स्वीडिश रसायनज्ञ कार्ल शीले और स्कॉटिश वनस्पतिशास्त्री डैनियल रदरफोर्ड ने 1772 में अलग से नाइट्रोजन की खोज की थी। रेवरेंड कैवेंडिश और लावोइसियर ने भी लगभग उसी समय स्वतंत्र रूप से नाइट्रोजन प्राप्त की थी। नाइट्रोजन को पहली बार एक तत्व के रूप में मान्यता लैवोज़ियर ने दी थी, जिन्होंने इसे "एज़ो" नाम दिया था, जिसका अर्थ है "निर्जीव"। चैप्टल ने 1790 में तत्व का नाम नाइट्रोजन रखा। यह नाम ग्रीक शब्द "नाइट्रे" (नाइट्रेट में नाइट्रोजन युक्त नाइट्रेट) से लिया गया है।
नाइट्रोजन उत्पादन निर्माता - चीन नाइट्रोजन उत्पादन फैक्टरी और आपूर्तिकर्ता (xinfatools.com)
नाइट्रोजन के स्रोत
नाइट्रोजन पृथ्वी पर 30वां सबसे प्रचुर तत्व है। यह ध्यान में रखते हुए कि नाइट्रोजन वायुमंडलीय मात्रा का 4/5, या 78% से अधिक है, हमारे पास लगभग असीमित मात्रा में नाइट्रोजन उपलब्ध है। नाइट्रोजन विभिन्न प्रकार के खनिजों में नाइट्रेट के रूप में भी मौजूद है, जैसे चिली साल्टपीटर (सोडियम नाइट्रेट), साल्टपीटर या नाइट्रे (पोटेशियम नाइट्रेट), और अमोनियम लवण युक्त खनिज। नाइट्रोजन कई जटिल कार्बनिक अणुओं में मौजूद है, जिसमें सभी जीवित जीवों में मौजूद प्रोटीन और अमीनो एसिड शामिल हैं
भौतिक गुण
नाइट्रोजन एन2 कमरे के तापमान पर एक रंगहीन, स्वादहीन और गंधहीन गैस है, और आमतौर पर गैर विषैली होती है। मानक परिस्थितियों में गैस का घनत्व 1.25 ग्राम/लीटर है। नाइट्रोजन कुल वायुमंडल का 78.12% (आयतन अंश) है और वायु का मुख्य घटक है। वायुमंडल में लगभग 400 ट्रिलियन टन गैस है।
मानक वायुमंडलीय दबाव के तहत, -195.8℃ तक ठंडा होने पर, यह रंगहीन तरल बन जाता है। -209.86℃ तक ठंडा होने पर, तरल नाइट्रोजन बर्फ जैसा ठोस बन जाता है।
नाइट्रोजन गैर-ज्वलनशील है और इसे दम घोंटने वाली गैस माना जाता है (यानी, शुद्ध नाइट्रोजन में सांस लेने से मानव शरीर को ऑक्सीजन की कमी हो जाती है)। नाइट्रोजन की पानी में घुलनशीलता बहुत कम होती है। 283K पर, पानी की एक मात्रा लगभग 0.02 मात्रा N2 को घोल सकती है।
रासायनिक गुण
नाइट्रोजन में बहुत स्थिर रासायनिक गुण होते हैं। कमरे के तापमान पर अन्य पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करना मुश्किल है, लेकिन उच्च तापमान और उच्च ऊर्जा स्थितियों के तहत यह कुछ पदार्थों के साथ रासायनिक परिवर्तनों से गुजर सकता है, और इसका उपयोग मनुष्यों के लिए उपयोगी नए पदार्थों का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।
नाइट्रोजन अणुओं का आणविक कक्षीय सूत्र KK σs2 σs*2 σp2 σp*2 πp2 है। इलेक्ट्रॉनों के तीन जोड़े बॉन्डिंग में योगदान करते हैं, यानी दो π बॉन्ड और एक σ बॉन्ड बनता है। बॉन्डिंग में कोई योगदान नहीं है, और बॉन्डिंग और एंटी-बॉन्डिंग ऊर्जाएं लगभग ऑफसेट हैं, और वे अकेले इलेक्ट्रॉन जोड़े के बराबर हैं। चूँकि N2 अणु में एक ट्रिपल बॉन्ड N≡N है, N2 अणु में बहुत स्थिरता है, और इसे परमाणुओं में विघटित करने के लिए 941.69 kJ/mol ऊर्जा लगती है। N2 अणु ज्ञात द्विपरमाणुक अणुओं में सबसे अधिक स्थिर है, और नाइट्रोजन का सापेक्ष आणविक द्रव्यमान 28 है। इसके अलावा, नाइट्रोजन को जलाना आसान नहीं है और यह दहन का समर्थन नहीं करता है।
