं, नाड़ी धीमी हो जाती है। पोलिनेरिटिस, पोलिनेरल्जिया हैं। चॉकलेट-ब्राउन रक्त, उच्च चिपचिपापन। गंभीर विषाक्तता के परिणाम एक वर्ष से अधिक समय तक रह सकते हैं: बिगड़ा हुआ साहचर्य क्षमता, कमजोर याददाश्त और मांसपेशियों की ताकत, सामान्य कमजोरी, सिरदर्द, चक्कर आना, थकान।

नाइट्रोजन डाइऑक्साइड। तीव्र विषाक्तता हल्की खांसी के साथ शुरू होती है, अधिक गंभीर मामलों में - तेज खांसी, सीने में जकड़न, सिरदर्द, कभी-कभी उल्टी, लार के साथ। अपेक्षाकृत संतोषजनक स्थिति की अवधि 2-18 घंटे तक रहती है। फिर पल्मोनरी एडिमा बढ़ने के संकेत हैं: गंभीर कमजोरी, बढ़ती खांसी, सीने में दर्द, सायनोसिस, फेफड़ों में कई गीली दरारें, तेज दिल की धड़कन, कभी-कभी ठंड लगना, बुखार। बार-बार महत्वपूर्ण गड़बड़ी जठरांत्र पथ: मतली, उल्टी, दस्त, पेट के ऊपरी हिस्से में तेज दर्द। पल्मोनरी एडिमा एक गंभीर स्थिति (गंभीर सायनोसिस, सांस की गंभीर कमी, तेजी से नाड़ी, झागदार थूक के साथ खांसी, कभी-कभी रक्त के साथ) की विशेषता है। रक्तचाप सामान्य है, रक्त में - एरिथ्रोसाइट्स और हीमोग्लोबिन की संख्या में वृद्धि, ल्यूकोसाइटोसिस, विलंबित ईएसआर। एक्स-रे - दोनों फेफड़ों में फेफड़े के क्षेत्रों की पारदर्शिता कम हो जाती है एक बड़ी संख्या कीविभिन्न आकारों के परतदार ब्लैकआउट्स। विषाक्त फुफ्फुसीय एडिमा एक "नीले" प्रकार के हाइपोक्सिमिया के साथ है, पतन की जटिलता के साथ, एक "ग्रे" प्रकार मनाया जाता है (हाइपोक्सिया देखें)। निमोनिया की बार-बार होने वाली जटिलताएं। संभावित घातक परिणाम। खंड पर - फुफ्फुसीय एडिमा, उनमें रक्तस्राव, हृदय और रक्त वाहिकाओं में गहरा तरल रक्त। जहर देने वाले की स्थिति और खराब हो जाती है अगर पीड़ित जहर से पहले दिल या फेफड़ों के रोगों से पीड़ित हो।

जीर्ण विषाक्तता में - ऊपरी श्वसन पथ की पुरानी सूजन संबंधी बीमारियां, पुरानी ब्रोंकाइटिस, वातस्फीति, रक्तचाप कम करना, दांतों पर हरी पट्टिका, incenders के मुकुट का विनाश।

नाइट्रस एनहाइड्राइड शरीर पर नाइट्रिक ऑक्साइड और इसके अन्य निचले ऑक्साइड के समान कार्य करता है।

नाइट्रोजन यौगिकों के साथ विषाक्तता के लिए प्राथमिक उपचार- पीड़ित को स्थानांतरित करें ताजी हवा; पूर्ण आराम सुनिश्चित करें, ऑक्सीजन की साँस लेना। संकेतों के अनुसार - हृदय संबंधी दवाएं, जब सांस रुक जाती है - लोबेलिन। फिर पीड़ित को अस्पताल में ले जाने की स्थिति में अनिवार्य परिवहन। प्रारंभिक फुफ्फुसीय एडिमा के संकेतों के साथ - कैल्शियम क्लोराइड के 10% समाधान के 10-20 मिलीलीटर, एस्कॉर्बिक एसिड (500 मिलीग्राम) के साथ 40% ग्लूकोज समाधान के 20 मिलीलीटर, ऑक्सीजन थेरेपी।

विकसित फुफ्फुसीय एडिमा का उपचार हाइपोक्सिमिया के प्रकार पर निर्भर करता है। "नीले" प्रकार के साथ - ऑक्सीजन का आंतरायिक प्रशासन (कार्बोजेन को contraindicated है), रक्तपात (200-300 मिली), यदि आवश्यक हो - इसे 6-8 घंटे के बाद दोहराएं; रक्तचाप कम करने वाले एजेंटों, कार्डियक एजेंटों की सिफारिश की जाती है। एनोक्सीमिया के "ग्रे" प्रकार के साथ - कार्बोजेन, कैफीन, इफेड्रिन के आंतरायिक साँस लेना द्वारा श्वसन और वासोमोटर केंद्र की उत्तेजना, 40% ग्लूकोज समाधान के अंतःशिरा 50-100 मिलीलीटर। रक्तपात वर्जित है।

