Osnove kemije: lastnosti, uporaba in proizvodnja dušika

Dušik je eden najpogostejših elementov na Zemlji - v ozračju njegova vsebnost presega 78%. Obstoj tako velike količine dušika v prostem stanju kaže na svojo inertnost in težko interakcijo z drugimi elementi v normalnih pogojih.

V določenem stanju je ta snov lahko najdena v organski in anorganski snovi. Povezan z ogljikom in kisikom, dušik najdemo v živalskih in rastlinskih beljakovinah.

Sam po sebi je ime "dušik" izumil Lavoisier, ki je v številnih eksperimentih ugotovil prisotnost v atmosferi neke inertne snovi. Znanstveniki so to snov obravnavali brez življenja - v grškem "azotu".

Dušik ciklus

Kljub inertnosti dušika v naravi obstajajo stalni procesi fiksacije ali vezave. Na primer, v koreninah stročnic rastline kopičijo posebne bakterije, ki določajo dušik, predelavo v nitrate.

V atmosferi se ta plin oksidira med izpustom strele. Potem, dušikovih oksidov se raztopi v sedimentih, tvorijo kisli dušik in dušik. S snegom, dežjem, meglom, dušikom vstopi v tla, kjer se pretvori v nitrite ali nitrate. Nato jih uporabljajo različne rastline za izdelavo beljakovin. Živali jedo rastline, in rastlinski proteini predelana v žival. Ko so rastline in živali razgrajene po smrti, se vse dušikove spojine v njihovih organizmih pretvorijo v amoniak. Bakterije jo uničijo najpreprostejšim elementom, s čimer spet sproščajo čisti dušik in vodik. Tako nastane dušikov cikel ali dušikov cikel v naravi.

Kemične lastnosti dušika

Njegova glavna lastnost pod normalnimi pogoji je inercija, tj. minimalna kemična aktivnost. Dušikov atom lahko tvori vez z drugim atomom dušika, kar je za kemične elemente precej neobičajno (razen silicija in ogljika).

Pri segrevanju ta element reagira z večino kovin. V tem primeru se tvorijo ionski, kovalentni ali vmesni nitri z negativno nabitim dušikovim ionom.

V reakciji z vodikom dušik tvori dovolj stabilne spojine - dušikovih ogljikovodikov, ki na daljavo spominjajo na ogljikovodike. Takšne snovi vključujejo amoniak, hidrazin in dušikovo kislino.

Priprava in uporaba dušika

Spojine te snovi imajo pomembno vlogo v industriji in kmetijstvu. Metoda pridobivanja dušika v obliki kemičnega elementa je odvisna od zahtevane stopnje njegove čistosti. Večina dušika je potrebna za proizvodnja amonijaka, vendar v njej omogoča majhno količino žlahtnih plinov.

Pridobivanje dušika iz ozračja

To je eden od najbolj ekonomičnih načinov, kako se očiščeni zrak nato utekočinjeni s hlajenjem in širitvijo. Nastali tekoči zrak se destilira skozi frakcije, počasi zvišuje temperaturo. V tem procesu najprej sproščajo žlahtne pline, nato dušik. Ostanek je le tekoči kisik.

Ta proizvodnja dušika omogoča, da se vsako leto proizvede več milijonov ton te snovi. Dušik se uporablja predvsem za poznejšo proizvodnjo amoniaka, ki nato deluje kot surovina za pridobivanje industrijskih in kmetijskih spojin, ki vsebujejo dušik.

Čisto dušikovo atmosfero se lahko uporabi tudi, kadar je potrebna popolna odsotnost kisika.

Proizvodnja dušika v laboratoriju

V majhnih količinah ta plin dobimo z oksidacijo amonijevih ionov ali amoniaka. Zlasti amonijev ion lahko oksidira z nitritnim ionom.

Proizvodnja dušika v postopku razgradnje

Pri segrevanju se azidi razgrajujejo, amoniak razgrajuje bakrov oksid, nitriti se razgrajujejo iz interakcije s sečnino ali s sulfamicno kislino - kot posledica vseh teh reakcij nastane dušik.