ΑΖΩΤΟ. Αζωτικός σημαίνει άψυχο.

Transcript

1 ΑΖΩΤΟ Αζωτικός σημαίνει άψυχο. Είναι αμέταλλο,αέριο, άχρωμο και άγευστο. Δίνει 2 σταθερά ισότοπα 14 N και 15 N Είναι πολύ σημαντικό για την ζωή καθώς αποτελεί συστατικό όλων των πρωτεϊνών Διαλύεται ελάχιστα στο νερό. Αντίθετα τα οξείδια του διαλύονται στο νερό.

2 Ο κύκλος του αζώτου. Το άζωτο του περιβάλλοντος ανακυκλώνεται διαρκώς: από διάζωτο της ατμόσφαιρας μετατρέπεται σε ενώσεις από βακτήρια, από αστραπές και από την βιομηχανική σύνθεση της αμμωνίας. Το καθηλωμένο άζωτο εισέρχεται σε ζωντανούς οργανισμούς και μετά πάλι πίσω στην ατμόσφαιρ

3 Κ 1s 2 : L 2s 2 2p 3 Οξειδωτική κατάσταση Ένωση Τύπος -3 Αμμωνία NH 3-2 Υδραζίνη H 2 NNH 2-1 Υδροξυλαμίνη NH 2 OH 0 Άζωτο N 2 +1 Οξείδιο του διαζώτου N 2 O +2 Μονοξείδιο του αζώτου NO +3 Νιτρώδες οξύ HNO 2 +4 Διοξείδιο του αζώτου NO 2 +5 Νιτρικό οξύ HNO 3

4 Παρασκευές Αζώτου Το καθαρό άζωτο λαμβάνεται με θερμική διάσπαση διαφόρων αλάτων ή με οξείδωση της αμμωνίας με Br 2 σύμφωνα με τις παρακάτω αντιδράσεις: 2NaN 3 2Na + 3N 2 NH 4 NO 2 N 2 + 2H 2 O 8NH 3 + 3Br 2 N 2 + 6NH 4 Br Το άζωτο εργαστηριακά λαμβάνεται και από τον ατμοσφαιρικό αέρα Ο υγροποιημένος αέρας κατεργάζεται με κλασματική απόσταξη, δηλαδή αφαιρείται το οξυγόνο, το διοξείδιο του άνθρακα και οι υδρατμοί που περιέχει, πράγμα που επιτυγχάνεται με διάφορες παγίδες. Ως παγίδες χρησιμοποιούνται θερμά ρινίσματα χαλκού, διάλυμα βάσης και πυκνού H 2 SO 4. Έτσι, παραμένει το άζωτο με λίγες προσμίξεις αργού, το οποίο δεν ενοχλεί.

5 Το άζωτο επειδή είναι αδρανές χρησιμοποιείται σε μεγάλες ποσότητες ως προστατευτικό αέριο επειδή αποτρέπει τη επαφή με το οξυγόνο ή την υγρασία στη διάρκεια διεργασιών Υγρό άζωτο Αέριο άζωτο στο περίβλημα του αντιδραστήρα της Φουκοσίμα για να αποφύγουν την πιθανότητα έκρηξης υδρογόνου. Κύτταρα αποθηκευμένα σε υγρό άζωτο

