نیتروژن

نیتروژن یک نافلز با الکترونگاتیوی 3.04 است. ^[1] دارای 5 الکترون در بیرونی ترین پوسته خود است، بنابراین معمولاً در اکثر ترکیبات سه ظرفیتی است تا به یک پایدار (8 الکترون ظرفیت) دست یابد. واکنش می دهد در یک واکنش شیمیایی در دمای اتاق نیتروژن خالص یک گاز مولکولی بی رنگ است و تنها زمانی که با لیتیوم شرکت می کند . در دمای 77 کلوین (196- درجه سانتیگراد) تحت فشار اتمسفر مایع می شود و در دمای 63 کلوین (210- درجه سانتیگراد) ^[2] منجمد می شود و به یک آلوتروپی کریستالی شش ضلعی بسته می رسد. گفته می شود که نیتروژن زیر 35.4 کلوین (237.6- درجه سانتیگراد) دارای آلوتروپ مکعبی (معروف به فاز آلفا) است. ^[3] نیتروژن مایع ، که شبیه آب است، اما چگالی آن تنها 80.8٪ است (چگالی نیتروژن مایع در نقطه جوش 0.808 گرم در میلی لیتر است)، یک مبرد معمولی است ^{. [4]}

آلوتروپ های ناپایدار نیتروژن با بیش از دو اتم در آزمایشگاه تولید شده است، مانند N.
₃ و زن
₄ . ^[5] در شرایط فشار بسیار بالا (1.1 میلیون اتمسفر ) و دمای بالا (2000 K)، هنگامی که با یک سلول سندان الماس تولید می‌شود ، نیتروژن به ساختارهای بلوری مکعبی تک پیوند پلیمریزه می‌شود. این ساختار شبیه الماس است و هر دو دارای پیوندهای کووالانسی قوی هستند. زنان
₄ همچنین به عنوان “الماس نیتروژن” شناخته می شود. ^[6]

سایر آلوتروپ ها (هنوز سنتز نشده اند) شامل هگزازین ( N
₆ ، یک حلقه بنزن ) ^[7] و octaazacuban ( N
₈ ، یک مکعب واحد ^{). [8]} پیش‌بینی می‌شود که شکل نیتروژن 6 بسیار ناپایدار است، در حالی که شکل نیتروژن 8 به دلیل تقارن مداری از نظر جنبشی پایدار است. ^[9]

ایزوتوپ ها

وجود دارد دو ایزوتوپ پایدار نیتروژن ^{: 14} نیتروژن و ¹⁵ نیتروژن. رایج ترین آنها ¹⁴ نیتروژن (99.634٪) است که در طول چرخه CNO در ستارگان تولید می شود. ^[10] باقیمانده ¹⁵ نیوتن است. از 10 ایزوتوپ مصنوعی سنتز شده، 1 ایزوتوپ نیمه عمر 9 دقیقه و ایزوتوپ های باقی مانده نیمه عمری در حد 1 ثانیه یا کمتر دارند. ^[11]

واکنش های بیولوژیکی (مانند جذب، نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی) تعادل دینامیکی نیتروژن در خاک را به شدت کنترل می کند. این واکنش ها احتمالاً باعث غنی سازی ¹⁵ نیتروژن در بستر و تخلیه محصول می شود. ^[12] اگرچه آب باران حاوی مقادیر قابل مقایسه ای از آمونیوم و نیترات است، زیرا متابولیسم/جذب آمونیوم نسبتاً دشوارتر از نیترات اتمسفر است، بیشتر نیتروژن اتمسفر فقط می تواند به عنوان نیترات وارد خاک شود. نیترات های موجود در خاک بهتر از زمانی که نیتروژن به شکل آمونیوم است توسط ریشه گیاه جذب می شود.

