Química

Azoto

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Propriedades e compostos de nitrogênio.

O gás azoto Foi identificado como um componente do ar em 1772 por D. Rutherford; Trabalhos subseqüentes mostraram a propriedade importante de não ser capaz de manter a combustão e, portanto, a respiração celular: a partir dessa propriedade o nitrogênio recebe seu nome (do grego zoé = vida precedida pelo exclusivo “a” e, portanto, sem tempo de vida” “).

Consiste em uma molécula diatômica e está presente no ar em 78,09% em volume.

Combinado, está presente em proteínas, ácidos nucléicos e na forma de inúmeros outros compostos orgânicos em todos os organismos animais e vegetais, enquanto é encontrado na forma de sais inorgânicos (especialmente nitratos, nitritos e sais de amônio) no solo.

O principal mineral que o contém é nitrato de sódio, NaNO3, dos quais existem importantes depósitos na América do Sul (nitro do Chile e Peru).

Em temperaturas e pressões normais, é uma molécula diatômica do gás Ndois. A ligação de nitrogênio covalente é uma ligação tripla.

É o elemento mais eletronegativo do quinto grupo (é um não-metal típico e fornece óxidos ácidos) e praticamente fornece apenas compostos covalentes que formam três ou quatro ligações (mas, no último caso, apenas com a liberação de um elétron, por exemplo, no íon amônio); ao contrário dos outros elementos do grupo V, não pode, por razões de energia (os primeiros orbitais desocupados possuem uma energia muito alta em comparação com a dos orbitais juncionais), não pode exibir pentacovalência.

O gás nitrogênio é incolor., inodoro e ligeiramente solúvel em água.

Em temperaturas e pressões normais, é quimicamente inerte com as substâncias mais comuns; a 25 ° C, reage muito lentamente com lítio, dando nitreto de Li3N, mas a altas temperaturas pode reagir com quase todos os metais e com boro e silício; Ele também reage com hidrogênio a 400-500 ° C e na presença de catalisadores que formam amônia, NH3e com oxigênio a temperaturas muito altas (> 2000 ° C) formando óxido, NO.

Se submetido (a baixas pressões) à ação de um choque elétrico, o nitrogênio emite uma luminescência amarela persistente após o término da descarga, mesmo por vários minutos.

Nessas condições, o nitrogênio é composto em parte de átomos livres e em parte de moléculas de Ndois animado e é capaz de reagir diretamente com muitas substâncias (nitrogênio ativo).

O calor específico do nitrogênio é Cs = 0,248 cal / (g · ° C).

A configuração eletrônica do nitrogênio é a seguinte 1sdois 2sdois 2 P3.

Compostos de Nitrogênio

Para compostos orgânicos, consulte os artigos individuais: amidas, aminas, aminoácidos, aminoálcoois, amino-açúcares, nitrilos, etc.

Composto NH3, conhecido como amônia, leva o nome da divindade egípcia Ammone, em cujo templo os sais de amônio foram produzidos, por reação entre o sal marinho e o esterco animal.

É um gás incolor, mais leve que o ar, com um odor pungente característico; É particularmente solúvel em água com forte desenvolvimento de calor.

EU ‘hidrazina HdoisN-NHdois, líquido com p.eb. 114 ° C, obtido a partir de cloroamina e amônia; em solução aquosa, atua como uma base mono ou bivalente e possui um notável poder redutor.

EU ‘azida de hidrogênio HN3, um composto explosivo puro, que atua como um ácido fraco.

EU ‘NH hidroxilaminadoisOh, produto da redução de compostos nitrogenados oxigenados, bastante instável, pois se transforma em amônia e nitrogênio (ou óxido de nitrogênio); Tem um alto poder redutor.

EU ‘Óxido de nitrogênio NdoisOu óxido nitroso, que pode ser preparado por decomposição quente de nitrato de amônio:

N.H4 4NÃO3 → NdoisO + 2 HdoisOU

É um gás inodoro e insípido que é usado como anestésico (gás de riso).

EU ‘óxido de nitrogênio NO É obtido pela redução do ácido nítrico a nitroso, mas é preparado industrialmente por síntese a partir dos elementos em um arco elétrico a 2000 ° C:

nortedois + Odois → 2NO

É um gás incolor capaz de adicionar oxigênio para formar NOdois e ligar-se ao íon ferroso formando um complexo com uma cor marrom intensa.

a monóxido de nitrogênio NO Nos últimos anos, adquiriu grande relevância biológica como ativador da guanilato ciclase, a principal enzima envolvida no relaxamento dos músculos lisos.

a trióxido NdoisOU3 ou anidrido nitroso Existe apenas no estado sólido e pode reagir com água para formar ácido nitroso e com álcalis para formar nitrito.

a dióxido de nitrogênio NOdois, também chamado hipoazotida, é formado pela oxidação do NO no ar ou pela decomposição do nitrato de chumbo:

Pb (NO3)dois → PbO + 2NOdois + Odois

É um gás com uma intensa cor vermelho-marrom; está em equilíbrio com a forma dímero incolor NdoisOU4 4 e a balança muda tanto para a última forma quanto menor a temperatura; possui poder oxidante e, ao reagir com a água, produz ácido nítrico e óxido de nitrogênio; Ao reagir com álcalis, forma nitritos e nitratos.

a pentóxido NdoisOU5 5 (anidrido nítrico) É preparado tratando o ácido nítrico com pentóxido de fósforo.

