VALENCES ของ NITROGEN. คืออะไร

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญมากในชีวิตของเรา, ทั้งด้านดีและด้านแย่ เป็นก๊าซหลักในชั้นบรรยากาศ มีอยู่ในดิน และเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่สำคัญมากสำหรับสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบที่มีความสำคัญทางอุตสาหกรรมอย่างมาก เช่น แอมโมเนีย สารขับเคลื่อน หรือวัตถุระเบิด

สิ่งที่เกิดขึ้นคือความจุและสถานะออกซิเดชันจะแตกต่างกันไปตามสารประกอบ ในบทเรียนนี้จากครู เราจะพูดถึง ความจุของไนโตรเจนคืออะไร. หากคุณสนใจที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีนี้ คุณจะชอบบทความนี้!

ดัชนี

1. ไนโตรเจนและคุณสมบัติคืออะไร
2. ความจุของไนโตรเจนคืออะไร?
3. การตั้งชื่อสารประกอบไนโตรเจน
4. สารประกอบไนโตรเจนที่สำคัญ
5. ผลกระทบต่อสุขภาพของไนโตรเจน
6. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของไนโตรเจน

ไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีสัญลักษณ์ N. ด้วยเลขอะตอม 7 มีน้ำหนักอะตอม 14.0067 และพบในสถานะก๊าซภายใต้สภาวะปกติ ไนโตรเจนระดับโมเลกุลคิดเป็น 78% ของปริมาตรในอากาศแห้งและเป็นก๊าซหลักที่มีอยู่ในบรรยากาศ

ไนโตรเจนในบรรยากาศที่มีความเข้มข้นสูงนี้เป็นผลมาจากการกระทำทางไฟฟ้าในบรรยากาศ การตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศโดย การกระทำของแบคทีเรีย การกระทำทางเคมีในอุตสาหกรรม และการปล่อยไนโตรเจนโดยการสลายตัวของสารอินทรีย์หรือโดย การเผาไหม้ ในสารประกอบที่ก่อตัวในสถานะรวมกันนั้น ไนโตรเจนจะพบได้ในสถานะต่างๆ

เป็นองค์ประกอบที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิต เนื่องจาก เป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนทั้งหมด ทั้งพืชและสัตว์และสารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ อีกมากมาย ไนโตรเจนสร้างพันธะที่แข็งแกร่งกับอะตอมอื่น ๆ เช่นไนโตรเจนและอื่น ๆ เนื่องจากความสามารถในการ สร้างพันธะสามตัวดังนั้นสารประกอบไนโตรเจนจึงมีพลังงานเป็นจำนวนมาก

ไนโตรเจนประกอบด้วย สองไอโซโทป:

• N14 (ส่วนใหญ่)
• N15 และไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีต่างๆ ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์

เป็นองค์ประกอบที่น่าสนใจอย่างมากในอุตสาหกรรมเคมีและสารประกอบที่ใช้ในการเกษตร นอกจากนี้ยังใช้ในหลอดไส้และเมื่อต้องการบรรยากาศที่ค่อนข้างเฉื่อย

ไนโตรเจนในรูปธาตุจะมีปฏิกิริยาเล็กน้อยที่อุณหภูมิปกติกับสารทั่วไปส่วนใหญ่ ในขณะที่สูงขึ้น อุณหภูมิที่ทำปฏิกิริยากับสารหลายชนิด เช่น ไททาเนียม อะลูมิเนียม ซิลิกอน โบรอน เบริลเลียม แคลเซียม ลิเธียม หรือโครเมียม กับออกซิเจน (O2) ที่ทำปฏิกิริยากับ เกิดออกไซด์ เช่น ไนตรัสออกไซด์ (NO) และไฮโดรเจนที่อุณหภูมิและความดันสูง เพื่อสร้างสารประกอบทางอุตสาหกรรมที่สำคัญมาก เช่น แอมโมเนีย

ที่มาของภาพ: Monographs.com

ดิ ความจุขององค์ประกอบทางเคมี เขาคือ ตัวเลข จาก อิเล็กตรอน อะไร ขาดหรือควรให้อะไร เพื่อกรอกระดับอิเล็กทรอนิกส์ล่าสุดของคุณ

