Đơn chất nitrogen
Tìm hiểu về trạng thái tự nhiên của nitrogen
Thành phần thể tích của không khí
Ở trạng thái tự nhiên, nitrogen tồn tại ở hai dạng:
- Dạng đơn chất: Nitrogen chiếm khoảng 78% thể tích của không khí. Là hỗn hợp của hai đồng vị:
\({}_7^{14}\mathrm N\) (99,63%) và \({}_7^{15}\mathrm N\) (0,37%) - Dạng hợp chất: Nitrogen có nhiều trong khoáng vật sodium nitrate (NaNO3) gọi là diêm tiêu natri. Nitrogen còn có trong thành phần của protein, nucleic acid,… và nhiều hợp chất hữu cơ khác.
II. Tính chất vật lí
Tìm hiểu tính chất vị lí của nitrogen
Mô phỏng thí nghiệm chứng minh nitrogen không duy trì sự cháy
Ở điều kiện thường:
- Là chất khí không màu, không mùi, không vị, nhẹ hơn không khí
- Hóa lỏng ở -196oC, hóa rắn ở -210oC
- Ít tan trong nước
- Không duy trì sự cháy và hô hấp.
III. Tính chất hóa học
Tìm hiểu tính chất hóa học của nitrogen
 |
E(N\(\equiv\)N) = 945 kJ/mol |
|
Mô hình phân tử nitrogen và năng lượng liên kết |
|
Nguyên tử nitrogen có độ âm điện lớn, chỉ kém fluorine, oxygen, chlorine.
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 khi tác dụng với oxygen.
Tác dụng với hydrogen: Ở nhiệt độ cao (380oC - 450oC), áp suất cao (25 bar - 200 bar) và xúc tác Fe.
N2(g) + 3H2(g) \(\overset{t^{\circ},p,xt }{\rightleftharpoons}\) 2NH3(g) \(\triangle_{\mathrm r}\mathrm H_{298}^{\mathrm o}\) = -92 kJ
Tác dụng với oxygen: Ở nhiệt độ khoảng 3000oC
N2(g) + O2(g) \(\overset{t^{\circ} }{\rightleftharpoons}\) 2NO(g) \(\triangle_{\mathrm r}\mathrm H_{298}^{\mathrm o}\) = -180 kJ
IV. Quá trình tạo và cung cấp Nitrogen cho đất từ nước mưa
Tìm hiểu quá trình tạo và cung cấp nitrate cho đất từ nước mưa
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.
Chu trình của nitrogen trong tự nhiên
V. Ứng dụng
Tìm hiểu ứng dụng của đơn chất nitrogen khí và lỏng trong sản xuất, trong hoạt động nghiên cứu
- Nguyên tố nitrogen là một trong những nguyên tố dinh dưỡng chính của thực vật.
- Trong công nghiệp phần lớn nitrogen dùng để tổng hợp ammonia để sản xuất phân đạm, natric acid, …. Nitrogen sử dụng làm môi trường trơ cho nhiều ngành công nghiệp: luyện kim, thực phẩm,...
- Nitrogen lỏng được dùng làm môi trường đông lạnh bảo quản máu và các mẫu sinh vật học.
|
|
|
|
| Trong sản xuất rượu bia, khí nitrogen được bơm vào các bể chứa để loại bỏ khí oxygen. | Trong công nghệ đóng gói thực phẩm, khí nitrogen được bơm vào túi để loại bỏ khí oxygen và làm phồng bao bì. | Trong chữa cháy, nitrogen dùng để dập tắt các đám cháy do hóa chất, chập điện, ... |
 |
 |
|
| Trong lĩnh vực y tế, nitrogen lỏng được dùng để bảo quản máu, tế bào, dịch cơ thể, trứng, tinh trùng, ... | Trong khai thác dầu khí, hỗn hợp khí N2 và CO2 được bơm vào bể chứa dầu mỏ để tạo áp suất đẩy dầu còn dư bị kẹt lại lên trên nhờ đặc tính nén cao. |
Một số ứng dụng của nitrogen