परिक्षण विधि
जलती हुई Mg बार को नाइट्रोजन से भरी गैस एकत्र करने वाली बोतल में डालें, और Mg बार जलती रहेगी। बची हुई राख (थोड़ा पीला पाउडर Mg3N2) निकालें, थोड़ी मात्रा में पानी डालें और एक गैस (अमोनिया) उत्पन्न करें जो गीले लाल लिटमस पेपर को नीला कर देती है। प्रतिक्रिया समीकरण: 3Mg + N2 = इग्निशन = Mg3N2 (मैग्नीशियम नाइट्राइड); Mg3N2 + 6H2O = 3Mg (OH) 2 + 2NH3↑
नाइट्रोजन की आबंध विशेषताएँ और संयोजकता आबंध संरचना
चूँकि एकल पदार्थ N2 सामान्य परिस्थितियों में अत्यंत स्थिर होता है, लोग अक्सर गलती से मानते हैं कि नाइट्रोजन एक रासायनिक रूप से निष्क्रिय तत्व है। वास्तव में, इसके विपरीत, मौलिक नाइट्रोजन में उच्च रासायनिक गतिविधि होती है। एन (3.04) की इलेक्ट्रोनगेटिविटी एफ और ओ के बाद दूसरे स्थान पर है, जो दर्शाता है कि यह अन्य तत्वों के साथ मजबूत बंधन बना सकता है। इसके अलावा, एकल पदार्थ N2 अणु की स्थिरता केवल N परमाणु की गतिविधि को दर्शाती है। समस्या यह है कि लोगों को अभी तक कमरे के तापमान और दबाव पर एन2 अणुओं को सक्रिय करने के लिए इष्टतम स्थितियाँ नहीं मिली हैं। लेकिन प्रकृति में, पौधों की गांठों पर मौजूद कुछ बैक्टीरिया सामान्य तापमान और दबाव पर कम ऊर्जा की स्थिति में हवा में N2 को नाइट्रोजन यौगिकों में परिवर्तित कर सकते हैं, और उन्हें फसल के विकास के लिए उर्वरक के रूप में उपयोग कर सकते हैं।
इसलिए, नाइट्रोजन स्थिरीकरण का अध्ययन हमेशा एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक अनुसंधान विषय रहा है। इसलिए, हमारे लिए नाइट्रोजन की आबंध विशेषताओं और संयोजकता आबंध संरचना को विस्तार से समझना आवश्यक है।
बांड प्रकार
एन परमाणु की वैलेंस इलेक्ट्रॉन परत संरचना 2s2p3 है, यानी, 3 एकल इलेक्ट्रॉन और एकाकी इलेक्ट्रॉन जोड़े की एक जोड़ी है। इसके आधार पर, यौगिक बनाते समय, निम्नलिखित तीन बंधन प्रकार उत्पन्न किए जा सकते हैं:
1. आयनिक बंध बनाना 2. सहसंयोजक बंध बनाना 3. समन्वय बंध बनाना
1. आयनिक बंध बनाना
N परमाणुओं में उच्च विद्युत ऋणात्मकता (3.04) होती है। जब वे कम इलेक्ट्रोनगेटिविटी वाली धातुओं, जैसे ली (इलेक्ट्रोनगेटिविटी 0.98), सीए (इलेक्ट्रोनगेटिविटी 1.00), और एमजी (इलेक्ट्रोनगेटिविटी 1.31) के साथ बाइनरी नाइट्राइड बनाते हैं, तो वे 3 इलेक्ट्रॉन प्राप्त कर सकते हैं और एन 3- आयन बना सकते हैं। N2+ 6 Li == 2 Li3N N2+ 3 Ca == Ca3N2 N2+ 3 Mg =ignite= Mg3N2 N3- आयनों का ऋणात्मक आवेश अधिक होता है और त्रिज्या बड़ी होती है (171pm)। जब वे पानी के अणुओं का सामना करेंगे तो वे दृढ़ता से हाइड्रोलाइज्ड हो जाएंगे। इसलिए, आयनिक यौगिक केवल शुष्क अवस्था में ही मौजूद हो सकते हैं, और N3- के कोई हाइड्रेटेड आयन नहीं होंगे।