بخش کوچکی (0.73٪) از نیتروژن مولکولی در جو زمین ایزوتوپولوگ ¹⁴ N ¹⁵ N است و بیشتر باقیمانده ¹⁴ N ₂ است . ^[13]

رادیوایزوتوپ ¹⁶ N جزء رادیونوکلئیدی غالب در خنک کننده های راکتورهای هسته ای آب تحت فشار یا راکتورهای آب جوش در عملکرد عادی است. ساخته می شود ^{از 16} O (در آب) از طریق واکنش (n,p) . نیمه عمر آن حدود 7.1 ثانیه است، ^[11] O تجزیه می شود ^{اما در حالی که به 16} ، تابش گامای پرانرژی (5 تا 7 مگا ولت) تولید می کند. ^{[11] [14]} بنابراین، دسترسی به خطوط مبرد اولیه در راکتورهای آب تحت فشار باید در طول کار راکتور به شدت کنترل شود. ¹⁶ N یکی از ابزارهای اولیه است که برای شناسایی سریع نشت های کوچک حتی از مبرد اولیه به چرخه بخار ثانویه استفاده می شود. ^[14]

طیف الکترومغناطیسی

نیتروژن مولکولی ( ¹⁴ N ₂ ) تا حد زیادی به مادون قرمز شفاف و قابل مشاهده است زیرا مولکولی است که از همان هسته تشکیل شده است و بنابراین هیچ گشتاور دوقطبی برای ارتباط با تابش الکترومغناطیسی در این طول موج ها ندارد. جذب قابل توجهی در طول موج های فرابنفش، ^[15] از حدود 100 نانومتر شروع می شود. این شامل انتقال الکترونیکی در مولکول به حالت های باردار است که حتی بین اتم های نیتروژن توزیع نمی شود. جذب نیتروژن منجر به جذب قابل توجه تابش فرابنفش در اتمسفر فوقانی و اتمسفر سیارات دیگر می شود. به دلایل مشابه، لیزرهای نیتروژن مولکولی خالص به طور خاص نور را در محدوده فرابنفش ساطع می کنند.

واکنش نشان دهید

به طور کلی نیتروژن در شرایط فشار و دمای استاندارد غیر فعال است. نیتروژن با عنصر لیتیوم واکنش می دهد . لیتیوم در هوا با N ₂ می دهد می سوزد و نیترید لیتیوم : ^[16]

6 Li + N ₂ → 2 Li ₃ N

منیزیم همچنین در نیتروژن می سوزد و نیترید منیزیم می دهد :

3 Mg + N ₂ → Mg ₃ N ₂

N ₂ بسیاری از محصولات به اضافه فلزات واسطه مانند [Ru(NH ₃ ) ₅ (N ₂ )] ²⁺ را تشکیل می دهد (شکل را ببینید). با این حال، باید توجه داشت که لیگاند N2 از تجزیه هیدرازین به دست می آید و با دیمرهای نیتروژن آزاد ترکیب نمی شود. این ترکیبات اکنون به وفور در دسترس هستند مانند IrCl(N ₂ ) (PPh ₃ ) ₂ , W(N ₂ ) ₂ ( Ph ₂ PCH ₂ CH ₂ PPh ₂ ) ₂ , و [(η ⁵ -C ₅ Me ₄ H) ₂ Zr] ₂ ( μ ₂ , η ² , η ² -N ₂ ). این کمپلکس ها نشان می دهد که چگونه N ₂ می تواند با فلزات موجود در آنزیم های نیتروژناز ترکیب شود و فرآیند هابر را کاتالیز کند . ^[17] یک فرآیند کاتالیزوری برای کاهش N ₂ به آمونیاک با استفاده از کمپلکس های مولیبدن در حضور منبع پروتون در سال 2005 منتشر شد. ^[16]

برنامه

ترکیبات نیتروژن

نیتروژن مولکولی در اتمسفر نسبتاً بی اثر است، اما در طبیعت به آرامی توسط تعدادی از موجودات زنده، عمدتاً باکتری ها، به ترکیبات مفید بیولوژیکی و صنعتی تبدیل می شود (به نقش ها کنید ) مراجعه . قابلیت ترکیب یا تثبیت نیتروژن یکی از ویژگی های مهم صنایع شیمیایی مدرن است که در آن نیتروژن (همراه با گاز طبیعی ) به آمونیاک (از طریق روش هابر ) تبدیل می شود. آمونیاک به نوبه خود می تواند به طور مستقیم (عمدتاً به عنوان کود )، یا به عنوان ماده اولیه برای بسیاری از مواد شیمیایی مهم دیگر، از جمله مواد منفجره ، عمدتاً از طریق تولید اسید نیتریک به روش استوالد استفاده شود .

