Dusík

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Dusík, chemická značka N (lat. Nitrogenium) je plynný chemický prvek, tvořící hlavní složku zemské atmosféry. Patří mezi biogenní prvky, které jsou základními stavebními kameny živé hmoty.

uhlík – dusík – kyslík
N P
	Celá tabulka

Obecné

Název, Značka, Číslo

Dusík, N, 7

Skupina prvků

Nekovy

Skupina, Perioda, Blok

15 (VA), 2 , p

Vzhled

bezbarvý

Atomové vlastnosti

Atomová hmotnost

14,0067 amu

Atomový poloměr (vypočten)

65 (56) pm

Kovalentní poloměr

75 pm

van der Waalsův poloměr

155 pm

Elektronová konfigurace

[He]2s²2p³

e^- na energetickou hladinu

2, 5

Oxidační čísla

±3, 5, 4, 2 (silně kyselý)

Fyzikální vlastnosti

Hustota

1,2506 kg/m³ (při 273 K)

plyn

63,14 K (-210,01 °C)

77,35 K (-195,80 °C)

šesterečná

—

—

13,54 10^-6 m³/mol

2,7928 kJ/mol

0,3604 kJ/mol

Tlak nasycené páry

ND Pa při __ K

Rychlost zvuku

334 m/s při 298,15 K

Různé

Elektronegativita

3,04 (Paulingova stupnice)

Měrná tepelná kapacita

1040 J/(kg.K)

Elektrická vodivost

ND 10⁶/m ohm

Tepelná vodivost

0,02598 W/(m.K)

1. ionizační potenciál

1402,3 kJ/mol

2. ionizační potenciál

2856 kJ/mol

3. ionizační potenciál

4578,1 kJ/mol

4. ionizační potenciál

7475,0 kJ/mol

5. ionizační potenciál

9444,9 kJ/mol

6. ionizační potenciál

53266,6 kJ/mol

7. ionizační potenciál

64360 kJ/mol

Nejstabilnější izotopy

izo	výskyt	poločas	rozpad	en. M eV	Výsledek rozpadu
¹³N	{syn.}	9,965 min	záchyt e⁻	2,220	¹³C
¹⁴N	99,634 %	je stabilní se 7 neutrony
¹⁵N	0,366 %	je stabilní s 8 neutrony

Pokud není uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP.

Obsah

1 Sloučeniny
- 1.1 Anorganické sloučeniny
- 1.2 Organické sloučeniny
2 Výskyt v přírodě
3 Využití

[editovat] Sloučeniny

[editovat] Anorganické sloučeniny

Dusík je inertní plyn, to znamená, že reaguje s jinými chemickými sloučeninami pouze za vysokých teplot a tlaků. Za laboratorní teploty reaguje pouze s lithiem a plutoniem.

Sloučeniny s vodíkem jsou především amoniak neboli čpavek NH₃ a hydrazin N₂H₄. Amoniak vykazuje alkalickou reakci a s kyselinami vytváří amonné soli s iontem NH₄⁺.
Oxidy dusíku jsou známy s dusíkem valence N⁺¹ až N⁺⁵. Nejznámějším z nich je patrně oxid dusný N₂O, nazývaný také rajský plyn, který byl v dřívějších dobách používán jako narkotikum při chirurgických operacích. Oxidy dusíku s mocenstvím N⁺² až N⁺⁵ jsou hlavními složkami tzv. suchého smogu.
Anorganické kyseliny jsou zastoupeny především poměrně slabou kyselinou dusitou HNO₂ se solemi dusitany a daleko silnější kyselinou dusičnou HNO₃. Tato kyselina i její soli dusičnany mají velmi silné oxidační účinky. Méně známá je kyselina azidovodíková HN₃ a její soli azidy.

[editovat] Organické sloučeniny

Dusík se vyskytuje ve velkém množství organických sloučenin a je jedním z biogenních prvků, přítomným ve všech tkáních živých organizmů.