2. सहसंयोजक बंधों का निर्माण
जब N परमाणु उच्च विद्युत ऋणात्मकता वाले गैर-धातुओं के साथ यौगिक बनाते हैं, तो निम्नलिखित सहसंयोजक बंधन बनते हैं:
⑴N परमाणु sp3 संकरण अवस्था लेते हैं, तीन सहसंयोजक बंधन बनाते हैं, एकाकी इलेक्ट्रॉन जोड़े की एक जोड़ी बनाए रखते हैं, और आणविक विन्यास त्रिकोणीय पिरामिडनुमा होता है, जैसे NH3, NF3, NCl3, आदि। यदि चार सहसंयोजक एकल बंधन बनते हैं, तो आणविक विन्यास होता है एक नियमित चतुष्फलक, जैसे NH4+ आयन।
⑵N परमाणु sp2 संकरण अवस्था लेते हैं, दो सहसंयोजक बंधन और एक बंधन बनाते हैं, और एकाकी इलेक्ट्रॉन जोड़े की एक जोड़ी बनाए रखते हैं, और आणविक विन्यास कोणीय होता है, जैसे कि सीएल-एन = ओ। (एन परमाणु सीएल परमाणु के साथ एक σ बंधन और एक π बंधन बनाता है, और एन परमाणु पर एकाकी इलेक्ट्रॉन जोड़े की एक जोड़ी अणु को त्रिकोणीय बनाती है।) यदि कोई अकेला इलेक्ट्रॉन युग्म नहीं है, तो आणविक विन्यास त्रिकोणीय है, जैसे कि एचएनओ3 अणु या NO3- आयन. नाइट्रिक एसिड अणु में, N परमाणु क्रमशः तीन O परमाणुओं के साथ तीन σ बंधन बनाता है, और इसके π कक्षक पर इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी और दो O परमाणुओं के एकल π इलेक्ट्रॉन एक तीन-केंद्र चार-इलेक्ट्रॉन डेलोकलाइज्ड π बंधन बनाते हैं। नाइट्रेट आयन में, तीन O परमाणुओं और केंद्रीय N परमाणु के बीच एक चार-केंद्र छह-इलेक्ट्रॉन डेलोकलाइज्ड बड़ा π बंधन बनता है। यह संरचना नाइट्रिक एसिड में एन परमाणु की स्पष्ट ऑक्सीकरण संख्या +5 बनाती है। बड़े π बांड की उपस्थिति के कारण, नाइट्रेट सामान्य परिस्थितियों में काफी स्थिर होता है। ⑶एन परमाणु एक सहसंयोजक त्रिबंध बनाने के लिए एसपी संकरण को अपनाता है और एकाकी इलेक्ट्रॉन जोड़े की एक जोड़ी को बनाए रखता है। आणविक विन्यास रैखिक है, जैसे N2 अणु और CN- में N परमाणु की संरचना।
3. समन्वय बंधनों का निर्माण
जब नाइट्रोजन परमाणु सरल पदार्थ या यौगिक बनाते हैं, तो वे अक्सर एकाकी इलेक्ट्रॉन जोड़े बनाए रखते हैं, इसलिए ऐसे सरल पदार्थ या यौगिक धातु आयनों के साथ समन्वय करने के लिए इलेक्ट्रॉन जोड़ी दाताओं के रूप में कार्य कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, [Cu(NH3)4]2+ या [Tu(NH2)5]7, आदि।
ऑक्सीकरण अवस्था-गिब्स मुक्त ऊर्जा आरेख
नाइट्रोजन के ऑक्सीकरण अवस्था-गिब्स मुक्त ऊर्जा आरेख से यह भी देखा जा सकता है कि, NH4 आयनों को छोड़कर, 0 की ऑक्सीकरण संख्या वाला N2 अणु आरेख में वक्र के निम्नतम बिंदु पर है, जो इंगित करता है कि N2 थर्मोडायनामिक रूप से है अन्य ऑक्सीकरण संख्याओं के साथ नाइट्रोजन यौगिकों के सापेक्ष स्थिर।