निमोनिया को रोकने और इलाज के लिए - सल्फोनामाइड्स और एंटीबायोटिक दवाओं की शीघ्र नियुक्ति।

निवारण:व्यक्तिगत सुरक्षा - ग्रेड बी, एम, केबी, एसिड-प्रूफ दस्ताने और जूते, सील किए गए चश्मे, विशेष कपड़ों के गैस मास्क को छानना। उत्पादन उपकरण की पूरी तरह से सीलिंग की आवश्यकता है जहां नाइट्रोगैस का गठन और जारी किया जा सकता है, इन गैसों के निश्चित स्रोतों के लिए आश्रय और एक स्थानीय वेंटिलेशन सिस्टम।

कामकाजी परिसर की हवा में नाइट्रोजन ऑक्साइड के लिए अधिकतम अनुमेय सांद्रता वायुमंडलीय हवा में 5 mg / m 3 (NO 2 के संदर्भ में) है बस्तियों 0.085 mg / m 3 या 0.4 mg / m 3 (नाइट्रिक एसिड के लिए)।

हवा में नाइट्रोजन ऑक्साइड का निर्धारण पोटेशियम आयोडाइड के घोल से नाइट्रोजन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन टेट्रोक्साइड के अवशोषण और ग्रिस-इलोशवाई अभिकर्मक के साथ गठित नाइट्रस एसिड के वर्णमिति निर्धारण पर आधारित है।

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नाइट्रोजन (एन 2) की खोज 1774 में जे. प्रिस्टले ने की थी। ग्रीक में "नाइट्रोजन" नाम का अर्थ "बेजान" है। यह इस तथ्य के कारण है कि नाइट्रोजन दहन और श्वसन की प्रक्रियाओं का समर्थन नहीं करता है। लेकिन पौधों और जीवित जीवों की सभी बुनियादी जीवन प्रक्रियाओं के लिए नाइट्रोजन अत्यंत महत्वपूर्ण है।

तत्व विशेषता

7 एन 1एस 2 2एस 2 2पी 3

समस्थानिक: 14 एन (99.635%); 15 एन (0.365%)

पृथ्वी की पपड़ी में क्लार्क वजन से 0.01%। वातावरण में, मात्रा द्वारा 78.09% (द्रव्यमान द्वारा 75.6%)। नाइट्रोजन जीवित पदार्थ (प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और अन्य कार्बनिक पदार्थ) का एक हिस्सा है। जलमंडल में, नाइट्रोजन नाइट्रेट्स (NO3) के रूप में मौजूद है। ब्रह्मांड में नाइट्रोजन परमाणु पांचवें सबसे प्रचुर मात्रा में हैं।

सबसे महत्वपूर्ण एन युक्त अकार्बनिक पदार्थ।

मुक्त (आणविक) नाइट्रोजन

नाइट्रोजन परमाणु तीन सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय बंधों द्वारा आपस में जुड़े हुए हैं: उनमें से एक सिग्मा बंध है, 2 पाई बंध हैं। ब्रेकिंग एनर्जी बहुत अधिक है।

भौतिक गुण

सामान्य तापमान पर और वायु - दाबएन 2 एक रंगहीन गैस, गंधहीन और स्वादहीन, हवा से थोड़ा हल्का, पानी में बहुत खराब घुलनशील है। इसे बड़ी कठिनाई के साथ एक तरल अवस्था में स्थानांतरित किया जाता है (Tbp -196 "C)। तरल नाइट्रोजन में वाष्पीकरण की उच्च ऊष्मा होती है और इसका उपयोग कम तापमान (रेफ्रिजरेंट) बनाने के लिए किया जाता है।

कैसे प्राप्त करें

नाइट्रोजन मुक्त अवस्था में हवा में मौजूद है, इसलिए प्राप्त करने की औद्योगिक विधि वायु मिश्रण (तरल हवा का सुधार) को अलग करना है।

प्रयोगशाला परिस्थितियों में, निम्न तरीकों से नाइट्रोजन की थोड़ी मात्रा प्राप्त की जा सकती है:

1. गर्म तांबे के ऊपर से हवा गुजरना, जो प्रतिक्रिया के कारण ऑक्सीजन को अवशोषित करता है: 2Cu + O 2 \u003d 2CiO। जो बचता है वह अक्रिय गैसों की अशुद्धियों के साथ नाइट्रोजन है।

2. कुछ अमोनियम लवणों का रेडॉक्स अपघटन:

एनएच 4 नं 2 \u003d एन 2 + 2 एच 2 ओ

(एनएच 4) 2 सीआर 2 ओ 7 \u003d एन 2 + सीआर 2 ओ 3 + 4 एच 2 ओ

3. अमोनिया और अमोनियम लवणों का ऑक्सीकरण:

4NH 3 + 3O 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 हे

8NH 3 + ZBr 2 = N 2 + 6NH 4 Br

NH 4 Cl + NaNO 2 \u003d N 2 + NaCl + 2H 2 O

रासायनिक गुण

आणविक नाइट्रोजन एन 2 अणुओं की असाधारण उच्च स्थिरता के कारण रासायनिक रूप से निष्क्रिय पदार्थ है। केवल धातुओं के साथ संयोजन की अभिक्रियाएँ कम या ज्यादा आसानी से आगे बढ़ती हैं। अन्य सभी मामलों में, प्रतिक्रियाओं को आरंभ करने और तेज करने के लिए, इसे लागू करना आवश्यक है उच्च तापमान, चिंगारी विद्युत निर्वहन, आयनित विकिरण, उत्प्रेरक (Fe, Cr, V, Ti और उनके यौगिक)।

एजेंटों को कम करने के साथ प्रतिक्रियाएं (एन 2 - ऑक्सीकरण एजेंट)

1. धातुओं के साथ सहभागिता:

क्षार और क्षारीय पृथ्वी नाइट्राइड के गठन की प्रतिक्रियाएँ शुद्ध नाइट्रोजन और हवा में धातुओं के दहन के दौरान दोनों आगे बढ़ती हैं

एन 2 + 6 ली = 2 ली 3 एन

एन 2 + 6 सी = 2 सी 3 एन

एन 2 + 3एमजी \u003d एमजी 3 एन 2

2. हाइड्रोजन के साथ सहभागिता (प्रतिक्रिया का बड़ा व्यावहारिक महत्व है):

एन 2 + जेडएन 2 \u003d 2एनएच 3 अमोनिया

3. सिलिकॉन और कार्बन के साथ सहभागिता

2N 2 + 3Si \u003d Si 3 N 4 सिलिकॉन (IV) नाइट्राइड

एन 2 + 2 सी \u003d (सीएन) 2 डाइसानो

2N 2 + 5C + 2Na 2 CO 3 \u003d 4NaCN + 3CO 2 सोडियम साइनाइड

ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ प्रतिक्रियाएं (एन 2 - कम करने वाले एजेंट)

ये प्रतिक्रियाएं सामान्य परिस्थितियों में आगे नहीं बढ़ती हैं। नाइट्रोजन सीधे फ्लोरीन और अन्य हैलोजेन के साथ संपर्क नहीं करता है, लेकिन ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया इलेक्ट्रिक स्पार्क डिस्चार्ज के तापमान पर होती है:

एन 2 + ओ 2 \u003d 2NO

प्रतिक्रिया अत्यधिक प्रतिवर्ती है; सीधी रेखा ऊष्मा के अवशोषण (एन्डोथर्मिक) के साथ बहती है।

कई शोधकर्ताओं द्वारा नाइट्रोजन (अंग्रेजी नाइट्रोजन, फ्रेंच एज़ोटे, जर्मन स्टिकस्टॉफ़) की खोज लगभग एक साथ की गई थी। कैवेंडिश ने हवा (1772) से नाइट्रोजन प्राप्त की, बाद में गर्म कोयले के माध्यम से पारित किया, और फिर कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने के लिए एक क्षार समाधान के माध्यम से। कैवेंडिश ने नई गैस को कोई विशेष नाम नहीं दिया, इसे मेफिटिक एयर (अव्य। - मेफाइटिस - पृथ्वी का घुटन या हानिकारक वाष्पीकरण) के रूप में संदर्भित किया। नाइट्रोजन की आधिकारिक खोज का श्रेय आमतौर पर रदरफोर्ड को दिया जाता है, जिन्होंने 1772 में अपना शोध प्रबंध "ऑन फिक्स्ड एयर, अन्यथा सफोकेटिंग कहा जाता है" प्रकाशित किया, जहां पहली बार कुछ रासायनिक गुणनाइट्रोजन। उन्हीं वर्षों में, Scheele ने नाइट्रोजन प्राप्त किया वायुमंडलीय हवाकैवेंडिश के समान। उन्होंने नई गैस खराब हवा (वर्डोर्बेन लुफ्ट) को बुलाया। प्रिस्टले (1775) ने नाइट्रोजन फ्लॉजिस्टिकेटेड एयर (एयर फ्लॉजिस्टिकेटेड) कहा। 1776-1777 में लेवोज़ियर वायुमंडलीय वायु की संरचना का विस्तार से अध्ययन किया और पाया कि इसकी मात्रा का 4/5 भाग एस्फिक्सिएटिंग गैस (वायु मोफेट) से बना है।
लेवोज़ियर ने नकारात्मक ग्रीक उपसर्ग "ए" और जीवन के लिए शब्द "ज़ो" से तत्व "नाइट्रोजन" का नाम देने का प्रस्ताव रखा, जो श्वसन को बनाए रखने में असमर्थता पर जोर देता है। 1790 में, नाइट्रोजन के लिए "नाइट्रोजन" (नाइट्रोजन - "सॉल्टपीटर") नाम प्रस्तावित किया गया था, जो बाद में तत्व (नाइट्रोजनियम) के अंतर्राष्ट्रीय नाम और नाइट्रोजन के प्रतीक - एन के लिए आधार बन गया।

प्रकृति में होना, प्राप्त करना:

नाइट्रोजन प्रकृति में मुख्य रूप से मुक्त अवस्था में होती है। हवा में, इसका आयतन अंश 78.09% है, और सामूहिक अंश- 75.6%। नाइट्रोजन यौगिकों में बड़ी मात्रामिट्टी में पाया जाता है। नाइट्रोजन प्रोटीन और कई प्राकृतिक कार्बनिक यौगिकों का एक घटक है। पृथ्वी की पपड़ी में कुल नाइट्रोजन सामग्री 0.01% है।
वायुमंडल में लगभग 4 क्वाड्रिलियन (4 10 15) टन नाइट्रोजन और लगभग 20 ट्रिलियन (20 10 12) टन महासागरों में होता है। इस राशि का एक महत्वहीन हिस्सा - लगभग 100 बिलियन टन - वार्षिक रूप से बंधा हुआ है और जीवित जीवों की संरचना में शामिल है। इन 100 बिलियन टन बाध्य नाइट्रोजन में से केवल 4 बिलियन टन पौधों और जानवरों के ऊतकों में पाए जाते हैं - बाकी सूक्ष्मजीवों के अपघटन में जमा हो जाते हैं और अंततः वातावरण में लौट आते हैं।
प्रौद्योगिकी में, नाइट्रोजन हवा से प्राप्त की जाती है। नाइट्रोजन प्राप्त करने के लिए, हवा को एक तरल अवस्था में स्थानांतरित किया जाता है, और फिर वाष्पीकरण द्वारा नाइट्रोजन को कम वाष्पशील ऑक्सीजन से अलग किया जाता है (t गठरी N 2 \u003d -195.8 ° С, t गठरी O 2 \u003d -183 ° С)
प्रयोगशाला परिस्थितियों में, अमोनियम नाइट्राइट को विघटित करके या गर्म होने पर अमोनियम क्लोराइड और सोडियम नाइट्राइट के घोल को मिलाकर शुद्ध नाइट्रोजन प्राप्त की जा सकती है:
एनएच 4 नं 2 एन 2 + 2 एच 2 ओ; NH 4 Cl + NaNO 2 NaCl + N 2 + 2H 2 O।

भौतिक गुण:

प्राकृतिक नाइट्रोजन में दो समस्थानिक होते हैं: 14 एन और 15 एन। सामान्य परिस्थितियों में, नाइट्रोजन एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस है, हवा की तुलना में थोड़ी हल्की, पानी में खराब घुलनशील (15.4 मिली नाइट्रोजन 1 लीटर पानी में घुल जाती है, ऑक्सीजन - 31 मिली)। -195.8 डिग्री सेल्सियस पर, नाइट्रोजन एक रंगहीन तरल में और -210.0 डिग्री सेल्सियस पर एक सफेद ठोस में बदल जाता है। ठोस अवस्था में, यह दो बहुरूपी संशोधनों के रूप में मौजूद है: नीचे -237.54 ° C, घन जाली के साथ एक स्थिर रूप, ऊपर - एक हेक्सागोनल के साथ।
नाइट्रोजन अणु में परमाणुओं की बाध्यकारी ऊर्जा बहुत अधिक होती है और इसकी मात्रा 941.6 kJ/mol होती है। एक अणु में परमाणुओं के केंद्रों के बीच की दूरी 0.110 एनएम है। N2 अणु प्रतिचुंबकीय है। यह इंगित करता है कि नाइट्रोजन परमाणुओं के बीच का बंधन ट्रिपल है।
0°C पर गैसीय नाइट्रोजन का घनत्व 1.25046 g/dm 3

रासायनिक गुण:

सामान्य परिस्थितियों में, मजबूत सहसंयोजक बंधन के कारण नाइट्रोजन रासायनिक रूप से निष्क्रिय पदार्थ है। सामान्य परिस्थितियों में, यह केवल लिथियम के साथ प्रतिक्रिया करता है, नाइट्राइड बनाता है: 6Li + N 2 = 2Li 3 N
तापमान में वृद्धि के साथ, आणविक नाइट्रोजन की गतिविधि बढ़ जाती है, जबकि यह एक ऑक्सीकरण एजेंट (हाइड्रोजन, धातु के साथ) और एक कम करने वाला एजेंट (ऑक्सीजन, फ्लोरीन के साथ) दोनों हो सकता है। गर्म होने पर, उच्च रक्तचापऔर एक उत्प्रेरक की उपस्थिति में, नाइट्रोजन अमोनिया बनाने के लिए हाइड्रोजन के साथ परस्पर क्रिया करती है: N2 + 3H2 = 2NH3
नाइट्रिक ऑक्साइड (II) बनाने के लिए नाइट्रोजन केवल एक विद्युत चाप में ऑक्सीजन के साथ जोड़ती है: N 2 + O 2 \u003d 2NO
विद्युत निर्वहन में, फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया भी संभव है: एन 2 + 3 एफ 2 \u003d 2 एनएफ 3

सबसे महत्वपूर्ण कनेक्शन:

