Osnove kemije: svojstva, primjena i proizvodnja dušika

Dušik je jedan od najčešćih elemenata na Zemlji - u atmosferi njezin sadržaj prelazi 78%. Postojanje takve velike količine dušika u slobodnom stanju ukazuje na inertnost i tešku interakciju s drugim elementima u normalnim uvjetima.

U vezanom stanju, ta se tvar može naći u organskoj i anorganskoj tvari. Povezan s ugljikom i kisikom, dušik se nalazi u životinjskim i biljnim proteinima.

Sam po sebi, naziv "dušik" izumio je Lavoisier, koji je u brojnim eksperimentima utvrdio prisutnost u atmosferi neke inertne tvari. Znanstvenik je smatrao tu tvar beživotno - u grčkom "azotu".

Ciklus dušika

Unatoč inertnosti dušika, u prirodi postoje stalni procesi fiksacije ili vezivanja. Na primjer, u korijenu mahunarki biljke akumuliraju specifične bakterije koje popravljaju dušik i obrađuju ga u nitrate.

U atmosferi se taj plin oksidira tijekom ispuštanja munje. tada dušični oksidi rastopiti se u sedimentima, formirati kiseli dušični i dušik. Snijega, kiše, magle, dušika ulazi u tlo, gdje se pretvara u nitrite ili nitrate. Zatim ih koriste različite biljke za izgradnju proteina. Životinje jedu biljke i biljnog proteina prerađeno u životinju. Kada se biljke i životinje raspadaju nakon smrti, svi spojevi dušika u njihovim organizmima pretvaraju se u amonijak. Bakterije ga uništavaju na najjednostavnije elemente, čime se oslobađaju čisti dušik i vodik. Tako se javlja ciklus dušika ili ciklus dušika u prirodi.

Kemijska svojstva dušika

Njezina glavna svojina u normalnim uvjetima je inercija, tj. minimalna kemijska aktivnost. Dušikov atom može oblikovati vezu s drugim atomom dušika, što je vrlo neuobičajeno za kemijske elemente (osim silicija i ugljika).

Kada se grije, ovaj element reagira s većinom metala. U tom slučaju nastaju ionski, kovalentni ili intermedijalni nitridi s negativno nabijenim dušikom.

U reakciji s vodikom, dušik tvori dovoljno stabilne spojeve - dušične ugljikovodike, koji daljinski podsjećaju na ugljikovodike. Takve tvari uključuju amonijak, hidrazin i dušičnu kiselinu.

Priprema i primjena dušika

Spojevi ove tvari igraju važnu ulogu u industriji i poljoprivredi. Metoda dobivanja dušika u obliku kemijskog elementa ovisi o potrebnom stupnju njegove čistoće. Većina dušika je potrebna za proizvodnja amonijaka, ali omogućuje malu količinu plemenitih plinova u njemu.

Dobivanje dušika iz atmosfere

Ovo je jedan od najučinkovitijih načina na koji se pročišćeni zrak naknadno ukapljuje hlađenjem i ekspanzijom. Dobiveni tekući zrak destilira se kroz frakcije, polako podižući temperaturu. U tom procesu plemeniti plinovi se najprije otpuštaju, a zatim dušik. Ostaje samo tekući kisik.

Ova proizvodnja dušika omogućuje svake godine proizvesti milijune tona ove tvari. Dušik se uglavnom koristi za naknadnu proizvodnju amonijaka, koji zauzvrat djeluje kao sirovina za dobivanje industrijskih i poljoprivrednih spojeva koji sadrže dušik.

Također se može upotrijebiti čista atmosfera dušika kada je potrebna potpuna odsutnost kisika.

Proizvodnja dušika u laboratoriju

U malim količinama, ovaj se plin dobiva oksidacijom amonijevih iona ili amonijaka. Konkretno, amonijev ion može se oksidirati nitritnim ionom.

Proizvodnja dušika u procesu raspadanja

Kada se zagrije, azidi se raspadaju, amonijak se raspada bakreni oksid, nitriti se razgrađuju iz interakcije s ureom ili sulfamskom kiselinom - kao rezultat svih tih reakcija nastaje dušik.