0 और +5 के बीच ऑक्सीकरण संख्या वाले विभिन्न नाइट्रोजन यौगिकों के मान दो बिंदुओं HNO3 और N2 (आरेख में बिंदीदार रेखा) को जोड़ने वाली रेखा से ऊपर हैं, इसलिए ये यौगिक थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर हैं और असंगत प्रतिक्रियाओं से ग्रस्त हैं। आरेख में N2 अणु से कम मान वाला एकमात्र NH4+ आयन है। [1] नाइट्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था-गिब्स मुक्त ऊर्जा आरेख और एन2 अणु की संरचना से, यह देखा जा सकता है कि तत्व एन2 निष्क्रिय है। केवल उच्च तापमान, उच्च दबाव और उत्प्रेरक की उपस्थिति में ही नाइट्रोजन हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करके अमोनिया बना सकती है: डिस्चार्ज स्थितियों के तहत, नाइट्रोजन ऑक्सीजन के साथ मिलकर नाइट्रिक ऑक्साइड बना सकती है: N2+O2=डिस्चार्ज=2NO नाइट्रिक ऑक्साइड तेजी से ऑक्सीजन के साथ मिलकर अमोनिया बनाता है। नाइट्रोजन डाइऑक्साइड बनाते हैं 2NO+O2=2NO2 नाइट्रोजन डाइऑक्साइड पानी में घुलकर नाइट्रिक एसिड बनाता है, नाइट्रिक ऑक्साइड 3NO2+H2O=2HNO3+NO विकसित जलविद्युत वाले देशों में, इस प्रतिक्रिया का उपयोग नाइट्रिक एसिड बनाने के लिए किया गया है। N2 अमोनिया उत्पन्न करने के लिए हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है: N2+3H2=== (प्रतिवर्ती संकेत) 2NH3 N2 कम आयनीकरण क्षमता वाली धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है और जिनके नाइट्राइड में आयनिक नाइट्राइड बनाने के लिए उच्च जाली ऊर्जा होती है। उदाहरण के लिए: N2 कमरे के तापमान पर धात्विक लिथियम के साथ सीधे प्रतिक्रिया कर सकता है: 6 Li + N2=== 2 Li3N N2 गरम तापमान पर क्षारीय पृथ्वी धातुओं Mg, Ca, Sr, Ba के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है: 3 Ca + N2=== Ca3N2 N2 कर सकता है केवल तापदीप्त तापमान पर बोरॉन और एल्युमीनियम के साथ प्रतिक्रिया करता है: 2 बी + एन2=== 2 बीएन (मैक्रोमोलेक्यूल यौगिक) एन2 आम तौर पर 1473K से अधिक तापमान पर सिलिकॉन और अन्य समूह तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करता है।
नाइट्रोजन अणु बंधन में तीन जोड़े इलेक्ट्रॉनों का योगदान देता है, यानी दो π बांड और एक σ बांड बनाता है। यह बॉन्डिंग में योगदान नहीं देता है, और बॉन्डिंग और एंटी-बॉन्डिंग ऊर्जाएं लगभग ऑफसेट होती हैं, और वे अकेले इलेक्ट्रॉन जोड़े के बराबर होती हैं। क्योंकि N2 अणु में एक ट्रिपल बॉन्ड N≡N है, N2 अणु में बहुत स्थिरता है, और इसे परमाणुओं में विघटित करने के लिए 941.69kJ/mol ऊर्जा लगती है। N2 अणु ज्ञात द्विपरमाणुक अणुओं में सबसे अधिक स्थिर है, और नाइट्रोजन का सापेक्ष आणविक द्रव्यमान 28 है। इसके अलावा, नाइट्रोजन को जलाना आसान नहीं है और यह दहन का समर्थन नहीं करता है।
पोस्ट करने का समय: जुलाई-23-2024
