Chương 2: Nitrogen và Sulfur

Ở trạng thái tự nhiên, nitrogen tồn tại ở dạng nào

đơn chất và hợp chất

Nitrogen ở dạng đơn chất

chiếm 78% thể tích của không khí, là hỗn hợp của 2 đồng vị 14/7N (99,63%) và 15/7N (0,37%)

Nitrogen ở dạng hợp chất

có nhiều trong khoáng vật sodium nitrate (NaNO3) với tên gọi diêm tiêu natri, có trong thành phần của protein, nucleic acid,… và nhiều hợp chất hữu cơ khác

Tính chất vật lí của nitrogen

Ở điều kiện thường, nitrogen là chất khí không màu, không mùi, không vị, hơi nhẹ hơn không khí,

Nitrogen hoá lỏng ở nhiệt độ nào

-196 độ C

Nitrogen hoá rắn ở nhiệt độ nào

-210 độ C

Nitrogen có tan trong nước không

tan rất í (ở điều kiện thường, 1 lít nước → 0,015 lít khí nitrogen)

Nitrogen có duy trì sự cháy và sự hô hấp không

không

Độ âm điện của nitrogen

Eb = 945kJ/mol

Nitrogen tác dụng với hydrogen

ở nhiệt độ 380-450 độ C, áp suất khoảng 200 bar, chất xúc tác Fe, tạo khí amonia, toả nhiệt: N2(g) + 3H2(g) →← 2NH3(g)

Nitrogen tác dụng với oxygen

ở khoảng 3000 độ C, thu nhiệt: N2(g) + O2(g) →← 2NO(g)

Tính chất hoá học của nitrogen

rất bền, khá trơ về mặt hoá học, tính oxi hoá, tính khử khi tác dụng với oxygen

Quá trình tạo và cung cấp nitrate cho đất từ nước mưa

Thực vật hấp thụ nitrogen qua rễ cây ở dạng muối nitrate và muối ammonium, chuyển hoá thành protein → Động vật đồng hoá protein thực vật tạo protein động vật → bài tiết các chất hữu cơ và xác bị phân huỷ → các hợp chất hữu cơ chứa nitrogen → amonia → muối nitrate và dạng nitrogen bay vào khí quyển

Khi đốt cháy các chất hữu cơ như than gỗ, thanh đá, than bùn tạo ra cái gì

nitrogen tự do

Ứng dụng của nitrogen trong sản xuất rượu bia

khí nitrogen được bơm vào các bể chứa để loại bỏ khí oxygen

Ứng dụng của nitrogen trong công nghệ đóng gói thực phẩm

khí nitrogen được bơm vào túi để loại bỏ khí oxygen và phồng bao bì

Ứng dụng của nitrogen trong chữa cháy

dập tắt các đám cháy do hoá chất, điện…

Ứng dụng của nitrogen trong lĩnh vực y tế

(nitrogen lỏng) bảo quản máu, tế bào, dịch cơ thể, trứng, tinh trùng…

Ứng dụng của nitrogen trong khai thác dầu khí

hỗn hợp khí N2 và CO2 được bơm vào bể chứa dầu mỏ để tạo áp suất đẩy dầu còn dư bị kẹt lại lên trên nhờ đặc tính nén cao

Phẫu thuật lạnh là gì

hoặc áp lạnh bằng nitrogen lỏng là kĩ thuật điển hình mang lại hiệu quả trong điều trị sẹo lồi

Làm thế nào để phẫu thuật lạnh

Sử dụng nitrogen lỏng ở -196 độ C xử lí các bệnh lí bề mặt da

Cấu tạo phân tử của ammonia

phân tử NH3 có cấu trúc chóp tam giác, với nguyên tử nitrogen ở đỉnh, đáy là tam giác có đỉnh là 3 nguyên tử hydrogen

Tính chất vật lí của ammonia

Chất khí không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí

Ammonia có tan trong nước không

Tan rất nhiều tạo thành dung dịch ammonia (đậm đặc nồng độ 25%, khối lượng riêng 0,91g/cm³), ở điều kiện thường, 1 lít nước hoà tan khoảng 700 lít khí ammonia

Tính chất hoá học của ammonia

Khi hoà tan vào nước, một phần nhỏ các phân tử NH3 nhận ion H+ của nước, tạo thành ion NH4+ (ammonium) và ion OH- (hydroxide)

NH3 + H2O →← NH4+ + OH-

Ammonia (dạng khí hoặc dung dịch) kết hợp với acid

NH3 + HCl → NH4Cl (ammonium chloride)

2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 (ammonium sulfate)

Ammonia cháy trong khí oxygen

4NH3 + 3O2 → (t độ) 2N2 + 6H2O

Oxi hoá ammonia bằng oxygen trong không khí có xúc tác Pt, ở nhiệt độ cao

4NH3 + 5O2 → (Pt, t độ) 4NO + 6H2O

Tổng hợp ammonia

• Hỗn hợp nitrogen và hydrogen (tỉ lệ mol 1:3) được nén ở áp suất cao và đưa vào tháp tổng hợp ammonia trong điều kiện nhiệt độ, áp suất và chất xúc tác thích hợp

• Hỗn hợp khí đi ra từ tháp tổng hợp gồm N2, H2 và NH3 được dẫn đến tháp làm lạnh. Ở đây, NH3 hoá lỏng và được tách riêng, còn hỗn hợp khí N2 và H2 chưa phản ứng được đưa trở lại tháp tổng hợp

Muối ammonium là gì

Là những chất tinh thể ion, tạo bởi cation ammonium (NH4+) và anion gốc acid (ammonium chloride, ammonium nitrate, ammonium sulfate)

Muối ammonium có tan trong nước không

Hầu hết dễ tan trong nước