नाइट्रोजन +5 से -3 तक सभी ऑक्सीकरण अवस्थाओं में होने के कारण रासायनिक यौगिक बनाने में सक्षम है। नाइट्रोजन सकारात्मक ऑक्सीकरण राज्यों में फ्लोरीन और ऑक्सीजन के साथ यौगिक बनाता है, और ऑक्सीकरण राज्यों में +3 से अधिक होता है, नाइट्रोजन केवल ऑक्सीजन वाले यौगिकों में पाया जा सकता है।
अमोनिया, NH 3 - तीखी गंध वाली रंगहीन गैस, पानी में आसानी से घुलनशील ("अमोनिया")। अमोनिया में मूल गुण हैं, पानी, हाइड्रोजन हलाइड्स, एसिड के साथ परस्पर क्रिया करता है:
एनएच 3 + एच 2 ओ एनएच 3 * एच 2 ओ एनएच 4 + + ओएच -; एनएच 3 + एचसीएल = एनएच 4 सीएल
जटिल यौगिकों में विशिष्ट लिगैंड्स में से एक: Cu(OH) 2 + 4NH 3 = (OH) 2 (बैंगनी, पी-रिम)
रिडक्टेंट: 2NH 3 + 3CuO 3Cu + N 2 + 3H 2 O।
हाइड्राज़ीन- एन 2 एच 4 (हाइड्रोजन पर्नाइट्राइड), ...
hydroxylamine- NH2OH, ...
नाइट्रिक ऑक्साइड (मैं), N2O (नाइट्रस ऑक्साइड, हंसी गैस)। ...
नाइट्रिक ऑक्साइड (द्वितीय), NO एक रंगहीन गैस, गंधहीन, पानी में थोड़ा घुलनशील, गैर-नमक बनाने वाली गैस है। प्रयोगशाला में, वे तांबे और तनु नाइट्रिक एसिड पर प्रतिक्रिया करके प्राप्त किए जाते हैं:
3Cu + 8HNO 3 \u003d 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O।
उद्योग में, यह नाइट्रिक एसिड के उत्पादन में अमोनिया के उत्प्रेरक ऑक्सीकरण द्वारा प्राप्त किया जाता है:
4NH 3 + 5O 2 4NO + 6 H 2 O
नाइट्रिक ऑक्साइड (IV) में आसानी से ऑक्सीकृत: 2NO + O2 = 2NO2
नाइट्रिक ऑक्साइड (III), ??? ...
...
नाइट्रस तेजाब, ??? ...
...
नाइट्राइट, ??? ...
...
नाइट्रिक ऑक्साइड (चतुर्थ), NO 2 - एक ज़हरीली भूरी गैस, जिसमें एक विशिष्ट गंध होती है, पानी में अच्छी तरह से घुल जाती है, जबकि दो एसिड, नाइट्रस और नाइट्रिक देती है: H 2 O + NO 2 \u003d HNO 2 + HNO 3
ठंडा होने पर, यह रंगहीन डिमर में बदल जाता है: 2NO2N2O4
नाइट्रिक ऑक्साइड (वी), ??? ...
...
नाइट्रिक एसिड, HNO 3 - तीखी गंध के साथ रंगहीन तरल, t bp = 83°C। प्रबल अम्ल, लवण - नाइट्रेट। सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों में से एक, जो उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था N +5 में एसिड अवशेषों की संरचना में नाइट्रोजन परमाणु की उपस्थिति के कारण होता है। जब नाइट्रिक एसिड धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो यह हाइड्रोजन नहीं होता है जो मुख्य उत्पाद के रूप में जारी होता है, लेकिन विभिन्न उत्पादनाइट्रेट आयन की कमी:
Cu + 4HNO 3 (conc) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O;
4Mg + 10HNO 3 (बुद्धिमान) = 4Mg (NO 3) 2 + NH4 NO 3 + 5H 2 O.
नाइट्रेट, ??? ...
...

आवेदन पत्र:

एक निष्क्रिय वातावरण बनाने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - बिजली के गरमागरम लैंप भरना और मुक्त स्थानपारा थर्मामीटर में, तरल पदार्थ पंप करते समय, में खाद्य उद्योगपैकिंग गैस के रूप में। वे स्टील उत्पादों की सतह को नाइट्राइड करते हैं, सतह परत में लोहे के नाइट्राइड बनते हैं, जो स्टील को अधिक कठोरता देते हैं। तरल नाइट्रोजन का उपयोग अक्सर विभिन्न पदार्थों के गहरे शीतलन के लिए किया जाता है।
नाइट्रोजन पौधों और जानवरों के जीवन के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह प्रोटीन पदार्थों का हिस्सा है। अमोनिया का उत्पादन करने के लिए नाइट्रोजन का उपयोग बड़ी मात्रा में किया जाता है। नाइट्रोजन यौगिकों का उपयोग खनिज उर्वरकों, विस्फोटकों और कई उद्योगों में किया जाता है।

एल.वी. चेरकैशिन
KhF टूमेन स्टेट यूनिवर्सिटी, जीआर। 542 (मैं)

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परिभाषा

नाइट्रोजन- सातवाँ तत्व आवर्त सारणी. पदनाम - लैटिन "नाइट्रोजेनियम" से एन। दूसरी अवधि में स्थित, वीए समूह। गैर-धातुओं को संदर्भित करता है। परमाणु प्रभार 7 है।