Coletivamente indicado com o símbolo NÃOX, óxidos de nitrogênio Eles são formados principalmente em combustão a alta temperatura e, portanto, representam o subproduto típico dos escapamentos de motores de combustão interna (combustão interna e diesel) e processos industriais. Outra fonte de óxidos de nitrogênio pode ser o óxido nitroso NdoisOu, o que ocorre nos processos de desnitrificação do solo. Os óxidos de nitrogênio têm conseqüências importantes para a química atmosférica. Na troposfera, eles podem ser convertidos em ácido nítrico e, portanto, contribuem para a formação de Chuva ácida; também dióxido de nitrogênio NOdois sob certas condições (poluição fotoquímica), ele pode fornecer o oxigênio necessário para produzir grandes quantidades de ozônio na presença de hidrocarbonetos. Na estratosfera, por meio de um ciclo catalítico, os óxidos de nitrogênio tendem a reduzir o ozônio, e é também por esse motivo que, na década de 1970, os programas de aeronaves supersônicas foram reduzidos ou cancelados: seus motores poderiam produzir quantidades suficientes óxidos de nitrogênio para ameaçar a camada de ozônio que protege a Terra da perigosa radiação ultravioleta.

EU ‘ácido nitroso HNOdois, correspondente ao óxido NdoisOU3, é um ácido fraco, não muito estável, mesmo em solução, e fornece os sais chamados nitrito; pode reagir trabalhando como oxidante (e reduzindo para NO) ou como agente redutor (e oxidando para HNO3)

EU ‘ácido nítrico HNO3, derivado do óxido de NdoisOU5 5; uma vez produzido pela ação do ácido sulfúrico no nitro do Chile, agora é obtido pela oxidação de amônia a 700 ° C em um catalisador que consiste em uma rede de platina; É um ácido muito forte, com fortes propriedades oxidantes, uma matéria-prima para a fabricação de explosivos e fertilizantes.

ELE nitratos, são os sais do ácido nítrico, todos são solúveis em água, oxidantes no estado fundido, mas não em solução aquosa. Os nitratos são geralmente obtidos tratando diretamente o metal com ácido nítrico ou tratando óxidos, hidróxidos ou carbonatos de metal com ácido nítrico diluído.

a nitrato de sódio NaNO3, é o principal componente do nitro do Chile, que era a única fonte de fertilizantes nitrogenados antes da disseminação de fertilizantes químicos sintéticos.

a NH nitrato de amônio4 4NÃO3, que é preparado com o processo Fauser a partir de ácido nítrico e gás de amônia e o nitrato de cálcio Ca (NO3)dois, são usados ​​como fertilizantes nitrogenados.

a Nitrato de prata AgNO3, é um dos sais de prata mais importantes, usado entre outras coisas na química analítica para reconhecer e dosar halogênios.

a nitrato de potássio KNO3 ou salitre, é usado na fabricação de fósforos e fogos de artifício.

salitre do chile

Salitre do Chile

Uso de nitrogênio

No estado elementar, o nitrogênio tem usos limitados, especialmente como gás inerte e é vendido comprimido em cilindros a 150 bar; A maior parte da produção industrial é usada para a síntese de amônia, o primeiro passo no estabelecimento do nitrogênio atmosférico.

A importância da fixação industrial de nitrogênio está principalmente relacionada ao uso de alguns de seus compostos como fertilizantes. A agricultura intensiva causada pelo homem perturba o equilíbrio natural do ciclo do nitrogênio; para evitar a depleção do solo, é necessário suprir grandes quantidades de nitrogênio combinado, ou seja, fertilizantes nitrogenados.

Método de produção de nitrogênio

O nitrogênio pode ser preparado em laboratório por diferentes métodos, por exemplo, pelo aquecimento de soluções aquosas de nitrito alcalino mais sal de amônio, de acordo com a reação de redução da oxidação:

N.H4 4+ + NÃOdois → Ndois + 2 HdoisOU

O nitrogênio puro no mercado é preparado industrialmente pela liquefação do ar e sua subsequente destilação fracionada: o nitrogênio, mais volátil que o oxigênio, passa sobre a coluna.

O nitrogênio impuro usado nos sistemas mais modernos para a síntese de amônia é obtido, em mistura com hidrogênio, principalmente a partir de hidrocarbonetos leves, através do processo de reforma (oxidação com vapor e subsequente oxidação parcial com ar).

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