شىۋىتسىيەلىك خىمىك كارل شېلې ۋە شوتلاندىيەلىك ئۆسۈملۈكشۇناس دانىيال رۇتېرفورد 1772-يىلى ئازوتنى ئايرىم-ئايرىم بايقىغان. ھۆرمەتلىك كاۋېندىش ۋە لاۋويسېرمۇ ئوخشاش ۋاقىتتا ئازوتقا ئېرىشكەن. ئازوت ئالدى بىلەن لاۋويسېر تەرىپىدىن ئېلېمېنت دەپ ئېتىراپ قىلىنغان ، ئۇ ئۇنىڭغا «ئازو» ، يەنى «جانسىز» دېگەن ئىسىم قويغان. چاپتال 1790-يىلى ئازوت ئېلېمېنتىغا ئىسىم قويغان. بۇ ئىسىم گرېتسىيەنىڭ «نىترى» سۆزىدىن كەلگەن (نىترات تەركىبىدە ئازوت بار نىترات)
ئازوتنىڭ كېلىش مەنبەسى
ئازوت يەرشارىدىكى ئەڭ مول 30-ئېلېمېنت. ئازوتنىڭ ئاتموسفېرا ھەجىمىنىڭ 4/5 نى ئىگىلەيدىغانلىقىنى ياكى% 78 تىن كۆپرەكنى ئويلاشقاندا ، بىزدە ئازوتنىڭ چەكلىمىسىز دېگۈدەك بار. ئازوت يەنە ھەر خىل مىنېرال ماددىلاردا نىترات شەكلىدە مەۋجۇت ، مەسىلەن چىلى تۇز سۈيى (ناترىي نىترات) ، تۇز سۈيى ياكى نىترى (كالىي نىترات) ، تەركىبىدە ئاممىياك تۇزى بار مىنېرال ماددىلار. ئازوت نۇرغۇنلىغان مۇرەككەپ ئورگانىك مولېكۇلالاردا بار ، بۇلار بارلىق جانلىقلاردا بار بولغان ئاقسىل ۋە ئامىنو كىسلاتاسىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ
فىزىكىلىق خۇسۇسىيەت
ئازوت N2 ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا رەڭسىز ، تەمسىز ۋە پۇراقسىز گاز بولۇپ ، ئادەتتە زەھەرلىك ئەمەس. ئۆلچەملىك شارائىتتا گازنىڭ قويۇقلۇقى 1.25g / L. ئازوت ئومۇمىي ئاتموسفېرا (ھەجىم قىسمى) نىڭ% 78.12 نى ئىگىلەيدۇ ۋە ھاۋانىڭ ئاساسلىق تەركىبىي قىسمى. ئاتموسفېرادا تەخمىنەن 400 تىرىليون توننا گاز بار.
ئۆلچەملىك ئاتموسفېرا بېسىمى ئاستىدا -195.8 to قاچىلىغاندا رەڭسىز سۇيۇقلۇققا ئايلىنىدۇ. -209.86 to غا سوۋۇغاندا ، سۇيۇق ئازوت قارغا ئوخشاش قاتتىق بولىدۇ.
ئازوت ئاسان يانىدىغان بولۇپ ، نەپەسلىنىشچان گاز دەپ قارىلىدۇ (يەنى ساپ ئازوتتىن نەپەسلىنىش ئادەم بەدىنىنى ئوكسىگېندىن مەھرۇم قىلىدۇ). ئازوتنىڭ سۇدا ئېرىشچانلىقى ئىنتايىن تۆۋەن. 283K بولغاندا ، بىر ھەجىمدىكى سۇ تەخمىنەن 0.02 توم N2 ئېرىتەلەيدۇ.
خىمىيىلىك خۇسۇسىيەت
ئازوتنىڭ ئىنتايىن خىمىيىلىك خۇسۇسىيىتى بار. ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا باشقا ماددىلار بىلەن ئىنكاس قايتۇرۇش تەس ، ئەمما ئۇ يۇقىرى تېمپېراتۇرا ۋە يۇقىرى ئېنېرگىيە شارائىتىدا بەزى ماددىلار بىلەن خىمىيىلىك ئۆزگىرىشلەرنى باشتىن كەچۈرەلەيدۇ ، ھەمدە ئىنسانلارغا پايدىلىق يېڭى ماددىلارنى ئىشلەپچىقىرىشقا ئىشلىتىلىدۇ.