ดิ อะตอม พวกเขามักจะมี 7 ระดับหรือชั้น โดยที่อิเล็กตรอนตั้งอยู่ โดยที่ 1 จะอยู่ด้านในสุดและ 7 อยู่ในตำแหน่งที่อยู่นอกสุด ในทางกลับกัน มีระดับย่อยที่แตกต่างกัน เรียกว่า s, p, d และ f ในอะตอม อิเล็กตรอนจะเติมระดับต่างๆ ตามพลังงานของพวกมัน โดยเติมระดับพลังงานที่ต่ำกว่าก่อนแล้วจึงเคลื่อนไปยังระดับที่สูงขึ้น

สู่ ระดับชั้นนอกสุดของอะตอม เรียกอีกอย่างว่า วาเลนซ์เชลล์ และอิเล็กตรอนที่อยู่ในเปลือกนี้เรียกว่า วาเลนซ์อิเล็กตรอน. อิเล็กตรอนเหล่านี้มีหน้าที่สร้างพันธะและปฏิกิริยาเคมีที่เป็นไปได้ กับอะตอมอื่นๆ กล่าวคือ เป็นอิเล็กตรอนที่รับผิดชอบคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของa องค์ประกอบ.

วิธีต่างๆ ที่รวมไนโตรเจนเข้าด้วยกันจะทำให้มีความจุ (เรียกอีกอย่างว่าสถานะออกซิเดชัน) ไนโตรเจนไม่สามารถขยายเปลือกเวเลนซ์ได้เหมือนองค์ประกอบอื่นๆ ในกลุ่ม ความจุที่เป็นไปได้ของมันคือ -3, +3 และ +5 สถานะความจุของไนโตรเจนแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสารประกอบที่มันเป็นส่วนหนึ่ง ธาตุอื่นๆ ของตระกูลไนโตรเจนก็มีสถานะออกซิเดชันเหล่านี้เช่นกันและได้แก่ ฟอสฟอรัส (P), พลวง (Sb), บิสมัท (Bi), มอสโคเวียม (Mc) และสารหนู (As)

การก่อตัวของสารประกอบทางเคมีที่มีไนโตรเจนสามารถอธิบายได้ตามทฤษฎีพันธะเวเลนซ์ตามการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของแต่ละสถานะออกซิเดชันของไนโตรเจน เพื่ออธิบายเรื่องนี้ พิจารณาจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกเวเลนซ์และจำนวนอิเล็กตรอนที่ขาดหายไปในการเข้าถึงรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ของก๊าซมีตระกูล

สารประกอบไนโตรเจนมีความซับซ้อนทางเคมี และระบบการตั้งชื่อดั้งเดิมไม่เพียงพอต่อการตั้งชื่อและระบุชื่อได้ง่าย ดังนั้น ที่ International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) สร้างขึ้น (เนื่องจากปัจจัยอื่นๆ ด้วย) เอ การตั้งชื่ออย่างเป็นระบบ ซึ่งสารประกอบต่างๆ จะถูกตั้งชื่อตามจำนวนอะตอมที่ก่อตัวขึ้น

ระบบการตั้งชื่อนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตั้งชื่อไนโตรเจนออกไซด์ ดังนั้นไนตริกออกไซด์จึงเรียกว่าไนโตรเจนมอนอกไซด์และไนตรัสออกไซด์ (NO) ไดไนโตรเจนมอนนอกไซด์ (N2O)

นอกจากศัพท์เฉพาะนี้แล้ว ในปี ค.ศ. 1919 นักเคมีชาวเยอรมัน Alfred Stock พัฒนาวิธีการตั้งชื่อสารประกอบ ขึ้นอยู่กับสถานะออกซิเดชัน แสดงเป็นเลขโรมันและในวงเล็บ ด้วยวิธีนี้ ไนตริกออกไซด์จะเรียกว่าไนโตรเจนออกไซด์ (II) และไนตรัสออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ (I)