نمک های اسید نیتریک شامل بسیاری از ترکیبات مهم مانند xanpet (یا نمکدان – از نظر تاریخی به دلیل استفاده از آن در باروت مهم است ) و نیترات آمونیوم ، یک کود شیمیایی مهم است. سایر ترکیبات آلی نیترات، مانند تری نیتروگلیسیرین و تری نیتروتولوئن (به عنوان مثال TNT )، به عنوان مواد منفجره استفاده می شود. اسید نیتریک به عنوان یک اکسید کننده در استفاده می شود . موشک های سوخت مایع هیدرازین و مشتقات آن به عنوان سوخت موشک استفاده می شود.

گاز نیتروژن

نیتروژن گازی به سرعت با گرم کردن نیتروژن مایع (نگاه کنید به زیر) و تبخیر تولید می شود . کاربردهای زیادی دارد، از جمله به عنوان یک جایگزین بی اثرتر برای هوا که در آن اکسیداسیون نامطلوب است. ^[18]

• برای حفظ تازگی غذاهای بسته بندی شده یا حجیم (با به تاخیر انداختن ترشیدگی و سایر اشکال آسیب ناشی از اکسیداسیون)، ^[19]
• در بالای مواد منفجره مایع برای ایمنی

همچنین در موارد زیر استفاده می شود:

• را تولید می کند . قطعات الکترونیکی مانند ترانزیستورها ، دیودها و مدارهای مجتمع (IC)
• تولید فولاد ضد زنگ ، ^[20]
• تایرهای بادی برای خودروها و هواپیماها ^[21] به دلیل بی اثر بودن و نداشتن خاصیت اکسید کننده رطوبت، برخلاف هوا (اگرچه این امر برای خودروهای معمولی پیش پا افتاده و ضروری است) ^[22]

برخلاف برخی نظرات، نیتروژن از طریق لاستیک های لاستیکی کمتر از هوا نفوذ می کند. هوا مخلوطی از عمدتاً نیتروژن و اکسیژن (به شکل N ₂ و O ₂ ) است و مولکول های نیتروژن کوچکتر هستند . به مواد متخلخل نفوذ می کنند تحت شرایط معادل، مولکول های کوچکتر سریعتر .

عنوان یک جایگزین مطلوب برای دی اکسید کربن فشار قرار دادن مخازن برخی از ، [ ^23] مخصوصاً ) برای تحت آبجوها به نمونه دیگری از تطبیق پذیری آن استفاده از آن ( غلیظ است. . نمونه دیگری از آبجو پرکننده نیتروژن به شکل قوطی یا بطری آبجو آبجو گینس است . ^{[24] [25]}

نیتروژن مایع

نیتروژن مایع در مقیاس صنعتی در مقادیر زیاد با تقطیر جزئی هوای مایع تولید می شود و اغلب با فرمول شبه LN ₂ به آن اشاره می شود . این یک عامل برودتی (سرما شدید) است که می تواند بلافاصله بافت های زنده را در تماس با آن سخت کند. هنگامی که به درستی از گرمای محیط جدا شود، به عنوان یک متمرکز کننده و منبع نیتروژن گازی بدون فشرده سازی عمل می کند. علاوه بر این، توانایی آن در حفظ دمای مافوق انسانی، زیرا در دمای 77 کلوین (196- درجه سانتیگراد یا -320 درجه فارنهایت ) تبخیر می شود، آن را در کاربردهای مختلف بسیار مفید می کند، نمونه هایی در نقش مبرد چرخه باز ، از جمله :

• یخچال برای حمل مواد غذایی
• حفظ اندام ها و همچنین سلول های اسپرم و تخمک ، نمونه ها و محصولات بیولوژیکی .
• در مطالعه مبردها
• برای مثال در آموزش و پرورش
• در درماتولوژی برای از بین بردن ضایعات پوستی ناخوشایند یا بالقوه سرطانی ، مانند زگیل ، پینه و غیره [ ^26]
• نیتروژن مایع می تواند به عنوان یک منبع خنک کننده برای افزایش سرعت پردازنده ها ، پردازنده های گرافیکی یا انواع دیگر سخت افزارها استفاده شود.
• نیتروژن مایع نیتروژن در حالت مایع است، دمای آن بسیار پایین است، حدود -196 درجه سانتیگراد، در این دما همچنین می دانید که می تواند هر چیزی را که مربوط به موجودات زنده است از بین ببرد.