अधिकांश नाइट्रोजन मुक्त अवस्था में है। मुक्त नाइट्रोजन हवा का मुख्य घटक है, जिसमें 78.2% (वॉल्यूम) नाइट्रोजन होता है। सोडियम नाइट्रेट NaNO3 को छोड़कर अकार्बनिक नाइट्रोजन यौगिक बड़ी मात्रा में प्रकृति में नहीं पाए जाते हैं, जो तट पर मोटी परत बनाते हैं प्रशांत महासागरचिली में। मिट्टी में नाइट्रोजन की थोड़ी मात्रा होती है, मुख्य रूप से नाइट्रिक एसिड लवण के रूप में। लेकिन जटिल कार्बनिक यौगिकों - प्रोटीन - नाइट्रोजन के रूप में सभी जीवित जीवों का हिस्सा है।

जैसा एक साधारण पदार्थनाइट्रोजन एक रंगहीन गैस, गंधहीन और पानी में बहुत कम घुलनशील है। यह हवा से थोड़ा हल्का होता है: 1 लीटर नाइट्रोजन का द्रव्यमान 1.25 ग्राम होता है।

नाइट्रोजन का परमाणु और आणविक भार

किसी तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान किसी दिए गए तत्व के परमाणु के द्रव्यमान का अनुपात कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 होता है। सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान आयाम रहित है और इसे A r द्वारा निरूपित किया जाता है (सबस्क्रिप्ट "r" प्रारंभिक अक्षर है अंग्रेज़ी शब्दसापेक्ष, जिसका अनुवाद में अर्थ है "रिश्तेदार")। परमाणु नाइट्रोजन का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 14.0064 एमू है।

अणुओं के द्रव्यमान, परमाणुओं के द्रव्यमान की तरह, परमाणु द्रव्यमान इकाइयों में व्यक्त किए जाते हैं। किसी पदार्थ का आणविक भार अणु का द्रव्यमान होता है, जिसे परमाणु द्रव्यमान इकाइयों में व्यक्त किया जाता है। किसी पदार्थ का सापेक्ष आणविक भार किसी दिए गए पदार्थ के अणु के द्रव्यमान का अनुपात कार्बन परमाणु के द्रव्यमान का 1/12 होता है, जिसका द्रव्यमान 12 एमू है। यह ज्ञात है कि नाइट्रोजन अणु द्विपरमाणुक है - N2। नाइट्रोजन अणु के सापेक्ष आणविक भार के बराबर होगा:

एम आर (एन 2) \u003d 14.0064 × 2 ≈ 28।

नाइट्रोजन के समस्थानिक

प्रकृति में, नाइट्रोजन दो स्थिर समस्थानिकों 14 N (99.635%) और 15 N (0.365%) के रूप में मौजूद है। इनकी द्रव्यमान संख्या क्रमशः 14 और 15 है। 14 एन नाइट्रोजन समस्थानिक के नाभिक में सात प्रोटॉन और सात न्यूट्रॉन होते हैं, और 15 एन आइसोटोप में समान संख्या में प्रोटॉन और छह न्यूट्रॉन होते हैं।

चौदह कृत्रिम नाइट्रोजन समस्थानिक हैं जन संख्या 10 से 13 तक और 16 से 25 तक, जिनमें से सबसे स्थिर आइसोटोप 13 एन 10 मिनट के आधे जीवन के साथ है।

नाइट्रोजन आयन

नाइट्रोजन परमाणु के बाहरी ऊर्जा स्तर पर, पाँच इलेक्ट्रॉन होते हैं जो वैलेंस होते हैं:

1s 2 2s 2 2p 3 .

नाइट्रोजन परमाणु की संरचना नीचे दिखाई गई है:

रासायनिक अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, नाइट्रोजन अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को खो सकता है, अर्थात उनके दाता बनें, और सकारात्मक रूप से आवेशित आयनों में बदल जाएँ या किसी अन्य परमाणु से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करें, अर्थात उनके स्वीकर्ता बनें, और नकारात्मक रूप से आवेशित आयनों में बदल जाएँ:

एन 0 -5e → एन 2+;

एन 0 -4e → एन 4+;

एन 0 -3e → एन 3+;

एन 0 -2e → एन 2+;

एन 0 -1e → एन 1+;

एन 0 +1e → एन 1-;

एन 0 +2e → एन 2-;

एन 0 +3e → एन 3-।

नाइट्रोजन के अणु और परमाणु

नाइट्रोजन अणु में दो परमाणु होते हैं - एन 2। यहाँ कुछ गुण हैं जो नाइट्रोजन परमाणु और अणु की विशेषता बताते हैं:

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

उदाहरण 2

नाइट्रोजन एक प्रसिद्ध रासायनिक तत्व है, जिसे एन अक्षर से निरूपित किया जाता है। यह तत्व, शायद, अकार्बनिक रसायन विज्ञान का आधार है, इसका 8 वीं कक्षा में विस्तार से अध्ययन किया जाना शुरू होता है। इस लेख में हम इस रासायनिक तत्व, साथ ही इसके गुणों और प्रकारों पर विचार करेंगे।