Aminy se dělí na primární se skupinou -NH₂, sekundární se skupinou =NH a terciální se skupinou =N-. Aminoskupina je přítomna ve všech aminokyselinách, které jsou základní stavební jednotkou bílkovin. Nejdůležitějším aromatickým aminem je anilín.
Nitrosloučeniny obsahují v molekule skupinu -NO₂. Jsou to mimořádně silná oxidační činidla a některé z nich jsou významnými produkty chemického průmyslu explozivních látek. Typickým příkladem je nitroglycerin, trinitrotoluen nebo pentryt.
Skupinu –NO mají v molekule nitrososloučeniny.
Mezi nejdůležitější heterocyklické sloučeniny obsahující v molekule atom dusíku patří
- pyridin
- pyrrol
- chinolin
- a indol .

[editovat] Výskyt v přírodě

V elementární podobě se s dusíkem setkáváme prakticky neustále, tvoří totiž 78 % (objemových) zemské atmosféry.

Vzhledem k rozpustnosti prakticky všech svých anorganických solí se téměř nevyskytuje v běžných horninách. Všechny tyto látky byly v průběhu času dávno spláchnuty do oceánů a tam se opět zapojily do různých biologických cyklů.

Výjimkou je např. chilský ledek neboli dusičnan sodný NaNO₃. Významným zdrojem organického dusíku jsou především objemné vrstvy ptačího trusu, nazývané guano a využívané především jako hnojivo.

schéma koloběhu dusíku

[editovat] Využití

Dusík se prakticky výlučně vyrábí destilací zkapalněného vzduchu a tvoří přitom spíše přebytky při výrobě více žádaného kyslíku.

Kapalný dusík se využívá v řadě kryogenních procesů, při nichž je třeba udržet prostředí na značně nízké teplotě. Příkladem je např. uchovávání tkání nebo spermií a vajíček v lázni z kapalného dusíku. Kapalným dusíkem jsou chlazeny polovodičové detektory rentgenového záření v různých spektrometrických aplikacích.

Plynný dusík nalézá využití jako inertní atmosféra např. v prostředí, kde hrozí nebezpečí výbuchu, při výrobě integrovaných obvodů nebo nerezové oceli.

Amoniak a jeho sloučeniny jsou jedním z nejvyužívanějších hnojiv v zemědělství. Plynný amoniak se v poslední době stává náhradou freonů v chladírenství.

Mimořádných oxidačních vlastností sloučenin dusíku s valencí N⁺⁵ se již od dávnověku využívá při výrobě explozivních látek. Již v starověké Číně byla známa výroba střelného prachu, jehož podstatnou složku tvoří dusičnan sodný nebo draselný. V současné době se v tomto oboru uplatňují spíše organické sloučeniny, ať již jde o nitroglycerin nebo trinitrotoluen.

Jako paliva raketových motorů se v minulosti používala jak kyselina dusičná jako oxidační činidlo, tak hydrazin jako zdroj spalovaného vodíku.

*Periodická tabulka chemických prvků*
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
H	(přehled)																He
Li	Be											B	C	N	O	F	Ne
Na	Mg											Al	Si	P	S	Cl	Ar
K	Ca	Sc	Ti	V	Cr	Mn	Fe	Co	Ni	Cu	Zn	Ga	Ge	As	Se	Br	Kr
Rb	Sr	Y	Zr	Nb	Mo	Tc	Ru	Rh	Pd	Ag	Cd	In	Sn	Sb	Te	I	Xe
Cs	Ba	*	Hf	Ta	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	Pb	Bi	Po	At	Rn
Fr	Ra	**	Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Uub	Uut	Uuq	Uup	Uuh	Uus	Uuo

*Lanthanoidy			La	Ce	Pr	Nd	Pm	Sm	Eu	Gd	Tb	Dy	Ho	Er	Tm	Yb	Lu
**Aktinoidy			Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr

Skupiny prvků: Kovy - Nekovy - Polokovy - Blok s - Blok p - Blok d - Blok f