6 Ενώσεις του αζώτου: ΑΜΜΩΝΙΑ Η αμμωνία παρασκευάζεται εργαστηριακά με θέρμανση αλάτων αμμωνίου με NaOH : NH 4 Cl + NaOH NaCl + NH 3 + H 2 O Βιομηχανικά παρασκευάζεται με απευθείας αντίδραση 1 N 2 και 3 Η 2 μέθοδος Haber, C, P= atm, καταλύτης Fe: Ν 2 + 3Η 2 2ΝΗ 3 Η δομή της είναι τετραεδρική, sp 3 υβριδισμός Πολικό μόριο, μεγάλη διηλεκτρική σταθερά= καλός διαλύτης ιοντικών ενώσεων ΝΗ 3 +Η 2 Ο ΝΗ 4+ + ΟΗ -!!!!!!!Το ΝΗ 4+ ομοιότητα με το K + και CΗ 4 Βασικές ιδιότητες λόγω του αδεσμικού ζεύγους του Ν στη κορυφή. Όξινες ιδιότητες λόγω του θετικού φορτίου πάνω στα Η Οξείδωση: 4ΝΗ 3 + 3Ο 2 2Ν 2 + 6Η 2 Ο Η αμμωνία χρησιμοποιείται ευρέος στο εμπόριο: λιπάσματα, ως καθαριστικό, σε καύσιμα, κυρίως των μαχητικών αεροπλάνων, στην ιατρική ως αναπνευστικό διεγερτικό κυρίως σε αθλήματα όπως η άρση βαρών, για την καταπολέμηση των τσιμπημάτων από έντομα.

7 Ενώσεις του αζώτου: ΥΔΡΑΖΙΝΗ Η υδραζίνη, H 2 NNH 2 παρασκευάζεται με 3 τρόπους αλλά ο πιο σημαντικός είναι η μέθοδος Pechiney, δηλαδή με οξείδωση της αμμωνίας από υπεροξείδιο του υδρογόνο: 2NH 3 + H 2 O 2 H 2 NNH 2 + 2H 2 O Η δομή της είναι παρόμοια με το αιθάνιο Η υδραζίνη είναι άχρωμο υγρό το οποίο ατμίζει στον αέρα. Έχει λιπαρή υφή και οσμή παρόμοια με της αμμωνίας. Είναι δηλητηριώδης ουσία, καθώς απορροφάται από το δέρμα και προκαλεί καρκίνο Χρησιμοποιείται ως υπεργολικό καύσιμο Αναφλέγεται σε ατμοσφαιρικό αέρα σύμφωνα με την αντίδραση: H 2 NNH 2 + O 2 N 2 + 2H 2 O ΔΗ=-622 KJ/mol Και γι αυτό διατίθεται στο εμπόριο κυρίως υπό μορφή αραιού διαλύματος.

8 Ενώσεις του αζώτου: ΥΔΡΟΞΥΛΑΜΙΝΗ Η υδροξυλαμίνη, NH 2 OH, είναι λευκή στερεή ουσία που παρασκευάζεται με ηλεκτρολυτική αναγωγή του HNO 3 : HNO 3 + 6H + + 6e NH 2 OH + 2H 2 O Χρησιμοποιείται ως αναγωγικό αντιδραστήριο Χρησιμοποιείται στην παραγωγή του nylon 6, το οποίο βρίσκει εφαρμογή ως νήμα στις τρίχες των οδοντόβουρτσων αλλά και των χειρουργικών ραμμάτων

9 Ενώσεις του αζώτου: ΥΔΡΑΖΩΤΙΚΟ ΟΞΥ Το υδραζωτικό οξύ, HN 3 παρασκευάζεται με οξείδωση της υδραζίνης με νιτρώδες οξύ : H 2 NNH 2 + HNO 2 HN 3 + 2H 2 O Είναι άχρωμο υγρό, τοξικό και με δυσάρεστη οσμή. Το υδραζωτικό οξύ είναι πολύ επικίνδυνη ουσία καθώς εκρήγνυται εύκολα. Γι αυτό το λόγο δεν χρησιμοποιείται στην βιομηχανία. Όμως τα άλατα του μη εκρηκτικά, διαλυτά στο νερό και χρησιμοποιούνται ευρέος. Π.χ. το νατραζίδιο χρησιμοποιείται στην κατασκευή των αερόσακων

10 Οξείδια του αζώτου: N 2 O, NO, N 2 O 3, NO 2, N 2 O 4, N 2 O 5, NO 3 Οξείδια του αζώτου: μονοξείδιο του διαζώτου, N 2 O Λέγεται και υποξείδιο του αζώτου παρασκευάζεται με θέρμανση του NH 4 NO 3 περίπου στους 260 ο C : NH 4 NO 3 N 2 O + 2H 2 O Είναι αέρια ουσία, άχρωμη, με γλυκιά γεύση και ευχάριστη οσμή. Είναι σταθερή και σχετικά αδρανής. Το μονοξείδιο του διαζώτου χρησιμοποιείται ως αναισθητικό στην οδοντιατρική είναι γνωστό ως ιλαρυντικό αέριο. Χρησιμοποιείται και ως πρόσθετο στην μαγειρική και την ζαχαροπλαστική.