रासायनिक तत्व की खोज का इतिहास

नाइट्रोजन एक ऐसा तत्व है जिसे सबसे पहले प्रसिद्ध फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंटोनी लेवोजियर ने पेश किया था। लेकिन कई वैज्ञानिक नाइट्रोजन के खोजकर्ता के खिताब के लिए लड़ रहे हैं, उनमें हेनरी कैवेंडिश, कार्ल शेहेल, डैनियल रदरफोर्ड शामिल हैं।

प्रयोग के परिणामस्वरूप, वह एक रासायनिक तत्व की पहचान करने वाले पहले व्यक्ति थे, लेकिन यह नहीं समझ पाए कि उन्हें एक साधारण पदार्थ प्राप्त हुआ है। उन्होंने अपने अनुभव पर सूचना दी, जिसमें कई अध्ययन भी किए। संभवतः, प्रिस्टले भी इस तत्व को अलग करने में कामयाब रहे, लेकिन वैज्ञानिक यह नहीं समझ पाए कि वास्तव में उन्हें क्या मिला, इसलिए वे खोजकर्ता की उपाधि के पात्र नहीं थे। कार्ल शेहेल ने एक साथ एक ही शोध किया, लेकिन वांछित निष्कर्ष पर नहीं पहुंचे।

उसी वर्ष, डैनियल रदरफोर्ड न केवल नाइट्रोजन प्राप्त करने में कामयाब रहे, बल्कि इसका वर्णन करने, शोध प्रबंध प्रकाशित करने और तत्व के मुख्य रासायनिक गुणों को इंगित करने में भी कामयाब रहे। लेकिन रदरफोर्ड भी पूरी तरह से समझ नहीं पाए कि उन्हें क्या मिला था। हालाँकि, यह वह है जिसे खोजकर्ता माना जाता है, क्योंकि वह समाधान के सबसे करीब था।

नाइट्रोजन नाम की उत्पत्ति

ग्रीक से "नाइट्रोजन" का अनुवाद "बेजान" के रूप में किया जाता है। लेवोजियर ने नामकरण के नियमों पर काम किया और उसी तरह से तत्व का नामकरण करने का फैसला किया। 18वीं सदी में इस तत्व के बारे में सिर्फ इतना पता था कि यह सांस लेने में भी मदद नहीं करता था। इसलिए यह नाम अपनाया गया।

लैटिन में, नाइट्रोजन को "नाइट्रोजेनियम" कहा जाता है, जिसका अर्थ है "सॉल्टपीटर को जन्म देना"। लैटिन भाषा से, नाइट्रोजन का पदनाम प्रकट हुआ - एन अक्षर। लेकिन नाम ने कई देशों में जड़ें नहीं जमाईं।

तत्व बहुतायत

नाइट्रोजन शायद हमारे ग्रह पर सबसे आम तत्वों में से एक है, यह बहुतायत में चौथे स्थान पर है। यह तत्व यूरेनस और नेपच्यून ग्रहों पर सौर वातावरण में भी पाया जाता है। टाइटन, प्लूटो और ट्राइटन के वायुमंडल नाइट्रोजन से बने हैं। इसके अलावा, पृथ्वी के वायुमंडल में इस रासायनिक तत्व का 78-79 प्रतिशत हिस्सा है।

नाइट्रोजन एक महत्वपूर्ण जैविक भूमिका निभाता है, क्योंकि यह पौधों और जानवरों के अस्तित्व के लिए आवश्यक है। यहां तक ​​कि मानव शरीर में भी इस रासायनिक तत्व का 2 से 3 प्रतिशत हिस्सा होता है। यह क्लोरोफिल, अमीनो एसिड, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड का हिस्सा है।

एक तरल नाइट्रोजन

तरल नाइट्रोजन एक रंगहीन पारदर्शी तरल है, यह रासायनिक नाइट्रोजन के एकत्रीकरण के राज्यों में से एक है, जिसका व्यापक रूप से उद्योग, निर्माण और चिकित्सा में उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग कार्बनिक पदार्थों को ठंडा करने, ठंडा करने के उपकरण और दवा में मौसा (सौंदर्य चिकित्सा) को हटाने के लिए किया जाता है।

तरल नाइट्रोजन गैर विषैले और गैर-विस्फोटक है।

आणविक नाइट्रोजन

आणविक नाइट्रोजन एक ऐसा तत्व है जो हमारे ग्रह के वातावरण में निहित है और इसका एक बड़ा हिस्सा है। आणविक नाइट्रोजन का सूत्र N2 है। ऐसा नाइट्रोजन अन्य रासायनिक तत्वों या पदार्थों के साथ बहुत अधिक तापमान पर ही प्रतिक्रिया करता है।

भौतिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, रासायनिक तत्व नाइट्रोजन गंधहीन, रंगहीन और व्यावहारिक रूप से पानी में अघुलनशील होता है। तरल नाइट्रोजन इसकी स्थिरता में पानी जैसा दिखता है, यह पारदर्शी और रंगहीन भी होता है। नाइट्रोजन में एकत्रीकरण की एक और स्थिति है, -210 डिग्री से नीचे के तापमान पर यह एक ठोस में बदल जाता है, कई बड़े बर्फ-सफेद क्रिस्टल बनाता है। हवा से ऑक्सीजन को अवशोषित करता है।