نیتروژن یکی از گازهای صنعتی است و کاربردهای وسیعی دارد و گازی بی اثر، بی رنگ، بی بو، غیر سمی و غیر قابل انفجار است. نیتروژن مایع دارای وزن مخصوص 0.807g/ml و دارای ثابت دی الکتریک 1.4 است. عدد اتمی آن 7 است. نیتروژن 78 درصد اتمسفر را تشکیل می دهد، نیتروژن مایع با تقطیر کسری هوا فشرده می شود => بدست آوردن نیتروژن طولانی و اکسیژن مایع => گازهای نیتروژن مایع در یک ظرف قرار داده شده و در صنعت مورد استفاده قرار می گیرند. این گازهای نیتروژن وارد صنعت می شوند، یک سیستم تبخیر کننده وجود خواهد داشت که این نیتروژن مایع را به گاز نیتروژن معمولی تبدیل می کند. پس از عبور از اواپراتور، نیتروژن تبخیر شده از شیرهای فشار عبور داده می شود تا به صنعت تقسیم شود. نیتروژن مایع در صدها زمینه استفاده می شود، از صنایع غذایی گرفته تا صنایع نساجی و بسیاری دیگر.

تاریخچه

نیتروژن ( لاتین : nitrum ، یونانی : Nitron به معنی “تولد سودا”، “منشأ”، “شکل”) به شکل در نظر گرفته شده است که توسط دانیل رادرفورد کشف در سال 1772 شده است ، که آن را گاز سمی صفر یا هوای ساکن نامیده است . ^{[27] [28]} این به این دلیل است که بخشی از هوا که از احتراق پشتیبانی نمی کند در اواخر قرن هجدهم برای شیمیدانان شناخته شده بود . نیتروژن همچنین توسط کارل ویلهلم شیل ، هنری کاوندیش و جوزف پریستلی در همان زمان مورد مطالعه قرار گرفت که از آن به عنوان هوای سوخته یا هوای فلوژیستون یاد کردند . گاز نیتروژن آنقدر بی اثر بود که آنتوان لاووازیه آن را یک آزوت در سال 1789 به معنای بی جان ^{در نظر گرفت [29]} . این اصطلاح به نام فرانسوی “نیتروژن” تبدیل شد و بعداً به بسیاری از زبان های دیگر گسترش یافت. در سال 1790، ژان آنتوان چپال نام نیتروژن را برای اشاره به نیتروژن ابداع کرد.

ترکیبات نیتروژن از قرون وسطی شناخته شده است . کیمیاگران ( می شناختند اسید نیتریک HNO ₃ را به عنوان آکوا فورتیس . ) مخلوط اسید نیتریک و اسید کلریدریک ) شناخته می شود (HCl) به عنوان aqua regia ( آکوا رژیا ، زیرا توانایی حل کردن طلا را دارد . اولین کاربردهای صنعتی و کشاورزی ترکیبات نیتروژن از آن به شکل زانپت (احتمالاً به عنوان نیترات سدیم (NaNO ₃ ) یا نیترات پتاسیم (KNO ₃ ))، در درجه اول به عنوان باروت و بعداً به عنوان کود و بعداً برای ساختن مکمل های شیمیایی استفاده می شد. در سال 1910، لرد ریلی کشف کرد که یک تخلیه الکتریکی در گاز نیتروژن “نیتروژن فعال” تولید می کند، که یک آلوتروپ معروف به تک اتمی است. “ابر چرخشی از نور زرد درخشان” که توسط دستگاه وی در واکنش با جیوه ایجاد شده و نیترید جیوه انفجاری تولید می کند . ^[30]

محبوبیت

نیتروژن بزرگترین جزء جو زمین است (78.084 درصد حجمی یا 75.5 درصد وزنی). ^[31] هنری کاوندیش کسی بود که “گاز قابل احتراق” ( اکسیژن ترکیب ، حدود 21٪) هوا را در اواخر قرن هجدهم با دقت نسبتاً مشخصی تعیین کرد . بیش از یک قرن بعد، مشخص شد که باقیمانده (“نسوخته”) هوا در درجه اول نیتروژن است ^[32] .