ئازوت مولېكۇلاسىنىڭ مولېكۇلا ئوربىتا فورمۇلاسى KK σs2 σs * 2 σp2 σp * 2 πp2. ئۈچ جۈپ ئېلېكترون باغلىنىشقا تۆھپە قوشىدۇ ، يەنى ئىككى π زايوم ۋە بىر σ زايوم شەكىللىنىدۇ. باغلىنىشقا ھېچقانداق تۆھپە يوق ، باغلىنىش ۋە باغلىنىشقا قارشى تۇرۇش ئېنېرگىيىسى تەخمىنەن تولۇقلىنىدۇ ، ئۇلار يالغۇز ئېلېكترونلۇق جۈپلەرگە باراۋەر. N2 مولېكۇلاسىدا ئۈچ خىل باغلىنىش N≡N بولغاچقا ، N2 مولېكۇلاسىنىڭ مۇقىملىقى زور ، ئۇنى ئاتومغا پارچىلاش ئۈچۈن 941.69 kJ / مول ئېنېرگىيە كېتىدۇ. N2 مولېكۇلاسى دىئاتىك مولېكۇلانىڭ ئىچىدە ئەڭ تۇراقلىق بولۇپ ، ئازوتنىڭ نىسپىي مولېكۇلا ماسسىسى 28. ئۇنىڭ ئۈستىگە ، ئازوت كۆيۈش ئاسان ئەمەس ، كۆيۈشنى قوللىمايدۇ.
سىناق ئۇسۇلى
كۆيگەن Mg تاياقچىسىنى ئازوت قاچىلانغان گاز يىغىش بوتۇلكىسىغا سېلىڭ ، Mg تاياقچىسى داۋاملىق كۆيۈپ كېتىدۇ. ئېشىپ قالغان كۈل (ئازراق سېرىق پاراشوك Mg3N2) نى چىقىرىپ ، ئازراق سۇ قۇيۇپ ، ھۆل قىزىل لىتۇس قەغەزنى كۆككە ئايلاندۇرىدىغان گاز (ئاممىياك) ھاسىل قىلىڭ. رېئاكسىيە تەڭلىمىسى: 3Mg + N2 = ignition = Mg3N2 (ماگنىي نىترىد); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3 ↑
ئازوتنىڭ باغلىنىش ئالاھىدىلىكى ۋە ۋالېنس باغلىنىش قۇرۇلمىسى
نورمال شارائىتتا N2 يەككە ماددا ئىنتايىن مۇقىم بولغاچقا ، كىشىلەر ھەمىشە خاتا ھالدا ئازوتنى خىمىيىلىك ئاكتىپ ئېلېمېنت دەپ قارايدۇ. ئەمەلىيەتتە ، ئەكسىچە ، ئازوتنىڭ خىمىيىلىك پائالىيىتى يۇقىرى. N (3.04) نىڭ ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى F ۋە O دىن قالسىلا ئىككىنچى ئورۇندا تۇرىدۇ ، بۇ ئۇنىڭ باشقا ئېلېمېنتلار بىلەن كۈچلۈك رىشتە ھاسىل قىلالايدىغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ. بۇنىڭدىن باشقا ، يەككە ماددا N2 مولېكۇلاسىنىڭ مۇقىملىقى پەقەت N ئاتومنىڭ پائالىيىتىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. مەسىلە شۇكى ، كىشىلەر ئۆي تېمپېراتۇرىسى ۋە بېسىمدا N2 مولېكۇلاسىنى قوزغىتىشنىڭ ئەڭ ياخشى شارائىتىنى تېخى تاپالمىدى. ئەمما تەبىئەتتە ئۆسۈملۈك تۈگۈنچىسىدىكى بىر قىسىم باكتېرىيە نورمال تېمپېراتۇرا ۋە بېسىمدا تۆۋەن ئېنېرگىيە شارائىتىدا ھاۋادىكى N2 نى ئازوت بىرىكمىسىگە ئايلاندۇرالايدۇ ھەمدە زىرائەتلەرنىڭ ئۆسۈشىگە ئوغۇت ئورنىدا ئىشلىتەلەيدۇ.