11 Οξείδια του αζώτου: Μονοξείδιο του αζώτου, NO Παρασκευάζεται εργ. με αναγωγή αραιού HNO 3 με Cu ή με αναγωγή του HNO 2 με I - : 3Cu + 8HNO 3 2NO + 3Cu(NO 3 ) 2 + 4H 2 Ο 2HNO 2 + 2I - + 2H + 2NO + I 2 + 2H 2 O Είναι άχρωμο αέριο και θερμοδυναμικά ασταθές. Σε υψηλή πίεση και σε θερμοκρασία γύρω στους 50 o C διασπάται 3NO N 2 O + NO 2 Χρησιμοποιείται κυρίως εργαστηριακά για την παραγωγή του νιτρικού οξέος και της αμμωνίας. Νιτροζυλο σύμπλοκα με τα μεταβατικά, δότης τριών ηλεκτρονίων Χρησιμοποιείται στην βιομηχανία ημιαγωγών. Αποτελεί ατμοσφαιρικό ρύπο.

12 Οξείδια του αζώτου: Διοξείδιο του αζώτου, NO 2 Το διοξείδιο του αζώτου, NO 2 παρασκευάζεται βιομηχανικά με οξείδωση του NO : ΝΟ + ½ Ο 2 ΝΟ 2 Κάτω από τους 22 O C είναι άχρωμο και διμερισμένο, N 2 O 4. Πάνω από τους 22 O C είναι κίτρινο αέριο και διατηρεί τη δομή N 2 O 4 μέχρι τους 140 O C. Πάνω από τους 140 O C δίνει NO 2, καστανό αέριο, δηλαδή υπάρχει ισορροπία ανάμεσα στο διοξείδιο του αζώτου και το διμερισμένο. Χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε διαστημόπλοια. Αποτελεί ατμοσφαιρικό ρύπο. Το κοκκινωπό χρώμα στις πυρηνικές εκρήξεις οφείλεται στο διοξείδιο του αζώτου

13 Οξέα του αζώτου Το υπονιτρώδες οξύ, H 2 N 2 O 2, παρασκευάζεται με αναγωγή των νιτρωδών με αμάλγαμα νατρίου. Ag 2 N 2 O 2 + 2HCl H 2 N 2 O 2 + 2AgCl Το νιτρώδες οξύ, HNO 2 παρασκευάζεται με οξίνιση των αλάτων του Ba(NO 2 ) 2 + H 2 SO 4 2HNO 2 + BaSO 4 AgNO 2 + HCl HNO 2 + AgCl Το νιτρικό οξύ HNO 3 είναι γνωστό με την ονομασία άκουα φόρτε Εργαστηριακά παρασκευάζεται με κατεργασία του ορυκτού νίτρο της Χιλής με H 2 SO 4 σε θερμοκρασία περίπου 130 ο C NaNO 3 + H 2 SO 4 HNO 3 + NaHSO 4 Βιομηχανικά με τη μέθοδο Ostwald ΝH 3 + 2O 2 HNO 3 + H 2 Ο