نیتروژن برای مقاصد صنعتی با تقطیر جزئی هوای مایع یا سایر ابزارهای مکانیکی هوای گازی (غشاء اسمز معکوس فشار یا PSA (مخفف کلمات انگلیسی: Pressure Swing Adsorption ) تولید می‌شود.

ترکیبات نیتروژن دار نیز در کیهان مشاهده شده است. نیتروژن N14 ^{تولید می شود} به عنوان بخشی از همجوشی هسته ای ستارگان در . ^[33] شناسایی شده اند مولکول های نیتروژن و ترکیبات نیتروژن توسط ستاره شناسان در محیط بین ستاره ای با استفاده از کاوشگر طیف سنجی فرابنفش دور . ^[34] نیتروژن جزء اصلی فضولات حیوانی (مثلا مدفوع )، معمولاً به شکل اوره ، اسید اوریک و ترکیبات این محصولات نیتروژنی است.

وجود دارد نیتروژن به شکل مولکولی در جو تیتان و همچنین توسط دیوید کنات و همکارانش در فضای بین ستاره ای با استفاده از FUSE شناسایی شده است .

ترکیبات عمده نیتروژن

هیدرید اولیه نیتروژن آمونیوم ( NH ₃ ) است ، اگرچه هیدازین (N ₂ H ₄ ) نیز به خوبی شناخته شده است. آمونیاک ماده ای اساسی تر از آب است و در محلول کاتیون های آمونیوم (NH ₄ ⁺ ) را تشکیل می دهد. آمونیاک مایع در واقع ترکیبی است که یون های مضاعف می سازد (آمونیوم و آمید (NH ₂ ^– )؛ نمک های آمید و نیترید (N ^3- ) هر دو شناخته شده اند اما در آب تجزیه می شوند.ترکیبات آمونیاک با جانشینی های منفرد و دوگانه آمین نامیده می شوند. زنجیره‌های بزرگ ، حلقه‌ها و دیگر ساختارهای نیتروژن هیدرید شناخته شده‌اند اما عملاً پایدار نیستند.

کلاس های آنیونی سایر نیتروژن آزیدها (N ₃ ^– ) هستند، آنها خطی و هم الکترون با دی اکسید کربن هستند . با مولکول های دیگر ساختار مشابه مونوکسید دیتروژن (N ₂ O ) یا گاز خنده هستند. این یکی از اکسیدهای نیتروژن است که برجسته ترین آنها مونوکسید نیتروژن (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO ₂ ) است که هر دو حاوی الکترون های جفت نشده هستند. اکسید دوم تمایلی به دیمر شدن دارد و جزء اصلی در انواع مختلف دود است.

اکسیدهای استانداردتر عبارتند از تری اکسید دی نیتروژن (N ₂ O ₃ ) و دی نیتروژن پنتوکسید (N ₂ O ₅ ) که در واقع نسبتاً ناپایدار و قابل انفجار هستند. اسیدهای مربوطه عبارتند از اسید نیتروژن (HNO ₂ ) و اسید نیتریک (HNO ₃ ) که نمک های مربوطه را نیتریت و نیترات می نامند . اسید نیتریک یکی از معدود اسیدهای قوی تر از هیدرونیوم است .

مدولاسیون

در صنعت نیتروژن با تقطیر جزئی هوای مایع تولید می شود. پس از حذف CO ₂ و بخار آب، هوا تحت فشار بالا و دمای پایین مایع می شود. با افزایش تدریجی دمای هوای مایع به 196- درجه سانتیگراد، نیتروژن می جوشد و از اکسیژن جدا می شود زیرا اکسیژن نقطه جوش بالاتری دارد (183- درجه سانتیگراد). گاز نیتروژن در سیلندرهای فولادی تحت فشار 150 اتمسفر فشرده می شود.