شۇڭلاشقا ، ئازوتنى مۇقىملاشتۇرۇش تەتقىقاتى ئەزەلدىن مۇھىم ئىلمىي تەتقىقات تېمىسى بولۇپ كەلدى. شۇڭلاشقا ، بىز ئۈچۈن ئازوتنىڭ باغلىنىش ئالاھىدىلىكى ۋە ۋالېنس باغلىنىش قۇرۇلمىسىنى تەپسىلىي چۈشىنىشىمىز زۆرۈر.
زايوم تىپى
N ئاتومنىڭ ۋالېنس ئېلېكترون قەۋىتى قۇرۇلمىسى 2s2p3 ، يەنى 3 يەككە ئېلېكترون ۋە بىر جۈپ يالغۇز ئېلېكترون جۈپ بار. مۇشۇنىڭغا ئاساسەن ، بىرىكمە ھاسىل قىلغاندا ، تۆۋەندىكى ئۈچ خىل زايوم تىپى ھاسىل بولىدۇ:
1. ئىئونلۇق زايوم شەكىللەندۈرۈش 2. يانتۇ زايوم شەكىللەندۈرۈش 3. ماسلاشتۇرۇش زايومى شەكىللەندۈرۈش
1. ئىئونلۇق زايوم شەكىللەندۈرۈش
N ئاتوملىرىنىڭ ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى يۇقىرى (3.04). ئۇلار تۆۋەن دەرىجىدىكى ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى تۆۋەن مېتاللار بىلەن ئىككىلىك نىترىد ھاسىل قىلغاندا ، مەسىلەن لى (ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى 0.98) ، Ca (ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى 1.00) ، Mg (ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى 1.31) ، ئۇلار 3 ئېلېكترونغا ئېرىشىپ ، N3- ئىئون ھاسىل قىلالايدۇ. N2 + 6 Li == 2 Li3N N2 + 3 Ca == Ca3N2 N2 + 3 Mg = ignite = Mg3N2 N3- ئىئونلارنىڭ مەنپىي زەربىسى تېخىمۇ يۇقىرى ، رادىئوسى تېخىمۇ چوڭ (كەچ سائەت 171). ئۇلار سۇ مولېكۇلاسىغا يولۇققاندا كۈچلۈك گىدرولىزلىنىدۇ. شۇڭلاشقا ، ئىئون بىرىكمىلىرى پەقەت قۇرغاق ھالەتتە مەۋجۇت بولۇپ تۇرالايدۇ ، N3- ھىدلانغان ئىئون بولمايدۇ.
2. يانتۇ زايومنىڭ شەكىللىنىشى
N ئاتوملىرى ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى يۇقىرى مېتال بولمىغان بىرىكمىلەرنى ھاسىل قىلغاندا ، تۆۋەندىكى يانتۇ باغلىنىش شەكىللىنىدۇ:
⑴N ئاتوملىرى sp3 بىرىكتۈرۈش ھالىتىنى ئېلىپ ، ئۈچ كوۋېنتلىق باغلىنىش ھاسىل قىلىدۇ ، بىر جۈپ يالغۇز ئېلېكترون جۈپنى ساقلاپ قالىدۇ ، مولېكۇلا سەپلىمىسى بولسا ئۈچبۇلۇڭلۇق ئېھرام ، مەسىلەن NH3 ، NF3 ، NCl3 قاتارلىقلار. دائىملىق Tetrahedron ، مەسىلەن NH4 + ئىئون.
