Black-Friday-2019-10-Multimediaexpo.png

Dusík

Z Multimediaexpo.cz

Přejít na: navigace, hledání
uhlíkdusíkkyslík

N
P

N-TableImage.png
Obecné
Název, Značka, Číslo Dusík, N, 7
Skupina prvků Nekovy
Skupina, Perioda, Blok 5 (V.A), 2 , p
Vzhled bezbarvý plyn
Atomové vlastnosti
Atomová hmotnost 14,0067 amu
Atomový poloměr (vypočten) 65 (56) pm
Kovalentní poloměr 75 pm
van der Waalsův poloměr 155 pm
Elektronová konfigurace [He]2s22p3
e- na energetickou hladinu 2, 5
Oxidační čísla ±3, ±2, ±1, 4, 5, (silně kyselý)
Fyzikální vlastnosti
Hustota 1,2506 kg/m³ (při 273 K)
Skupenství plyn
Teplota tání 63,14 K (-210,01 °C)
Teplota varu 77,35 K (-195,80 °C)
Krystalová struktura šesterečná
Tvrdost
Magnetické chování
Molární objem 13,54 10-6 m3/mol
Skupenské teplo varu 2,7928 kJ/mol
Skupenské teplo tání 0,3604 kJ/mol
Tlak nasycené páry ND Pa při __ K
Rychlost zvuku 334 m/s při 298,15 K
Různé
Elektronegativita 3,04 (Paulingova stupnice)
Měrná tepelná kapacita 1040 J/(kg.K)
Elektrická vodivost ND 106/m ohm
Tepelná vodivost 0,02598 W/(m.K)
1. ionizační potenciál 1402,3 kJ/mol
2. ionizační potenciál 2856 kJ/mol
3. ionizační potenciál 4578,1 kJ/mol
4. ionizační potenciál 7475,0 kJ/mol
5. ionizační potenciál 9444,9 kJ/mol
6. ionizační potenciál 53266,6 kJ/mol
7. ionizační potenciál 64360 kJ/mol
Nejstabilnější izotopy
izo výskyt poločas rozpad en. MeV Výsledek rozpadu
13N {syn.} 9,965 min záchyt e 2,220 13C
14N 99,634 % je stabilní se 7 neutrony
15N 0,366 % je stabilní s 8 neutrony
Pokud není uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP.

Dusík, chemická značka N (lat. Nitrogenium) je plynný chemický prvek, tvořící hlavní složku zemské atmosféry. Patří mezi biogenní prvky, které jsou základními stavebními kameny živé hmoty.

Obsah

Historický vývoj

V druhé polovině 18. století byla objevena složka vzduchu, která nepodporuje hoření ani dýchání. Tento plyn popsal jako první Němec Carl Wilhelm Scheele v roce 1777 a pojmenoval ho Francouz Antoine Lavoisier jako azote, což znamená dusivý plyn. Po té co bylo zjištěno, že je kyselina dusičná odvozena od dusíku, pro něj Chaptal navrhl název nitrogéne, což znamená ledkotvorný, který se udržel v latinském označení nitrogenium.

Vlastnosti

Dusík je plyn bez barvy, chuti a zápachu. Není toxický ani jinak nebezpečný. Dusík je v atmosféře tvořen dvouatomovými molekulami, které jsou spojené velmi pevnou trojnou vazbou. Tato trojná vazba má za následek jeho nízkou reaktivitu. Dusík je inertní plyn, to znamená, že reaguje s jinými chemickými sloučeninami pouze za vysokých teplot a tlaků. Za laboratorní teploty reaguje pouze s lithiem a plutoniem. Za vysokých teplot se však dusík slučuje s většinou prvků - např. s kyslíkem okolo teploty 2 500 °C.

Naproti tomu atomární dusík je velmi reaktivní a nelze ho uchovávat. Jeho vysoká reaktivita spočívá v tom, že má ve valenční vrstvě 3 nepárové elektrony. Stability docílí tím, že buď přijme tři elektrony a vytvoří stabilní oktet ve valenční sféře N3- nebo odevzdá až 5 elektronů a získá tím kladnou valenci např. N1+, N3+ nebo N5+.

Dusík má po kyslíku a fluoru třetí největší hodnotu elektronegativity a proto u něj převládá schopnost vytvářet anion, který se nazývá nitridový N3-. Pouze ve sloučeninách s kyslíkem a fluorem je schopen tvořit ionty, kde se uplatňuje v kladné valenci. Například v dusičnanech má dusík oxidační číslo N5+.

Výskyt v přírodě

Související informace můžete najít také v článku: Koloběh dusíku

V elementární podobě se s dusíkem setkáváme prakticky neustále, tvoří totiž 78 % (objemových) zemské atmosféry. Ve stopách se v atmosféře vyskytuje také amoniak, který se uvolňuje tlením organických sloučenin, při elektrickém výboji (například blesku). Při blesku může také dojít v atmosféře k reakci dusíku s kyslíkem za vzniku oxidu dusnatého, který ihned reaguje s kyslíkem za vzniku oxidu dusičitého a ten reaguje s vzdušnou vlhkostí a kyslíkem za vzniku kyseliny dusičné, která se vyskytuje v kyselých deštích.