در آزمایشگاه، مقادیر کمی از نیتروژن خالص با حرارت دادن ملایم محلول اشباع نمک نیتریت آمونیوم تهیه می شود:

NH ₄ NO ₂ → N ₂ + 2H ₂ O

نمک نیتریت آمونیوم کمتر پایدار را می توان با محلول اشباع نیتریت سدیم و کلرید آمونیوم جایگزین کرد.

NH ₄ Cl + NaNO ₂ → N ₂ + NaCl + 2H ₂ O

نقش های بیولوژیکی

نیتروژن جزء مهمی از اسیدهای آمینه و اسیدهای نوکلئیک است که نیتروژن را برای زندگی ضروری می کند. ^[31] نیتروژن عنصری اتمسفر نمی تواند مستقیماً توسط گیاهان یا حیوانات استفاده شود، اما باید استریل یا بی حرکت شود. بارش اغلب حاوی مقادیر قابل توجهی آمونیاک و نیترات است که تصور می شود محصولات تثبیت نیتروژن توسط رعد و برق و سایر پدیده های الکتریکی در جو هستند. ^[35] این اولین بار توسط لیبیگ در سال 1827 فرض شد و بعداً تأیید شد. ^[35] با این حال، از آنجا که آمونیاک ترجیحاً توسط پوشش گیاهی جنگل نسبت به نیترات اتمسفر حفظ می شود، بیشتر نیتروژن ثابت شده به شکل نیترات به سطح خاک زیر درختان می رسد. نیترات خاک ترجیحاً توسط ریشه گیاه نسبت به آمونیاک خاک جذب می شود. ^[36] حبوبات، ، مانند سویا می‌توانند نیتروژن را مستقیماً از هوا جذب کنند، زیرا ریشه‌های آن‌ها دارای گره‌هایی هستند که حاوی باکتری‌های تثبیت‌کننده نیتروژن هستند که نیتروژن را به آمونیاک تبدیل می‌کنند . حبوبات سپس آمونیاک را به یون های اکسید نیتروژن و اسیدهای آمینه تبدیل می کنند تا تولید کنند پروتئین . باکتری‌های ویژه (مانند Rhizobium trifolium ) دارای آنزیم‌های نیتروژناز هستند که می‌توانند نیتروژن اتمسفر را به مواد مفید برای ارگانیسم‌های بالاتر تثبیت کنند. این فرآیند به مقادیر زیادی انرژی و شرایط هیپوکسیک نیاز دارد. چنین باکتری هایی در خاک زندگی می کنند (به عنوان مثال ازتوباکتر ) اما اغلب به صورت همزیستی در گره های حبوبات (مانند شبدر ، تریفولیوم ، یا سویا ، گلایسین ماکس ) وجود دارند. باکتری های تثبیت کننده نیتروژن همچنین به صورت همزیستی با بسیاری از گیاهان غیرمرتبط مانند آلنوس ، گلسنگ، کاسورینا ، میریکا ، مارچانتیوفیتا و گونرا نیز همزیستی دارند . ^[37]

پیشگیری

کودهای نیترات شسته شده هستند . منبع اصلی آلودگی آب های زیرزمینی و رودخانه ها ترکیبات حاوی سیانید (-CN ) نمک های بسیار سمی تولید می کنند و باعث مرگ بسیاری از حیوانات می شوند .

ترکیبات شیمیایی نیتروژن

نیتروژن به ترتیب دارای 8 عدد اکسیداسیون 3- است. -2 -اولین؛ +1; + 2; +3; +4 و +5. در شرایط عادی، اگرچه الکترونگاتیوی نیتروژن بیشتر از فسفر است، اما از نظر شیمیایی ضعیف تر از فسفر است زیرا نیتروژن دارای پیوند سه گانه با انرژی پیوند بالا است.

اکسیدهای نیتروژن

اکثر اکسیدهای نیتروژن اکسیدهای خنثی مانند NO, N ₂ O هستند اما برخی از اکسیدها نیز اکسیدهای اسیدی مانند N ₂ O ₃ , N ₂ O ₅ , NO ₂ هستند .

مونوکسید نیتروژن و دی اکسید نیتروژن

در دمای حدود 3000 ^درجه سانتیگراد یا قوس الکتریکی، نیتروژن با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده و مونوکسید نیتروژن (که به آن NO می گویند) تولید می کند.

