Készítette: Tóth Krisztián. Web: http://krissz.hu

Nitrogén

7
14.0067
±3, 5, 4, 2
N
2p3
Nitrogén
Alapadatok
Név, vegyjel, rendszám nitrogén, N, 7
Elemi sorozat nemfémek
Csoport, periódus, mező 15, 2, p
Megjelenés színtelen
Atomtömeg 14,0067(3) g/mol
Elektronszerkezet [He] 2s2 2p3
Elektronok héjanként 2, 5
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot gáz
Sűrűség (0 °C, 101,325 kPa)
1,2506 g/L
Olvadáspont 63,14 K
(-210 °C, - °F)
Forráspont 77,35 K
(-195,8 °C, - °F)
Olvadáshő (N2) 0,3604 kJ/mol
Párolgáshő (N2) 2,7928 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) - J/(mol·K)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet hexagonális
Oxidációs állapotok ±3, 5, 4, 2 (erős sav)
Elektronegativitás 3,04 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 1402,3 kJ/mol
Atomsugár - pm
Atomsugár (számított) - pm
Kovalens sugár - pm
Van der Waals-sugár - pm
Egyéb jellemzők
Mágnesség nincs adat
Hővezetési tényező (300 K) 25,98 mW/(m·K)
Hangsebesség (gáz, 27 °C) 334 m/s
CAS-szám -

A Nitrogén bővebb leírása

A nitrogén (régi magyar nevén: légeny vagy azót) a periódusos rendszer V.A csoportjába tartozó nemfémes elemek egyike. A rendszáma 7, a vegyjele N. A nitrogén elektronegativitása nagy, atomja kis méretű, ezért háromszoros kötést is létesíthet. Molekulája kétatomos (N2), benne háromszoros kovalens kötés van, melyből egy szigma-kötés, és kettő pi-kötés, továbbá mindkét nitrogénatom rendelkezik egy egy nemkötő elektronpárral. Molekulája diamágneses tulajdonságú. A nitrogén apoláris molekula, rácstípusát tekintve molekularácsos. Mivel apoláris molekulák, köztük diszperziós erők hatnak. A természetben igen gyakori, vegyületeiben (pl. chilei salétrom) és elemi állapotban egyaránt előfordul. A légkör mintegy 78%-a nitrogéngáz, amely inert gáz.

Kétatomos nitrogénmolekula

Jellemzői

A nitrogéngáz színtelen, szagtalan, nem reakcióképes anyag. Vízben csak nagyon kis mértékben oldódik (100 g víz 1,75 mg N2-t old szobahőmérsékleten). A nitrogéngáz inert gáz, vagyis környezeti hőmérsékleten és atmoszférikus nyomáson nem lép reakcióba. Ez alól egyedül a Li kivétel, vele szobahőmérsékleten is reagál: lítium-nitrid képződik (Li3N).

Égése a természetben villámláskor játszódik le, kb. 3000 °C-os hőmérsékleten oxigénnel egyesül:

N2 + O2 = 2 NO

de ugyanez a reakció a különböző égési folyamatok során is végbemegy, ez okozza nitrogén-oxid megjelenését a környezetben.

Hidrogéngázzal ammóniává egyensúlyi reakcióban egyesül megfelelő körülmények között (magas hőmérséklet és nyomás, katalizátor alkalmazása)

Előállítása és felhasználása

Előállítása

  • Az iparban történhet
    1. A cseppfolyós levegő desztillációjával. A cseppfolyós levegőből előbb a nitrogén távozik amely -195,8 °C-on forr, az oxigén visszamarad amely -182,96 °C-on forr.
    2. A nitrogéngenerátorok segítségével, sűrített levegőből. A nitrogéngenerátorok vagy szén molekulaszűrőt, vagy speciális membránszűrőt alkalmaznak a nitrogén sűrített levegőből történő kivonására.
  • Laboratóriumi körülmények között előállítható például ammónium-nitrit hevítésével.
NH4NO2 → N2 + 2 H2O

Felhasználása

Az egyik legnagyobb mennyiségben alkalmazott ipari gáz, nagyszámú alkalmazása van. A teljesség igénye nélkül:

  • Ammóniagyártás (N2 + 3 H2 = 2 NH3);
  • Inert atmoszféra előállítására, a levegő oxigéntartalma hatásainak kivédésére számos területen, így élelmiszerek csomagolásában, borászatban, vegyiparban, alumíniumkohászatban, elektronikai iparban forrasztóberendezések üzemeltetéséhez stb.;
  • Az üzemelés körülményei között nem cseppfolyósodó inert gáztöltetként például légrugók, tűzoltó palackok, hidraulikus rendszerek tágulási terének gáztölteteként;
  • A cseppfolyós nitrogént hűtőközegként alkalmazzák például élelmiszerek gyorsfagyasztásában, fémiparban.