Đơn chất nitrogen SVIP

I. Trạng thái tự nhiên

Nitrogen là nguyên tố phổ biến nhất trong khí quyển, chiếm khoảng 78% thể tích không khí.

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

Trong vỏ Trái Đất, nguyên tố nitrogen tồn tại tập trung ở một số mỏ khoáng dưới dạng sodium nitrate (NaNO₃), thường gọi là diêm tiêu natri.

Nguyên tố nitrogen có trong tất cả cơ thể động, thực vật, là thành phần cấu tạo nên nucleic acid, protein,...

II. Tính chất vật lí

- Ở điều kiện thường, nitrogen là chất khí, không màu, không mùi, không vị, khó hóa lỏng (hóa lỏng ở -196 ^oC).

- Khí nitrogen tan rất ít trong nước (1 lít nước hòa tan được 0,015 lít khí nitrogen).

- Khí nitrogen không duy trì sự cháy và sự hô hấp.

III. Tính chất hóa học

- Phân tử nitrogen có năng lượng liên kết lớn (945 kJ/mol) và không có cực.

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

- Nitrogen tạo ra nhiều hợp chất với các số oxi hóa khác nhau từ bao gồm -3, 0, từ +1 đến +5.

Tác dụng với hydrogen

Ở nhiệt độ cao, áp suất cao và có xúc tác, nitrogen phản ứng với hydrogen tạo thành ammonia.

Tác dụng với oxygen

Ở nhiệt độ cao trên 3000 ^oC hoặc có tia lửa điện, nitrogen kết hợp với oxygen, tạo ra nitrogen monoxide (NO).

IV. Quá trình tạo và cung cấp nitrate cho đất từ nước mưa

Trong tự nhiên luôn diễn ra quá trình chuyển hóa nitrogen từ dạng này sang dạng khác theo một chu trình tuần hoàn khép kín.

Thực vật đồng hóa nitrogen bằng cách hấp thu chúng qua dễ cây chủ yếu ở dạng muối nitrate và ammonium, chuyển hóa thành protein thực vật. Động vật đồng hóa protein thực vật tạo thành protein động vật.

Các chất hữu cơ do động vật bài tiết ra và xác động vật phân hủy chuyển thành hợp chất hữu cơ chứa nitrogen. Các hợp chất này được vi sinh vật phân hủy tạo thành ammonia, muối nitrate, phần còn lại bay vào khí quyển.

Khi đốt cháy các chất hữu cơ (than,...) cũng tạo thành nitrogen tự do.

V. Ứng dụng

Nitrogen khí và lỏng nhiều ứng dụng trong sản xuất và hoạt động nghiên cứu:

- Loại bỏ khí oxygen trong sản xuất rượu bia.

- Loại bỏ khí oxygen và làm phồng túi trong đóng gói thực phẩm.

- Sản xuất bình chữa cháy.

- Bảo quản tế bào máu, dịch cơ thể,... trong y tế.

- Khai thác dầu khí.

1. Ở trạng thái tự nhiên, nitrogen tồn tại ở dạng đơn chất và hợp chất.

- Ở dạng đơn chất, nitrogen chiếm khoảng 78% thể tích của không khí. Nitrogen trong tự nhiên là hỗn hợp của hai đồng vị: \(^{14}_7N\) (99,63%) và \(^{15}_7N\) (0,37%).

- Ở dạng hợp chất, nitrogen có nhiều trong khoáng vật sodium nitrate (NaNO₃) với tên gọi là diêm tiêu natri. Nitrogen còn có trong thành phần của protein, nucleic acid,... và nhiều hợp chất hữu cơ khác.

2. Ở điều kiện thường, nitrogen là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí, hóa lỏng ở -196 ^oC và hóa rắn ở -210 ^oC. Khí nitrogen tan rất ít trong nước (ở điều kiện thường, 1 lít nước hòa tan được 0,015 lít khí nitrogen). Nitrogen không duy trì sự cháy và sự hô hấp.

3. Ở nhiệt độ thường, phân tử nitrogen rất bền, khá trơ về mặt hóa học. Trong các điều kiện thích hợp, nitrogen chủ yếu thể hiện tính oxi hóa, nitrogen thể hiện tính khử tác dụng với oxygen.

4. Nguyên tố nitrogen rất cần thiết cho sự sống trên Trái Đất. Trong tự nhiên luôn diễn ra các quá trình chuyển hóa nitrogen từ dạng này sang dạng khác theo một chu trình tuần hoàn khép kín. 

5. Nguyên tố nitrogen là một trong những nguyên tố dinh dưỡng chính của thực vật. Trong công nghiêp, phần lớn lượng nitrogen được sản xuất ra được dùng để tổng hợp ammonia (NH₃), từ đó sản xuất phân đạm, nitric acid,... Nhiều ngành công nhiệp như luyện kim, thực phẩm, điện tử,... sử dụng nitrogen làm môi trường trơ. Nitrogen lỏng được dùng làm môi trường đông lạnh để bảo quản máu và các mẫu vật sinh học khác.