ภาพ: Youtube

ไนโตรเจนสามารถจับกับองค์ประกอบต่าง ๆ และสร้างสารประกอบจำนวนมากเนื่องจากสถานะออกซิเดชันที่เป็นไปได้จำนวนมาก ในกรณีของโมเลกุลไนโตรเจน ความจุของมันคือ 0 ตามคำจำกัดความ

สถานะออกซิเดชันที่พบบ่อยที่สุดอย่างหนึ่งคือ -3 ในสถานะออกซิเดชันนี้ ไนโตรเจนจะก่อตัวเป็นสารประกอบ เช่น แอมโมเนีย (NH3) ไอออนของแอมโมเนียม (NH4^-), ไนไตรล์ (C≡N), อิมีน (C=N-R) หรือเอมีน (R3N) เมื่อไนโตรเจนอยู่ในสถานะออกซิเดชัน -2 จะมีอิเล็กตรอนเหลืออยู่ 7 ตัวในเปลือกเวเลนซ์ของมัน จำนวนอิเล็กตรอนคี่ในเปลือกความจุของมันทำให้ง่ายต่อการเชื่อมพันธะระหว่างอะตอมไนโตรเจนสองอะตอม ในสถานะนี้ ไนโตรเจนจะก่อตัวเป็นไฮดราโซน (C=N-N-R2) และเฮดราซีน (R2-N-N-R2) ในสถานะออกซิเดชัน -1 อิเล็กตรอน 6 ตัวยังคงอยู่ในเปลือกเวเลนซ์และสารประกอบ เช่น ไฮดรอกซิล เอมีน (R2NOH) และสารประกอบเอโซ (RN=NR) จะก่อตัวขึ้น

เมื่อไนโตรเจนถึงสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวก ไนโตรเจนจับกับอะตอมของออกซิเจนเพื่อสร้างออกไซด์ ออกซีแอซิด หรือออกซีซอลต์ ในสถานะออกซิเดชัน +1 ไนโตรเจนจะเหลืออิเล็กตรอน 4 ตัวในเปลือกเวเลนซ์ ดังนั้น เรามีตัวอย่าง เช่น ไดไนโตรเจนออกไซด์ (N2O) ที่รู้จักกันแพร่หลายว่าเป็นแก๊สหัวเราะ และสารประกอบไนตรัส (R=NO) ในสถานะ +2 เรามีไนโตรเจนออกไซด์หรือไนตริกออกไซด์ (NO) ซึ่งเป็นก๊าซไม่มีสีซึ่งเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาของโลหะกับกรดไนตริกเจือจาง สารประกอบนี้มีอนุมูลอิสระที่ไม่เสถียรมากซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อก่อให้เกิดมลพิษในบรรยากาศที่สำคัญ เช่น ไนโตรเจนไดออกไซด์ (NO2)

ในสถานะ +3 สารประกอบ เช่น ไนไตรต์ จะก่อตัวในสารละลายพื้นฐาน (NO2–) หรือกรดไนตรัสในสารละลายกรด (HNO2) ทั้งสองเป็นสารออกซิไดซ์ที่สามารถก่อให้เกิดไนตริกออกไซด์ (NO) หรือเป็นตัวรีดิวซ์เพื่อสร้างไอออนไนเตรต สารประกอบอื่นๆ ได้แก่ ไดไนโตรเจน ไตรออกไซด์ (N2O3) และหมู่ไนโตร (R-NO2) ในสถานะ +4 เรามีไนตริกไดออกไซด์ (NO2) หรือไนโตรเจนไดออกไซด์ นี่คือก๊าซสีน้ำตาลที่เกิดจากปฏิกิริยาของโลหะหลายชนิดที่มีกรดไนตริกเข้มข้นเพื่อสร้างไดไนโตรเจนเตตรอกไซด์ (N2O4) ที่ +5 เราสามารถหาไนเตรตหรือกรดไนตริกซึ่งเป็นตัวออกซิไดซ์ในสารละลายกรด

ในที่สุด, มีสารประกอบที่ไนโตรเจนอยู่ในสถานะออกซิเดชันต่างกัน. เหล่านี้เป็นสารประกอบเช่นไนโตรซิลาไซด์หรือไดไนโตรเจนไตรออกไซด์