ن 2 + O 2 ⇌ تی o 2 نه با D اچ = + 180 ک جی

در طبیعت، NO در هنگام رعد و برق تشکیل می شود. گاز NO بی رنگ به راحتی با اکسیژن موجود در هوا در شرایط عادی واکنش می دهد و دی اکسید نیتروژن (NO2 ₎ را تشکیل می دهد که به رنگ قهوه ای مایل به قرمز است.

2 نه + O 2 ⟶ 2 نه 2

NO ₂ به راحتی در دماهای پایین به N ₂ O ₄ (تتراکسید دی اکسید، بی رنگ) دیمر می شود. طبق اصل لو شاتلیه، واکنش در جهت مخالف تغییر می کند و NO ₂ را تشکیل می دهد . زمانی که دما افزایش می یابد.

2 نه 2 ↽ – – ⇀ ن 2 O 4

NO ₂ یک اکسید اسیدی مخلوط است که با آب واکنش می دهد و مخلوطی از اسیدها را ایجاد می کند

2NO ₂ + H ₂ O → HNO ₃ + HNO ₂

بلافاصله HNO ₂ تجزیه می شود

3HNO ₂ → HNO ₃ + 2NO + H ₂ O

NO, NO ₂ در هنگام واکنش با سایر عوامل کاهنده قوی مانند SO ₂ , H ₂ S عوامل اکسید کننده هستند.

SO ₂ + NO ₂ → SO ₃ + NO

2NO + 2H ₂ S → 2S + N ₂ + H ₂ O

NO ₂ را می توان با واکنش گوگرد و کربن با اسید نیتریک گرم و غلیظ تهیه کرد.

4HNO ₃ + C → CO ₂ + 4NO ₂ + 2H ₂ O

6HNO ₃ + S → H ₂ SO ₄ + 6NO ₂ + 2H ₂ O

برای واکنش گاز آمونیاک با اکسیژن در دمای بالا در حضور کاتالیزور

4NH3 _{_} + _5O2 → تی o ، ایکس تی 4NO + 6H ₂ O

اکسید نیتروژن و پنتوکسید دی نیتروژن

N ₂ O گازی بی رنگ با بوی مطبوع و طعم کمی شیرین است. N ₂ O با اکسیژن واکنش نمی دهد. در 500 ^درجه سانتیگراد تجزیه حرارتی به N ₂ و O ₂ . N ₂ O را می توان با سوزاندن NO در SO ₂ یا تجزیه در اثر حرارت نمک نیترات آمونیوم تهیه کرد.

2NO + SO ₂ → SO ₃ + N ₂ O

NH ₄ NO ₃ → N ₂ O + 2H ₂ O

N ₂ O ₅ (دی نیتروژن پنتوکسید) اکسیدی است که وقتی در آب حل شود اسید نیتریک تولید می کند. N ₂ O ₅ تهیه کرد _{NO 2} را می توان با واکنش _{با ازن O 3}

2NO ₂ + O ₃ → N ₂ O ₅ + O ₂

هیدرید

دو هیدرید نیتروژن وجود دارد، NH ₃ (آمونیاک) و N ₂ H ₄ (هیدرازین) که هر دو بوی بدی دارند اما هیدرازین خطرناک تر است.

هیدرازین

هیدرازین سوختی است که در موشک ها به دلیل واکنش های گرمازا زیر استفاده می شود

3N ₂ H ₄ → 4NH ₃ + N ₂

N ₂ H ₄ → N ₂ + H ₂

با این حال، یک واکنش گرماگیر نیز وجود دارد

4NH ₃ + N ₂ H ₄ → 3N ₂ + 8H ₂

هیدرازین از واکنش آمونیاک با پراکسید هیدروژن (پراکسید) تهیه می شود.

2NH ₃ + H ₂ O ₂ → N ₂ H ₄ + 2H ₂ O

یا می توانید کود اوره را برای واکنش با محلول هیپوکلریت سدیم و سود سوزآور بدهید.

(NH ₂ ) ₂ CO + NaClO + 2NaOH → N ₂ H ₄ + H ₂ O + N ₂ CO ₃ + NaCl