Logo Edisco
keyboard_double_arrow_left

Dusík

keyboard_double_arrow_right

Dusík je sedmým prvkem periodické soustavy. Díky své elektronové konfiguraci má 5 valenčních elektronů. Nejjednodušeji se tedy do stabilní konfigurace dostane přijetím 3 elektronů.

infoZÁKLADNÍ INFORMACE

  • značka: N
  • protonové číslo: 7
  • skupina: V.A
  • oxidační čísla: -III, II, III, IV, V (-II, -I, I)
  • typ: nekov
  • skupenství za STP: plynné
  • relativní atomová hmotnost: 14,007
  • elektronová konfigurace: 1s22s22p3

Výskyt

  • volný v atmosféře 78%
  • vázaný v organických sloučeninách (biogenní) v aminokyselinách a nukleových kyselinách
  • vázaný v anorganických sloučeninách: NaNO3 = chilský ledek, NH3 = amoniak, omezeně N2O, NO a NO2

Vlastnosti

  • plyn bez barvy, bez chuti, bez zápachu
  • málo rozpustný ve vodě, nepodporuje hoření, nejedovatý
  • stálá molekula N2 (ve všech skupenstvích) s trojnou vazbou
  • inertní → využití jako ochranná atmosféra

Reaktivita

  • s kyslíkem jen při velmi vysokých teplotách
  • při spalování pohonných hmot vznikají oxidy dusíku (výfukové plyny)
  • s vodíkem za vysokého tlaku v katalyzátoru → amoniak NH3 (viz níže)
  • s kovy za vysokých teplot → nitridy

Příprava a získávání

  • termickým rozkladem NH4NO2 → N2 + 2 H2O (reakce při 90°C)
  • průmyslově frakční destilací zkapalněného vzduchu
  • uchovává se v zelených lahvích
  • zkapalněný dusík se skladuje v Dewarových nádobách (fungují jako termosky)

Využití

  • inertní atmosféry
  • při výrobě kovů redukcí zabraňuje oxidaci kyslíkem
  • výroba NH3, HNO3
  • vyrábí se z něj hnojiva, výbušniny, plasty
  • vypalování bradavic v lékařství

Sloučeniny

1. AMONIAK NH3

  • štiplavý, páchnoucí plyn, jedovatý
  • v těle vzniká při odbourávání bílkovin, ale je toxický pro buňky, takže se přeměňuje na močovinu
  • výroba: přímou syntézou N2 + 3 H2 (za tepla, tlaku, a ještě katalyzátoru!) → 2 NH3
  • laboratorně: NH4Cl + NaOH → NaCl + NH4OH + H2O (NH4OH je čpavková voda = NH3 + H2O)
  • snadno se zkapalňuje na čpavkovou vodu
  • NH3 reaguje jako zásada, NH4+ jako kyselina
  • nejdůležitější reakce je oxidace na oxid dusnatý NO
  • využití: do hnojiv, jako chladící médium, k výrobě kyseliny dusičné, barviv a léčiv

2. AMONNÉ SOLI

  • vznik: reakcí NH3 s kyselinou
  • bývají bílé krystalické, dobře rozpustné ve vodě, dobře se rozkládají za vyšších teplot
  • salmiak NH4Cl – v obyčejných baterkách, s kalafunou jako tavidlo
  • ledek amonný NH4NO3 – hnojivo (viz níže)
  • cukrářské droždí (NH4)2CO3

3. OXIDY

  • rajský plyn N2O – k narkózám, způsobuje bezvědomí
  • oxid dusnatý NO – snadno se oxiduje na NO2 (ten je důležitý k přípravě HNO3, jinak k ničemu)
  • oxid dusičitý NO2 – hnědočervený, toxický, v nitrózních plynech (ve výfukových plynech), způsobuje kyselé deště

4. KYSELINA DUSIČNÁ HNO3

  • silná (68% = koncentrovaná), bezbarvá
  • musí se uchovávat v tmavých lahvích, protože se na světle rozkládá na HNO2 + O2 + H2O
  • koncentrovaná oxiduje ušlechtilé kovy Cu + 4 HNO3 (koncentrovaná) → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
    • z reakce koncentrovaných kyselin dusíku vzniká oxid v nejvyšším možném oxidačním čísle
    • s koncentrovanou HNO3 nereaguje Au a Pt; ty ale reagují s lučavskou královskou (HNO3 a HCl v poměru 3:1)
    • s Fe, Al, Cr pasivují – vytvoří se vrstvička, se kterou už kyselina nereaguje (proto se z těchto kovů dělají nádoby pro přepravu kyseliny dusičné)
  • zředěná má kyselé vlastnosti
    • neušlechtilé kovy rozpuští za vzniku vodíku (!): Zn + 2 HNO3 (zředěná) → Zn(NO3)2 + H2 (uniká)
    • s ušlechtilými kovy nereaguje
  • výroba
    1. výroba amoniaku syntézou N2 + 3 H2 za teploty, tlaku a katalyzátoru
    2. katalytická oxidace na NO: 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
    3. oxidace na NO2
    4. reakce s vodou na směs kyseliny dusičné a dusité: 2 NO2 + H2O → HNO3 + HNO2 a pak 3 HNO2 → HNO3 + 2 NO (zpět do výroby!) + H2O