ภาพ: Ambientum

ไนโตรเจนโมเลกุลเป็นองค์ประกอบหลักของก๊าซในบรรยากาศ ในน้ำและดิน เราสามารถพบได้ในรูปของไนเตรตและไนไตรต์ สารประกอบทั้งหมดเหล่านี้เชื่อมต่อถึงกันในวัฏจักรไนโตรเจน

การกระทำของมนุษย์ได้ปรับเปลี่ยนความเข้มข้นของไนเตรตและไนไตรต์ บนบก ส่วนใหญ่ผ่านการใช้ปุ๋ยคอกกับไนเตรตบนดิน นอกจากนี้ ความเข้มข้นของไนเตรตและไนไตรต์ในดินและน้ำยังเพิ่มขึ้นโดยไนโตรเจนที่ปล่อยออกมาจากอุตสาหกรรมผ่านวัฏจักรไนโตรเจน นี้อาจนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของไนโตรเจนในน้ำดื่ม

ดิ ผลกระทบของไนเตรตและไนไตรต์ต่อสุขภาพของมนุษย์ พวกเขาอาจเป็น:

• ไนเตรตมีผลเสียต่อการทำงานของต่อมไทรอยด์
• ไนเตรตลดการจัดเก็บวิตามินเอ
• ทั้งไนเตรตและไนไตรต์ผลิตไนโตรซามีนซึ่งเป็นสาเหตุของมะเร็งที่พบบ่อย
• ไนไตรต์ทำปฏิกิริยากับเฮโมโกลบิน ทำให้ความสามารถในการรับออกซิเจนในเลือดลดลง
• ไนโตรเจนออกไซด์ (NO) เป็นสารพื้นฐานในร่างกายมนุษย์ ทำให้เกิดการผ่อนคลาย ของกล้ามเนื้อ ประโยชน์ต่อระบบหัวใจและหลอดเลือด หรือส่งสัญญาณต่อเซลล์ของ ระบบภูมิคุ้มกัน. ผลกระทบเหล่านี้ถูกนำไปใช้ในการรักษาโรคต่างๆ เช่น ยารักษาโรคหัวใจหรือไวอากร้า

การเติมไนเตรตและไนไตรต์ลงในปุ๋ยทำให้ความเข้มข้นของสิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้นตลอดจนกระบวนการทางอุตสาหกรรมต่างๆ สารประกอบเหล่านี้จำนวนมากสามารถหลบหนีสู่ชั้นบรรยากาศและทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ทำให้เกิดมลภาวะในชั้นบรรยากาศซึ่งเอื้อต่อการเพิ่มขึ้นของปรากฏการณ์เรือนกระจก

ในทางกลับกัน ไนเตรตและไนไตรต์ยังสร้างผลกระทบในน้ำจืดและในสภาพแวดล้อมทางทะเล ส่งผลเสียต่อระบบนิเวศนี้และชนิดพันธุ์ ที่อาศัยอยู่นั้น นอกจากนี้ ความเข้มข้นของสารประกอบไนโตรเจนเหล่านี้ในน้ำดื่มก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้นจึงส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์

หากคุณต้องการอ่านบทความเพิ่มเติมที่คล้ายกับ ความจุของไนโตรเจนคืออะไรเราขอแนะนำให้คุณป้อนหมวดหมู่ของเรา อะตอม.

• มายซ์-ฟิเกรัว, เจ. (2004). การตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ วารสารวิทยาศาสตร์เกษตร UDO, 4(1), 1-20.
• Celaya-Michel, H. และ Castellanos-Villegas, A. และ. (2011). การทำให้เป็นแร่ไนโตรเจนในดินของเขตแห้งแล้งและกึ่งแห้งแล้ง เทอร์รา ลาติโนอเมริกานา, 29(3), 343-356.
• Cárdenas-Navarro, R., ซานเชซ-ยาเญซ, เจ. M., Farías-Rodríguez, R. และ Peña-Cabriales, J. เจ (2004). ปัจจัยการผลิตไนโตรเจนในการเกษตร นิตยสาร Chapingo Magazine พืชสวน Series, 10(2), 173-178.