⑵N ئاتوملىرى sp2 بىرىكتۈرۈش ھالىتىنى ئېلىپ ، ئىككى كوۋېنتلىق باغلىنىش ۋە بىر باغلىنىشنى شەكىللەندۈرىدۇ ۋە بىر جۈپ يەككە ئېلېكترون جۈپنى ساقلاپ قالىدۇ ، مولېكۇلا سەپلىمىسى بۇلۇڭلۇق ، مەسىلەن Cl - N = O. . NO3- ion. نىترىت كىسلاتا مولېكۇلاسىدا ، N ئاتوم ئايرىم-ئايرىم ھالدا ئۈچ O ئاتوم بىلەن ئۈچ σ باغلىنىش ھاسىل قىلىدۇ ، ئۇنىڭ ئوربىتىسىدىكى بىر جۈپ ئېلېكترون ۋە ئىككى O ئاتومنىڭ يەككە π ئېلېكترونلىرى ئۈچ مەركەزلىك تۆت ئېلېكترون ئايرىۋېتىلگەن π رىشتىنى شەكىللەندۈرىدۇ. نىترات ئىئونىدا ، ئۈچ O ئاتوم بىلەن مەركىزى N ئاتوم ئوتتۇرىسىدا تۆت مەركەزلىك ئالتە ئېلېكترونلۇق ئايرىۋېتىلگەن چوڭ π باغلىنىش شەكىللىنىدۇ. بۇ قۇرۇلما ئازوت كىسلاتاسىدىكى N ئاتومنىڭ ئوكسىدلىنىش سانىنى كۆرسىتىدۇ. چوڭ π زايومنىڭ مەۋجۇتلۇقى سەۋەبىدىن ، نىترات نورمال شارائىتتا يېتەرلىك مۇقىم بولىدۇ. ⑶N ئاتوم sp ئارىلاشتۇرۇشنى قوبۇل قىلىپ ، يانتۇ ئۈچلىك باغلىنىشنى شەكىللەندۈرىدۇ ۋە بىر جۈپ ئېلېكترون جۈپنى ساقلاپ قالىدۇ. مولېكۇلا سەپلىمىسى سىزىقلىق ، مەسىلەن N2 مولېكۇلاسىدىكى N ئاتومنىڭ قۇرۇلمىسى ۋە CN-.
3. ماسلاشتۇرۇش زايومىنىڭ شەكىللىنىشى
ئازوت ئاتوملىرى ئاددىي ماددىلار ياكى بىرىكمىلەرنى ھاسىل قىلغاندا ، ئۇلار دائىم يالغۇز ئېلېكترونلۇق جۈپلەرنى ساقلاپ قالىدۇ ، شۇڭا بۇنداق ئاددىي ماددىلار ياكى بىرىكمىلەر ئېلېكترون جۈپ ئىئانە قىلغۇچى سۈپىتىدە مېتال ئىئوننى ماسلاشتۇرالايدۇ. مەسىلەن ، [Cu (NH3) 4] 2+ ياكى [Tu (NH2) 5] 7 قاتارلىقلار.
ئوكسىدلىنىش ھالىتى- Gibbs ھەقسىز ئېنېرگىيە دىئاگراممىسى
ئازوتنىڭ ئوكسىدلىنىش ھالىتى-گىببس ئەركىن ئېنېرگىيە دىئاگراممىسىدىنمۇ كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى ، NH4 ئىئونىنى ھېسابقا ئالمىغاندا ، ئوكسىدلىنىش سانى 0 بولغان N2 مولېكۇلا دىئاگراممىدىكى ئەگرى سىزىقنىڭ ئەڭ تۆۋەن نۇقتىسىدا تۇرىدۇ ، بۇ N2 نىڭ ئىسسىقلىق بىلەن ھەرىكەتلىنىدىغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ. باشقا ئوكسىدلىنىش سانى بىلەن ئازوت بىرىكمىلىرىگە سېلىشتۇرغاندا مۇقىم.
