Výpisky z chemie

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

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

VLASTNOSTI 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)

Jirka automatické formátování část výpisků poslal Jiří

DUSÍK ﻿