5. LEDKY (DUSIČNANY)

  • soli kyseliny dusičné
  • dobře rozpustné ve vodě, takže se používají jako hnojiva (hnojiva vždycky musí být rozpustná)
  • mají oxidační účinky a přidávají se do střelného prachu
  • dále na barvy, léky a výbušniny
  • xantoproteinová reakce k důkazu bílkovin = HNO3 + bílkovina

infoVLASTNOSTI KONKRÉTNÍCH DUSIČNANŮ

  • NaNO3 – chilský ledek, nitronatrit (geologický název), E251
    • Vlastnosti: Bílý prášek, který je snadno rozpustný ve vodě. Jeho velké naleziště se nachází v poušti Atacama v Chile, od toho Chilský ledek. Je silně hydroskopický (pohlcuje vzdušnou vlhkost). Navlhlý dusičnan silně reaguje s hořčíkem nebo hliníkem.
    • Použití: Do 18. století byl chilský ledek jediné známé dusíkaté hnojivo, dnes ho nahradily jiné látky. V potravinářství dusičnan sodný stabilizuje barvu masa a chrání ho proti šíření plísní a bakterií.
  • KNO3 – draselný ledek, E252
    • Vlastnosti: Bílý prášek, který snadno redukuje, proto se používá jako oxidační činidlo. Při rozpouštění dusičnanu draselného ve vodě dochází k ochlazení roztoku (endotermická reakce).
    • Použití: Díky své snadné redukci se přidává (spíše přidával) do výbušných směsí jako je střelný prach nebo dýmovnice. Dnes se používá především jako dusíkaté hnojivo, a jako konzervant v potravinářství, především u malých farmářů. Dusičnan draselný se také může použít k potlačení otrav botulotoxinem.
  • NH4NO3 – amonný ledek, amoniumnitrát
    • Vlastnosti: Ledek amonný je bílá krystalická látka. Dusičnan amonný je uveden na seznamu látek považovaných za prekurzory výbušnin. Na tomto seznamu jsou uvedeny chemikálie, jejichž prodej musí být sledován.
    • Použití: Používá se jako zemědělské hnojivo, dezinfekce vody a díky svým oxidačním vlastnostem také v pyrotechnice. Při prudkém zahřívání exploduje.
  • Ca(NO3)2 – norský ledek
    • Vlastnosti: Je to bílý prášek. Je hydroskopický, což znamená, že pohlcuje vlhkost ze vzduchu. V přírodě se běžně vyskytuje jako tetrahydrát. Dusičnan vápenatý se také vyskytuje v komplexních solích (dusičnan-amonno-vápenatý).
    • Použití: Používá se jako hnojivo, především v kombinaci s dusičnanem amonným. Dále se používá k ošetření vody, ve které zabraňuje tomu, aby se tvořil ve vodě sulfan. Dusičnan totiž zastavuje metabolismus síranů. Dále se také využívá jako přísada do betonu a malty. V maltě jednak díky vápennému iontu zrychluje proces hašení vápna, a také zrychluje tvrdnutí malty. A v železobetonu chrání železné armování před korozí.
  • AgNO3 – lapis, Čertův kamínek
    • Vlastnosti: Je to šedá krystalická látka. Je toxická, jako protijed můžeme podat něco s velkým množstvím bílkovin, např. mléko nebo vejce.
    • Použití: Uplatňuje se ve fotografickém průmyslu. Dále se z něj vyrábí výbušniny a může se použít k výrobě roztoků k pokovování. Dusičnan stříbrný se také užívá k chemickému vypalování bradavic.

6. KYSELINA DUSITÁ HNO2

  • nestálá

  • výroba barviv

  • diazotace – rekace s aromatickými primárními aminy za vzniku diazoniové soli

  • soli (dusitany) se používají jako jako konzervanty v uzeném masu

    • NaNO2 – dusitan sodný – nažloutlá krystalická látka, hydroskopická, dobře rozpustná ve vodě, velmi toxická a možná i karcinogenní, proto se použití dusičnanu sodného v uzeninách (jako E250) považuje za velmi nevhodné, přitom potravinářství je jeho největší využití (jako konzervant v masných výrobcích, nejčastěji v uzeninách)