0 ۋە +5 ئارىلىقىدىكى ئوكسىدلىنىش نومۇرى بار ھەر خىل ئازوت بىرىكمىلىرىنىڭ قىممىتى HNO3 بىلەن N2 دىن ئىبارەت ئىككى نۇقتىنى تۇتاشتۇرىدىغان سىزىقنىڭ ئۈستىدە (دىئاگراممىدىكى چېكىتلىك سىزىق) ، شۇڭا بۇ بىرىكمىلەر تېرمودىنامىكىلىق تۇراقسىز بولۇپ ، تەڭپۇڭسىزلىق رېئاكسىيەسىگە ئاسان ئۇچرايدۇ. دىئاگراممىدا بىردىنبىر قىممىتى N2 مولېكۇلاسىدىن تۆۋەن NH4 + ion. [1] ئوكسىدلىنىش ھالىتى-گىببس ئازوتنىڭ ئەركىن ئېنېرگىيە دىئاگراممىسى ۋە N2 مولېكۇلاسىنىڭ قۇرۇلمىسىدىن ، N2 ئېلېمېنتنىڭ ھەرىكەتسىز ئىكەنلىكىنى كۆرۈۋالغىلى بولىدۇ. پەقەت يۇقىرى تېمپېراتۇرا ، يۇقىرى بېسىم ۋە كاتالىزاتورنىڭ مەۋجۇتلۇقىدا ئازوت ھىدروگېن بىلەن رېئاكسىيە قىلىپ ئاممىياك ھاسىل قىلالايدۇ: قويۇپ بېرىش شارائىتىدا ، ئازوت ئوكسىگېن بىلەن بىرىكىپ نىترىت ئوكسىد ھاسىل قىلالايدۇ: N2 + O2 = قويۇپ بېرىش = 2NO نىترىت ئوكسىد تېزلىكتە ئوكسىگېن بىلەن بىرىكىدۇ. ئازوت تۆت ئوكسىدنى ھاسىل قىلىڭ N2 ھىدروگېن بىلەن رېئاكسىيە قىلىپ ئاممىياك ھاسىل قىلىدۇ: N2 + 3H2 === (تەتۈر يۆنىلىشلىك بەلگە) 2NH3 N2 تۆۋەن ئىئونلاشتۇرۇش يوشۇرۇن كۈچى بار ، نىترىدلارنىڭ رېشاتكا ئېنېرگىيىسى يۇقىرى بولغان ئىئون نىترىد ھاسىل قىلىدۇ. مەسىلەن: N2 ئۆي تېمپېراتۇرىسىدا مېتال لىتىي بىلەن بىۋاسىتە ئىنكاس قايتۇرالايدۇ: 6 Li + N2 === 2 Li3N N2 قويۇق تېمپېراتۇرىدا ئىشقارلىق يەر مېتاللىرى Mg ، Ca ، Sr ، Ba بىلەن ئىنكاس قايتۇرىدۇ: 3 Ca + N2 === Ca3N2 N2 پەقەت بور ۋە ئاليۇمىن بىلەن قويۇق تېمپېراتۇرىدا ئىنكاس قايتۇرىدۇ: 2 B + N2 === 2 BN (ماكرو مولېكۇلا بىرىكمىسى) N2 ئادەتتە كرېمنىي ۋە باشقا گۇرۇپپا ئېلېمېنتلىرى بىلەن 1473K دىن يۇقىرى تېمپېراتۇرىدا ئىنكاس قايتۇرىدۇ.
ئازوت مولېكۇلاسى ئۈچ جۈپ ئېلېكتروننىڭ باغلىنىشىغا تۆھپە قوشىدۇ ، يەنى ئىككى π باغلىنىش ۋە بىر σ باغلىنىشنى شەكىللەندۈرىدۇ. ئۇ باغلىنىشقا تۆھپە قوشمايدۇ ، باغلىنىش ۋە باغلىنىشقا قارشى تۇرۇش ئېنېرگىيىسى تەخمىنەن تولۇقلىنىدۇ ، ئۇلار يالغۇز ئېلېكترونلۇق جۈپلەرگە باراۋەر. N2 مولېكۇلاسىدا N bondN ئۈچ خىل باغلىنىش بولغانلىقى ئۈچۈن ، N2 مولېكۇلاسىنىڭ مۇقىملىقى زور ، ئۇنى ئاتومغا پارچىلاش ئۈچۈن 941.69kJ / مول ئېنېرگىيە كېتىدۇ. N2 مولېكۇلاسى دىئاتىك مولېكۇلانىڭ ئىچىدە ئەڭ تۇراقلىق بولۇپ ، ئازوتنىڭ نىسپىي مولېكۇلا ماسسىسى 28. ئۇنىڭ ئۈستىگە ، ئازوت كۆيۈش ئاسان ئەمەس ، كۆيۈشنى قوللىمايدۇ.
يوللانغان ۋاقتى: 7-ئاينىڭ 23-كۈنىدىن 20-كۈنىگىچە
