Hóa học 11 KNTT Bài 4: Nitrogen

− Trong khí quyển Trái Đất, nitrogen là nguyên tố phổ biến nhất, chiếm 75,5% khối lượng (hoặc 78,1% thể tích) và tập trung chủ yếu ở tầng đối lưu.

− Trong vỏ Trái Đất, nguyên tố nitrogen tồn tại tập trung ở một số mỏ khoáng dưới dạng sodium nitrate (thường gọi là diêm tiêu Chile).

− Nguyên tố nitrogen có trong tất cả cơ thể động vật và thực vật, là thành phần cấu tạo nên nucleic acid, protein,… Trong cơ thề người, nitrogen chiếm khoảng 3% khối lượng, đứng thứ tư sau oxygen, carbon và hydrogen.

− Nguyên tố nitrogen tồn tại trong tự nhiên với hai đồng vị bền là 14N (99,63%) và 15N (0,37%).

a. Cấu tạo nguyên tử

Nguyên tố nitrogen ở ô số 7, nhóm VA, chu kì 2 trong bảng tuần hoàn.

 

− Nguyên tử nitrogen có độ âm điện lớn (3,04).

− Nitrogen là phi kim điển hình.

− Nitrogen tạo ra nhiều hợp chất với các số oxi hoá khác nhau từ –3 đến +5.

− Các số oxi hoá thường gặp của nitrogen được biểu diễn ở trục số oxi hoá dưới đây.

b. Cấu tạo phân tử

Phân tử nitrogen gồm hai nguyên tử, liên kết với nhau bằng liên kết ba (1 liên kết sigma và 2 liên kết pi). Phân tử nitrogen có năng lượng liên kết lớn (945 kJ/mol) và không có cực.

Ở điều kiện thường, nitrogen là chất khí, không màu, không mùi, không vị, khó hoá lỏng (hoá lỏng ở –196 °C), tan rất ít trong nước ( 1 lít nước hoà tan được 0,012 lít khí nitrogen). Khí nitrogen không duy trì sự cháy và sự hô hấp.

a. Tác dụng với hdrogen

Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có xúc tác, nitrogen hoá hợp trực tiếp với hydrogen, tạo thành ammonia.

N₂(g) + 3H₂(g) \(\rightleftharpoons\) 2NH₃(g)

b. Tác dụng với oxygen

Ở nhiệt độ cao trên 3000 °C hoặc có tia lửa điện, nitrogen kết hợp với oxygen, tạo ra nitrogen monoxide (NO) với hiệu suất rất thấp.

N₂(g)+O₂(g)\(\rightleftharpoons\) 2NO(g)           \({{\rm{\Delta }}_{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}\) = 180,6 kJ

Quá trình tạo và cung cấp đạm nitrate cho đất từ nước mưa được biểu diễn theo sơ đồ:

\({{\text{N}}_{\text{2}}}\xrightarrow{\text{+}\,{{\text{O}}_{\text{2}}}}\text{NO}\xrightarrow{\text{+}\,{{\text{O}}_{\text{2}}}\text{+}\,{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}}\text{HN}{{\text{O}}_{\text{3}}}\xrightarrow{+\,{{\text{O}}_{2}}}{{\text{H}}^{\text{+}}}\text{+}\,\text{N}{{\text{O}}_{\text{3}}}^{\text{-}}\)

− Tác nhân làm lạnh

− Tổng hợp amonia

− Tạo khí quyển trơ

− Bảo quản thực phẩm