रासायनिक गुण

नाइट्रोजन अधातुओं के समूह से संबंधित है और इस समूह के अन्य रासायनिक तत्वों के गुणों को ग्रहण करता है। आम तौर पर, गैर-धातु बिजली के अच्छे संवाहक नहीं होते हैं। नाइट्रोजन विभिन्न ऑक्साइड बनाती है, जैसे NO (मोनोऑक्साइड)। NO या नाइट्रिक ऑक्साइड एक मसल रिलैक्सेंट है (एक पदार्थ जो मांसपेशियों को काफी आराम देता है और मानव शरीर पर कोई नुकसान या अन्य प्रभाव नहीं डालता है)। एन 2 ओ जैसे अधिक नाइट्रोजन परमाणुओं वाले आक्साइड हंसने वाली गैस हैं, स्वाद में थोड़ा मीठा होता है, जो दवाओं में एनेस्थेटिक के रूप में प्रयोग किया जाता है। हालाँकि, NO 2 ऑक्साइड का पहले दो से कोई लेना-देना नहीं है, क्योंकि यह एक हानिकारक निकास गैस है जो कार के निकास में निहित है और वातावरण को गंभीर रूप से प्रदूषित करती है।

नाइट्रिक एसिड, जो हाइड्रोजन, नाइट्रोजन और तीन ऑक्सीजन परमाणुओं से बनता है, एक मजबूत एसिड है। यह व्यापक रूप से उर्वरकों, गहनों, जैविक संश्लेषण, सैन्य उद्योग (विस्फोटकों के उत्पादन और जहरीले पदार्थों के संश्लेषण), रंजक, दवाओं आदि के उत्पादन में उपयोग किया जाता है। नाइट्रिक एसिड मानव शरीर के लिए बहुत हानिकारक है, त्वचा पर अल्सर और रासायनिक जलन छोड़ना।

लोग गलती से मानते हैं कि कार्बन डाइऑक्साइड नाइट्रोजन है। वास्तव में, अपने रासायनिक गुणों के कारण, एक तत्व सामान्य परिस्थितियों में बहुत कम संख्या में तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करता है। और कार्बन डाइऑक्साइड कार्बन मोनोऑक्साइड है।

एक रासायनिक तत्व का अनुप्रयोग

तरल नाइट्रोजन का उपयोग ठंड के उपचार (क्रायोथेरेपी) के साथ-साथ रेफ्रिजरेंट के रूप में खाना पकाने में किया जाता है।

इस तत्व को उद्योग में भी व्यापक आवेदन मिला है। नाइट्रोजन एक गैस है जो विस्फोट और आग से सुरक्षित है। इसके अलावा, यह सड़ांध और ऑक्सीकरण को रोकता है। अब विस्फोट प्रूफ वातावरण बनाने के लिए नाइट्रोजन का उपयोग खानों में किया जाता है। पेट्रोकेमिस्ट्री में गैसीय नाइट्रोजन का उपयोग किया जाता है।

रासायनिक उद्योग में नाइट्रोजन के बिना करना बहुत मुश्किल है। इसका उपयोग विभिन्न पदार्थों और यौगिकों के संश्लेषण के लिए किया जाता है, जैसे कि कुछ उर्वरक, अमोनिया, विस्फोटक, रंजक। अब अमोनिया के संश्लेषण के लिए बड़ी मात्रा में नाइट्रोजन का उपयोग किया जाता है।

खाद्य उद्योग में, यह पदार्थ खाद्य योज्य के रूप में पंजीकृत है।

मिश्रण या शुद्ध पदार्थ?

यहां तक ​​कि 18वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध के वैज्ञानिक, जो रासायनिक तत्व को अलग करने में कामयाब रहे, ने सोचा कि नाइट्रोजन एक मिश्रण था। लेकिन इन अवधारणाओं में एक बड़ा अंतर है।

इसमें संरचना, भौतिक और रासायनिक गुणों जैसे निरंतर गुणों का एक संपूर्ण परिसर है। मिश्रण एक यौगिक है जिसमें दो या दो से अधिक रासायनिक तत्व होते हैं।

अब हम जानते हैं कि नाइट्रोजन एक शुद्ध पदार्थ है क्योंकि यह एक रासायनिक तत्व है।

रसायन शास्त्र का अध्ययन करते समय, यह समझना बहुत महत्वपूर्ण है कि नाइट्रोजन सभी रसायन शास्त्रों का आधार है। यह विभिन्न यौगिकों का निर्माण करता है जिनका हम सभी सामना करते हैं, जिनमें लाफिंग गैस, ब्राउन गैस, अमोनिया और नाइट्रिक एसिड शामिल हैं। कोई आश्चर्य नहीं कि स्कूल में रसायन विज्ञान नाइट्रोजन जैसे रासायनिक तत्व के अध्ययन से शुरू होता है।