14 ΦΩΣΦΟΡΟΣ P Το όνομα του προέρχεται από τις λέξεις φως και φέρω. Εξαιρετικά δραστικό στοιχείο και γι' αυτό ποτέ δεν βρέθηκε σε στοιχειακή κατάσταση στη φύση της Γης. Συνήθως βρίσκεται σε φωσφορικά πετρώματα, αλλά αποτελεί σημαντικό στοιχείο σε ζώντες οργανισμούς. Είναι απαραίτητο στοιχείο για κάθε γνωστό ζωντανό κύτταρο. Το DNA περιέχει φωσφορικές ομάδες κατά μήκος της αλυσίδας του Ομοίως το ATP το μόριο φορέας της βιολογικής ενέργειας των ζωντανών οργανισμών περιέχει επίσης φωσφορικές ομάδες. 0.12% στον φλοιό της γης Απατίτες Ca 5 X(PO 4 ) 3 31 P

15 Ο Αλχημιστής αναζητώντας να βρει τη Φιλοσοφική Λίθο, ανακαλύπτει τον φωσφόρο Βρέθηκε "κατά λάθος", όταν ο Hennig Brand ( ), ενας αλχημιστής αναζητούσε τη Φιλοσοφική Λίθο στο στερεό υπόλειμμα μεγάλης ποσότητας ούρων. Πίνακας του Joseph Wright (1771) όταν θέρμανε σε υψηλή θερμοκρασία το στερεό υπόλειμμα, το οποίο συνέλεξε μετά την εξάτμιση μιας μεγάλης ποσότητας ούρων. Προφανώς, στην υψηλή θερμοκρασία του φούρνου πραγματοποιήθηκε αναγωγή των φωσφορικών αλάτων από τον άνθρακα των οργανικών ουσιών του υπολείμματος. 'Οταν διαπίστωσε αυτή η κηρώδης ουσία καιγόταν με έντονο λαμπρό φως και κυρίως ότι από μόνη της λαμποκοπούσε στο σκοτάδι, την ονόμασε phosphorus mirabilis (θαυμαστή ουσία που φέρει φως).

16 Αλλοτροπικές μορφές: Λευκός φώσφορος, Ερυθρός και Μέλας Λευκός φώσφορος P 4 Αναφλέγεται στον αέρα φυλάσσεται σε νερό Τετράεδρο, ΓΩΝΙΑ 60 0 αποτέλεσμα δομή τεταμένη, δεσμοί ασθενέστεροι και τελικά ΠΟΛΥ ΔΡΑΣΤΙΚΟΣ Χρησιμοποιείται για τη παραγωγή φωσφορικού οξέος Ερυθρός φώσφορος P4 Αλυσιδωτή δομή Σταθερός στον αέρα Μη τοξικός Σπίρτα Παρασκευάζεται με θέρμανση λευκού στους 400 C για ώρες

17 ΟΞΕΙΔΙΑ ΤΟΥ ΦΩΣΦΟΡΟΥ P 4 O 6 και P 4 O 10!!!!!!!! ΛΑΘΟΣ τριοξείδιο και πεντοξείδιο P 4 O 6 : τετραεδρική διευθέτηση και γέφυρες οξυγόνου. Ο ανυδρίτης του φωσφορώδους οξέος P 4 O 10 : τετραεδρική διευθέτηση, γέφυρες οξυγόνου και επιπλέον άτομα οξυγόνου, διπλοί δεσμοί γιατί είναι βραχύτεροι. Ο ανυδρίτης του φωσφορικού οξέος

18 ΟΞΟΟΞΕΑ ΦΩΣΦΟΡΟΥ: παράγωγα του φωσφορικού Το H 3 PO 4 τριπρωτικό. Παράγεται από το φωσφορικό πέτρωμα Ca 3 (PO 4 ) 2 +3 H 2 SO 4 3CaSO H 3 PO 4 Σταδιακή αντικατάσταση Η από Na: NaH 2 PO 4, Na 2 HPO 4, NaPO 4 Όταν δυο μόρια συμπυκνώνονται παίρνουμε διφωσφορικό ή πυροφωσφορικό οξύ Γραμμικά πολυφωσφορικά H n+2 P n O 3n+1 Αλυσίδες γραμμικές δεσμών ΡΟ Κυκλικά μεταφωσφορικά (HPO 3 ) n Απορρυπαντικά, αποσκληρυντικά νερού Ευτροφισμός Τριμετα- φωσφορικό ιον