无机--氮元素.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,氮元素,关于氮元素,相对原子量为14.006747。元素名来源于希腊文，原意是“硝石”。1772年由瑞典药剂师舍勒和英国化学家卢瑟福同时发现，后由法国科学家拉瓦锡确定是一种元素。氮1在地壳中的含量为0.0046%，自然界绝大部分的氮是以单质分子氮气的形式存在于大气中，氮气占空气体积的78%。氮的最重要的矿物是硝酸盐。氮有两种天然同位素：氮14和氮15，其中氮14的丰度为99.625%。,元素类型：非金属元素 元素原子量：质子数：中子数：原子序数：所属周期：所属族数：电子层分布：LK 氮气为无色、无味的气体，熔点-209.86C，沸点-195.8C，气体密度1.25046克/升，临界温度-146.95C，临界压力33.54大气压。,下面让我们来讲一下单的结构特征,一.原子结构,二、成键特征,1.形成离子键(N3-),2.形成共价键,(1)三个共价单键(NH3 NF3 NCl3),(2)一个共价双键和一个共价单键(Cl-N=O角形),(3)一个共价三键(:NN:CN:-),(4)+5氧化态(NO3-HNO3 NF4+FNO2),3.形成配位键 Cu(NH3)4)2+、Os(NH3)5(N2)2+,1、分子结构,氮分子的分子轨道式为,：,KK(,2s,),2,(,*,2s,),2,(,2py,),2,(,2pz,),2,(,2px,),2,，,由于氮原子的2s和2p轨道能量比较接近，在形成分子时，,2s和2p轨道相互作用，,影响了轨道的能量，因此强成键的,(,2s,),2,，(,2py,),2,和(,2pz,),2,构成了N,2,分子中的三重键，弱成键(,2px,),2,和弱反键(,*,2s,),2,近似抵消，它们相当于孤电子对,(,2p,),2,是N,2,分子中填有电子的最高能级，它的电子云大部分集中在分子的两端。由于N,2,分子具有3个强的成键轨道，所以它具有很大的稳定性，,将它分解为原子需要吸收941.69 kJ,mol,-1,的能量。,N,2,分子是已知的双原子分子中最稳定的。,氮分子的键能,NN 941.7kJ.mol,-1,N=N 418.4 kJ.mol,-1,NN 154.8 kJ.mol,-1,523.3,kJ.mol,-1,263.6 kJ.mol,-1,所以氮分子是已知的双原子分子中最稳定的,化学性质,（1）与氢气化合在高温高压并有催化剂存在的条件下，氮气可以和氢气反应生成氨：,N,2,+3H,2,=,2NH,3,（2）与氧气化合氮气在放电条件下也可以直接和氧 气合成一氧化氮：,放电,N,2,+O,2,-,2NO,4.制备,(1)空气分馏,(2)实验室,NH,4,NO,2,(aq),=N,2,+2H,2,O,NH,4,Cl,(饱和),+NaNO,2(饱和),=NaCl+2H,2,O+N,2,(NH,4,),2,Cr,2,O,7(s),=N,2,+Cr,2,O,3,+4H,2,O,8NH,3,+3Br,2(aq,),=N,2,+NH,4,Br,2NH,3,+CuO,(s),=N,2,+3H,2,O,+3Cu,氮化物,一、类型,1、盐型：Li,3,N、M,3,N,2,(M=Mg、Ca、Sr、Ba),2、共价型：(CN),2,、P,3,N,5,、As,4,N,4,、S,2,N,2,、S,4,N,4,3、金属型：MN、M,2,N、M,4,N(M=TiV、Cr、Fe、Th、U等,4、金刚型：HN(M=B、Al、Ga、In、Tl),1-4 氮的氢化物,一、氨及铵盐,NH,3,、,N,2,H,4,、N,2,H,2,、N,4,H,4,、,NH,2,OH、HN,3,、NH,4,N,3,、N,2,H,5,N,3,像水一样，纯液氨也是电的不良导体，但却有微弱的电离作用：,NH,3,(l),+NH,3,(l)NH,4,+,+NH,2,-,酸碱体系,NH,4,NO,3,+KNH,2,KNO,3,+2NH,3,酸 碱 盐 溶剂,1、液氨,1）自偶电离,液氨,2,）碱金属的液氨溶液,金属溶于液氨溶液发生如下反应：,Na=Na,+,+e,-,Na,+,+xNH3,Na(NH,3,),x,+,e,-,+yNH,3,e(NH,3,),y,-,特点：,a.深蓝色的溶液；b.强导电性；,c.还原性；d.蒸干即得原金属；,e.放置缓慢分解，放出氢气，蓝色慢慢褪去。,1）加合反应：,又叫做氨合反应如Ag(NH,3,),2,+,，Cu(NH,3,),4,2+,，Cr(NH,3,),6,3+,，Pt(NH,3,),4,2+,等。,2、氨的化学性质,Ag,+,+2NH,3,Ag(NH,3,),2,+,(Cu,2+,、Co,2+,、Co,3+,、Ni,2+,),BF,3,+NH,3,=F,3,BNH,3,酸碱加合物,H,2,O +NH,3,NH,4,+,+OH,-,HCl(g),+NH,3,(g),NH,4,Cl(s),2）取代反应,从两方面来考虑:,一方面把NH,3,看作是一种三元酸，其中的氢依次被取代，生成氨基、亚氨基和氮化物。,例如：,623K,2Na+2NH,3,=2NaNH,2,+H,2,NH,4,Cl+3Cl,2,=4HCl+NCl,3,3）氧化反应,NH,3,分子和NH,4,+,离子中的N的氧化数为-3，因此它们在一定条件下只能有失去电子的倾向而显还原性。,氨在空气中不能燃烧，却能在纯氧中以,黄色火焰,燃烧：,4NH,3,+3O,2,=6H,2,O+2N,2,H,=-1267.75kJ,mol,-1,Pt,4NH,3,+5O,2,=4NO+6H,2,O H,=-903.74kJ,mol,-1,2NH,3,+3Cl,2,(Br,2,)=6HCl(Br)+N,2,由于我们和氮元素有太多不得不说的话，而且氮元素实在太热情了，所以我们不得不介绍一下别的，如生物固氮,生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。,自生固氮,自生固氮微生物在土壤或培养基中生活时，可以自行固定空气中的分子态氮，对植物没有依存关系。常见的自生固氮微生物包括以圆褐固氮菌为代表的好氧性自生固氮菌、以梭菌为代表的厌氧性自生固氮菌，以及以鱼腥藻、念珠藻和颤藻为代表的具有异形胞的固氮蓝藻（异形胞内含有固氮酶，可以进行生物固氮,共生固氮,共生固氮微生物只有和植物互利共生时，才能固定空气中的分子态氮。共生固氮微生物可以分为两类：一类是与豆科植物互利共生的根瘤菌，以及与桤木属、杨梅属和沙棘属等非豆科植物共生的弗兰克氏放线菌；另一类是与红萍（又叫做满江红）等水生蕨类植物或罗汉松等裸子植物共生的蓝藻。由蓝藻和某些真菌形成的地衣也属于这一类。,联合固氮,有些固氮微生物如固氮螺菌、雀稗固氮菌等，能够生活在玉米、雀稗、水稻和甘蔗等植物根内的皮层细胞之间。这些固氮微生物和共生的植物之间具有一定的专一性，但是不形成根瘤那样的特殊结构。这些微生物还能够自行固氮，它们的固氮特点介于自生固氮和共生固氮之间，这种固氮形式叫做联合固氮。,谢谢！,