Vzhledem k rozpustnosti prakticky všech svých anorganických solí se téměř nevyskytuje v běžných horninách. Všechny tyto látky byly v průběhu času dávno spláchnuty do oceánů a tam se opět zapojily do různých biologických cyklů. Výjimkou je např. chilský ledek neboli dusičnan sodný NaNO3, který pravděpodobně vznikl rozkladem rostlinných a živočišných látek zejména na chilském pobřeží. Významným zdrojem organického dusíku jsou především objemné vrstvy ptačího trusu, nazývané guano a využívané především jako hnojivo.

Dusík je významný biogenní prvek, který se vyskytuje ve významných organických sloučeninách a ve všech živých organismech. Rostliny ho přijímají kvůli svému růstu a nevylučují ho. Živočichové ho využívají k tvorbě bílkovin a vylučují ho v podobě močoviny nebo amoniaku.

Příprava

Laboratorní příprava

Nádrž s kapalným dusíkem, užívaná k plnění kryostatů
NH4NO2 → N2+2 H2O

Průmyslová výroba

Použití

Amoniak a následně z něj vyrobená kyselina dusičná jsou látky, které se vyrábí v chemickém průmyslu velmi mnoho. Amoniak hlavně jako hnojivo a chemická látka k výrobě dalších amonných a jiných sloučenin a kyselina dusičná jako významné oxidovadlo, které se používá i k dalším anorganickým a organickým syntézám.

Plynný dusík

Plynný dusík nalézá využití jako inertní atmosféra např. v prostředí, kde hrozí nebezpečí výbuchu, při výrobě integrovaných obvodů, nerezové oceli a používá se k plnění obalů výrobků, aby nedošlo k jejich zmačkání a zvlhčení - například sáčky s brambůrky.

Kapalný dusík

Kapalný dusík se využívá v řadě kryogenních procesů, při nichž je třeba udržet prostředí na značně nízké teplotě. Příkladem je např. uchovávání tkání nebo spermií a vajíček v lázni z kapalného dusíku. Kapalným dusíkem jsou chlazeny polovodičové detektory rentgenového záření v různých spektrometrických aplikacích.

Hnojiva

Dusíkatá hnojiva jsou látky, které se rostlinám dodávají, aby rostly rychleji. Rostliny dusík nevylučují a plně ho využívají k růstu. Rostliny, které byly hnojeny dusíkatými hnojivy poznáme podle velkého vzrůstu, velkých listů, ale takovéto rostliny se lehce ve větru lámou a jsou málo celkově odolné.

Ostatní dusičnany, které se používají jako hnojiva, nejsou sami o sobě významné. Používají se hlavně ve směsi s dalšími látkami a vytváří tak komplexní hnojiva. Například dusičnan sodný NaNO3 a dusičnan draselný KNO3.

Výbušniny

Mimořádných oxidačních vlastností sloučenin dusíku s valencí N+5 se již od dávnověku využívá při výrobě explozivních látek. Již v starověké Číně byla známa výroba střelného prachu, jehož podstatnou složku tvoří dusičnan sodný nebo draselný. V současné době se v tomto oboru uplatňují spíše organické sloučeniny, ať již jde o nitroglycerin nebo trinitrotoluen zkratka TNT.

Další použití

Sloučeniny

Anorganické sloučeniny

Mezi anorganické sloučeniny dusíku se řadí amoniak a jeho deriváty, oxidy dusíku a dusíkaté kyseliny, peroxokyseliny a jejich soli.

Amoniak a jeho deriváty

Mezi deriváty amoniaku se řadí amidy, imidy a nitridy, které vznikají nahrazováním atomů vodíků v jeho molekule. Dále hydrazin, hydroxylamin, halogenidy a oxidohalogenidy dusíku a sloučeniny síry s dusíkem.

Oxidy dusíku

Oxidy dusíku jsou známy s dusíkem valence N+1 až N+5. Oxidy dusíku s mocenstvím N+2 až N+5 jsou hlavními složkami tzv. suchého neboli losangelského smogu.

Kyseliny dusíku

Nejstálejší a nejdůležitější kyselinou dusíku je kyselina dusičná, další známé kyseliny dusíku jsou kyselina dusitá a kyselina azidovodíková a další dvě téměř neznámé kyseliny dusíku jsou kyselina dusná a kyselina dusnatá.

Organické sloučeniny

Mezi organické sloučeniny dusíku se řadí nitrosloučeniny, nitrososloučeniny, aminy, amoniové soli, kyanatany neboli kyanáty, isokyanatany neboli isokyanáty, thiokyanatany neboli thiokyanáty, isothiokyanatany neboli isothiokyanáty, azosloučeniny, diazoniové soli, deriváty hydrazinu, deriváty hydroxylaminu, aminokyseliny, amidy kyselin, hydrazidy kyselin, laktamy, imidy kyselin a nitrily kyselin. Zvláštní skupinou organických sloučenin dusíku jsou heterocyklické sloučeniny a nitráty.

Nitrosloučeniny a Nitrososloučeniny

Aminy a amoniové soli

Kyanatany a jejich deriváty

Azosloučeniny a diazoniové soli

Deriváty hydroxylaminu a hydrazinu

Aminokyseliny

Amidy, imidy, nitrily a hydrazidy kyselin

Laktamy

Nitráty

Heterocyklické sloučeniny

Přehled heterocyklických sloučenin s dusíkem

Literatura

Externí odkazy



Commons nabízí fotografie, obrázky a videa k tématu
Dusík
Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Hlavní funkce
Navigace
Nástroje
Příspěvky a dary
Další informace